专利名称：无传感器微电脑控制汽油机排放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用微电脑对化油器式汽油机的有害气体排放进行优化控制，以达到减少有害气体排放、节省汽油和提高动力的目的。
我国生产的汽油机通常都采用化油器来控制和调整空燃比，化油器的品质直接影响汽油机的动力性，经济性，和有害气体排放等性能。而我国目前生产的化油器不能根据发动机的运行工况随机应变，因而使汽油机的整体性能指标不高，特别是有害气体排放十分严重，污染大气环境。
本实用新型的目的就是在现有化油器式发动机的条件下，利用车载微电脑随时检测发动机的运行工况，对发动机的空燃比进行自寻优化控制，使之永远处于最佳运行状态，以取得减少有害气体排放、降低油耗、提高动力的效果。
一般的微电脑控制装置都要用到数量不等的不同类型的传感器来获取信息。而我国的传感器技术尚不过关，有效工作寿命不长，在汽车运行的恶劣环境下，使用寿命更短，工作不可靠，价格也比较贵，难于采用。本专利不采用专用传感器，而从分电器取出点火脉冲，经过整形作为转速信号。用特制的节气门位置开关取出节气门开度作为负荷信号送入微电脑。用专门设计的数控电磁阀作为微电脑控制发动机辅助进气的执行机构。微电脑根据实验得出的数学模型开始作开环控制，然后自动调整到最佳状态，保证燃料充份燃烧，发挥其最大效益。当外部环境变化时，微电脑又会随时跟踪这种变化，改变辅助进气量，使其始终处于优化运行状态。
现结合说明书附图对本实用新型作进一步详细描述
图1是微电脑控制装置的总体框图，该控制装置有两个输入信号，即转速信号和负荷信号。转速信号取自分电器(5)，它由点火脉冲经过整形电路(6)整形而来。而从节气门位置开关(10)取出的节气门开度(2)作为负荷信号。把这两个信号送到微电脑控制装置(8)进行优化处理。微电脑优化控制的数学模型是以减少有害气体排放提高动力作为目标函数，它控制加到发动机(3)的辅助进气量，使发动机在最佳空燃比下运行。控制辅助进气量的执行机构是数控电磁阀(9)，与它相联的有两个管子，一个为进气管(11)，另一个为出气管(12)。出气管的另一端接到化油器(1)的辅助进气孔上，而进气管的另一端接到活性碳缸(7)的出口接头。来自曲轴箱(4)的废气经过单向阀送到活性碳缸的入口接头上。新鲜空气也经过通风挡板(14)和滤清介质(15)加到活性碳缸的底端，将活性碳(16)所吸附的汽油蒸气脱附，并形成汽油蒸气和空气的混合气，由软管送到数控电磁阀作数量上的调节，然后回送到发动机化油器的辅助进气孔上，活性碳缸用固定支架(13)安置在汽车前部通风良好的部位。
控制装置的主体为微电脑，它是一种一次编程型(即OTP型)的八位单片微型计算机，其最大特点是其内容一般不能被非法读出，以达到软件保密的效果，精心设计的软件使其具有自寻优化控制和自学习的功能，保证发动机始终工作在最佳状态。为了提高其抗干扰能力和避免死机，在其RST端点应接入电源监控电路。
节气门位置开关是由开关体与弹性移动臂组成，开关体是一个圆弧状的绝缘体，上面嵌有九个均匀分布又互相隔离的导电触点。弹性移动臂固定在节气门的轴上，电气上接地(即搭铁)。脚踩油门时，移动臂在开关体的触点上滑动，开关体的九个触点通过九根导线接到微电脑的输入输出口上，第一个触点的信号送到P3口的TO端，其余八个触点的信号直接加到P1口，微电脑因而获得负荷信息。从分电器取出点火脉冲经过整形加到微电脑的外部中断输入端。微电脑的内部定时器可测算出点火脉冲的周期，经过换算可获得发动机的转速信息。
由于该控制装置的输入信号取自点火脉冲，汽车的电火花干扰与其同步，对控制装置不会产生巨大影响，因而可直接利用汽车蓄电池供电，简化了电路的设计，提高了工作的可靠性。
图2是硬件电路的组成框图，来自分电器的点火脉冲信号VR经过无源滤波整形网络衰减整形后，送到反相器倒相放大，得到一个负极性脉冲加到微电脑的外部中断输入端，迫使微电脑中断现行的工作对点火脉冲进行检测。节气门位置开关第一个触点的信号加到P3口的TO端，其余八个触点的信号直接送到P1口。微电脑输出的控制信号经反相器倒相由驱动模块送到数控电磁阀(即VC信号)，控制发动机的辅助进气量。辅助进气量加得是否合适可从点火脉冲周期的变化检测得出来，从而可实现自寻优化控制和自学习功能。
图3是无源滤波整形网络的电路图，它首先对来自分电器的点火脉冲进行衰减，然后积分以平滑点火脉冲的波动。反向连接的二极管起保护作用，防止反相器被点火脉冲的反冲击穿。只要电路参数选择得当，它就能把点火脉冲整形成合乎要求的正极性矩形脉冲，由反相器输出。
图4是数控电磁阀的两种常用的结构图，它由四个有独立磁路的电磁开关组成，每个开关控制一个孔径，孔径的大小比例为8∶4∶2∶1，孔径的大小尺寸由化油器的辅助进气孔决定，把辅助进气孔的截面分成若干等份，按比例分配给各个开关。图4a是一字形排列孔径位置的结构图，图4b是圆形排列孔径位置的结构图。内含电磁开关的数量根据控制精度要求而定。
图5是活性碳缸结构示意图，整个活性碳缸固定在支架上，来自曲轴箱的废气由管子送到入口接头，新鲜空气由下部的挡风板经过滤清介质进入活性碳内，使活性碳原来吸附的废气脱附成汽油蒸气并与其混合成混合气，再通过出口接头由软管送到数控电磁阀。为了保证发动机的正常工作，活性碳缸废气输入口的孔径应小于输出口孔径的十分之一。
图6是节气门位置开关的结构图。图6-1是适用于轻型汽车节气门位置开关的结构，图6-1a是其正视图，图6-1b是其剖视图；图6-2是适用于重型汽车节气门位置开关的结构，图6-2a是其正视图，图6-2b是其剖视图。不同的发动机由于结构不同而有不同的节气门位置开关，但基本部分是一样的，只是外形不同尺寸不同而已。为了保证微电脑的正常检测，开关体各触点间的间隙应不大于1mm。
权利要求1.一种无传感器微电脑控制汽油机排放装置是由节气门位置开关、数控电磁阀、点火脉冲整形电路、微电脑控制器、活性碳缸组成，其特征在于点火脉冲经过整形电路把来自发动机分电器的点火脉冲送到微电脑的中断输入端，微电脑的输出信号控制数控电磁阀的输出，从发动机曲轴箱取出的废气经过活性碳缸与新鲜空气混合送到数控电磁阀的输入端，而从节气门位置开关取得的信号加到微电脑的I/O口上。
2.根据权利要求1所述的无传感器微电脑控制汽油机排放装置，其特征在于节气门位置开关是由开关体和弹性移动臂组成，开关体为一个圆弧状的绝缘体，在其夹角不超过90度的区间内嵌有九个均匀分布且互相隔离的导电触点，触点之间的间隔不大于1mm，而弹性移动臂固定于节气门的轴上。
3.根据权利要求1所述的无传感器微电脑控制汽油机排放装置，其特征在于数控电磁阀是由四个有独立磁路的电磁开关组成，每个开关控制一个孔径，孔径大小比例为8∶4∶2∶1，它们可以一字形排列，也可以圆形排列。
4.根据权利要求1所述无传感器微电脑控制汽油机排放装置，其特征在于数控电磁阀的输出端与化油器的辅助进气孔相连，输入端与活性碳缸的输出端相连，活性碳缸的输入端通过管子接到曲轴箱。
5.根据权利要求1所述的无传感器微电脑控制汽油机排放装置，其特征在于活性碳缸废气输入口的孔径应小于其输出口孔径的十分之一。
6.根据权利要求1所述的无传感器微电脑控制汽油机排放装置，其特征在于微电脑是一种一次编程型八位单片微型计算机，经过整形的点火脉冲加到它的外部中断输入端，节气门位置开关第一个触点的信号加到P3口的TO端，其余八个触点的信号直接送到P1口。
专利摘要一种无传感器微电脑控制汽油机排放装置，主要由数控电磁阀、节气门位置开关和微电脑控制器等三部分组成，不用传感器，利用点火脉冲经过整形作为转速信号，利用特制的节气门位置开关取得负荷信息。用微电脑随时检测发动机的工况，用数控电磁阀作为控制化油器的辅助进气的执行机构，适时适量地加入辅助进气，使发动机始终处于优化运行状态，从而达到减少排放、节省汽油、提高动力的目的。
文档编号F02D45/00GK2353902SQ98231208
公开日1999年12月15日 申请日期1998年8月17日 优先权日1998年8月17日
发明者曾维诚 申请人:曾维诚