[其他]微机控制汽油机节油方法及装置

说明书

本发明涉及一种由微机控制汽油发动机的空燃比和强制怠速断油的节油方法及装置。

现有技术中，使用化油器的强制点火式汽油发动机，由于是机械调节，不能对全部工况和使用条件保持最佳工作状态，燃油消耗较大，工作效率较低。如采用微型计算机按不同工况和使用条件对发动机作智能调节，使之经常处于优化运行状态，可以明显提高工作性能，降低燃油消耗，增加经济效益。目前，国内外使用这一技术，已取得不少成果。例如：美国专利NO：4344398，德国专利NO：3202222，NO：3309235等。上述各方案以及其他类似方案有两个共同之处，第一，它们无例外地采用了数量不等的传感器，通过传感器，将测得的发动机各项参数变为电信号，再送入微机进行处理。第二，它们均采用开环控制，即在实验条件下，测出最佳空燃比的分布场，把有关数据存入微机，工作时，先测得发动机的参数，通过查表运算，找出相应的最佳工作点，然后控制执行机构，按分布场中规定的数据，控制发动机的运行状态。这两点给现有技术方案带来缺陷。首先，传感器价格昂贵;特别是在国内，传感器的稳定性和价格问题尚未解决，使用许多传感器，既影响整个控制机构工作的可靠性，又提高了成本。其次由于发动机使用条件经常变化，影响因素复杂，用开环控制的方法获得的最佳空燃比只能是理论上的最佳值，与实际最佳值存在一定距离，这意味着，发动机节油的潜力尚未充分挖掘。本发明提出者致力于克服现有技术方案的上述缺陷。

本发明的目的在于完全不使用传感器，以发动机的点火脉冲作为转速信号，以节气门位置信号作为负荷信号，直接送入微机进行处理，再由微机对发动机的工作状态作智能调节。本发明采用开环控制和闭环控制相结合，以求更好地适应各种工况及工作环境，补偿加工误差及长期磨损等因素对发动机的影响，在原有基础上，进一步降低燃油消耗，增加经济效益。

本发明所依循的理论根据是：

1.汽油发动机工作于混合气的空燃比适当稀于化学当量比的状况时，可以在不影响发动机动力性能的前提下，改善燃油经济性，降低排放中的有害成分，发动机运行于部分工况时，其效果尤为显著。

2.通过减少燃油供给量或增加空气进气量的方式，可以获得较稀混合气。通常使用的汽油发动机，保证良好燃烧的稀混合气空燃比范围为16～20，具体的空燃比最佳值，取决于发动机工况及工作条件。

3.发动机工况主要由转速参量和负荷参量决定。获得与发动机转速相关的点火信号，及与负荷相对应的节气门位置信号，即可确定发动机的工况，从而可以计算出相应的、以最小油耗为目标的最佳空燃比。

为实现发动机的优化运行，本发明采用了以下技术措施：

1.由于计算机的运算周期远比发动机的点火周期小得多，本发明利用计算机的标准时钟脉冲度量点火周期，精确地测算发动机的瞬时转速，从而免除了专用的转速传感器和加速度传感器。本发明利用节气门位置开关与发动机负荷之间的对应关系确定负荷参量，从而免除了负压传感器。

2.为实现微机对发动机的最佳控制，本发明在采用开环控制的同时，还采用了闭环自适应控制。其控制过程是这样实现的：在实验条件下，以最小油耗获得最大功率为目标，测出对应各种转速和节气门位置的最佳空燃比分布场，将测得的数据列成表格，存入微机的内部存贮器。发动机运行时，微机通过点火脉冲测算发动机的转速，并根据节气门位置开关的状态找出相应的空燃比数据，以表中规定的数据去控制数控阀。这就是开环控制。然而汽车发动机实际运行时的工况和工作环境与实验条件不尽相同;控制过程不可避免地存在延时;同一型号的发动机由于加工误差，性能参数也不完全一样;且各汽车发动机运行时间长短不同，零部件的磨损也有差异。所有上述因素对发动机均有不同程度的影响，这是开环控制无法估计的。因此，由开环控制，通过查表所获得的最佳空燃比是理论的而非实际的最佳值。本发明在开环控制的同时，还要作闭环自适应调节。这时，发动机转速既作为控制的依据，又作为控制的结果。在开环控制找出的工作点附近，逐步增加（或减少）辅助进气量，利用微机测算发动机转速的变化;根据转速的增减，反过来再调节辅助进气量，如此反复多次，直至转速在对应的工况下达到可能的最大值，这时空燃比的数值就是该条件下的实际最佳值，而该工作点就是最佳工作点，微机找到这一点后将使发动机保持在这一点上运行。当然，环境在变化，必定引起最佳工作点变化，为使发动机不偏离最佳工作曲线，微机定期对发动机进行测控。