[发明专利]一种小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统

权利要求书

1.一种小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：包括机载端发动机数据采集系统、地面端显示交互系统和机载控制系统；所述机载端发动机数据采集系统和机载控制系统设置于无人机上，地面端显示交互系统设置于地面，用于地面监测和控制；

所述机载端发动机数据采集系统包括机载端微控制器MCU和数据采集模块；所述数据采集模块用于采集发动机的实时运行数据，与机载端微控制器通过总线通讯协议通讯，将数据信息传输于机载端微控制器，由机载端微控制器完成数据处理与控制，同时将数据通过数传电台发送至地面端显示交互系统；

所述地面端显示交互系统包括地面端微控制器MCU、LED显示屏、蜂鸣器、按键、旋转编码器和扭子开关，通过地面端微控制器完成数据处理与控制功能，所述地面端微控制器通过数传电台接收所述机载端发动机数据采集系统采集的发动机运行数据，所述LED显示屏用于显示各项数据，所述蜂鸣器用于异常数据报警；所述按键用于输入设定温度阈值，所述扭子开关用于自适应控制/远程手动控制模式切换，所述旋转编码器用于实现手动调整化油器油针；所述扭子开关、旋转编码器与地面端微控制器相连，所述地面端微控制器检测到扭子开关或旋转编码器的操作后，通过数传电台发送指令至所述机载控制系统；

所述机载控制系统与机载端微控制器相连，包括油针调整装置与控制温度装置，所述油针调整装置采用步进电机，步进电机安装于发动机机座，与化油器油针共轴相连；所述步进电机接收机载端微控制器控制信号后，带动化油器油针旋转一定角度以调整发动机油气比；所述控制温度装置固定于发动机机座，接收机载端微控制器的控制信号，向发动机散热片进行降温，以防止发动机过热；

所述机载控制系统的控制方法包括自适应控制模式与远程手动控制模式，由所述地面端微控制器检测扭子开关的不同状态，以实现自适应控制模式与远程手动控制模式的切换；

在自适应控制模式下，当监测到发动机温度超过设定温度阈值时，机载端微控制器输出控制信号由控制温度装置对发动机散热片进行降温，当检测到发动机温度回到正常区间后停止降温，形成闭环控制；当发动机转速下降时，将采集的发动机实际测量转速与当前工况下能达到的峰值转速进行比较，由机载端微控制器根据比例-积分-微分PID控制方法生成控制信号，控制步进电机调节化油器油针以调整发动机油气比，直至发动机转速与该工况下能达到的峰值转速之差在设定阈值之内，使步进电机停止转动；

在远程手动控制模式下，操作人员根据地面端LED显示屏显示的发动机实时数据，可通过按键调整温度阈值；同时当旋转旋转编码器时，地面端微控制器检测旋转编码器旋转方向与角度Δθ，通过数传电台将控制信号发送至机载端微控制器，机载端微控制器接受信号，并输出控制信号通过步进电机控制化油器油针，以相同方向转过同一角度Δθ，实现远程手动控制模式下发动机油气比调整。

2.根据权利要求1所述小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：所述数据采集模块包括发动机转速传感器、发动机红外温度传感器、进气温湿度传感器和气压高度传感器，分别监测发动机的转速、温度、进气温湿度和气压高度。

3.根据权利要求1所述小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：所述控制温度装置为酒精喷洒降温装置，通过喷洒酒精实现对发动机散热片的降温。

4.根据权利要求1所述小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：所述机载端微控制器根据比例-积分-微分PID控制方法生成控制信号：

其中，Δu为两拍之间控制器输出控制信号的增量；K_p为比例系数；T_t为积分系数；T_D为微分系数；e(t)为给定值与测量值之差，在本系统中为发动机该工况下能达到的峰值转速与发动机实际测量转速之差，t表示时间。

5.根据权利要求1所述小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：所述微控制器采用stm32F103C8T6单片机。

6.根据权利要求2所述小型活塞式化油器发动机实时数据监测与调整系统，其特征在于：所述发动机转速传感器采用A3114E霍尔式转速传感器。