摩托车lpg燃料电控喷射装置的制作方法
专利名称：摩托车lpg燃料电控喷射装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种摩托车LPG(液化石油气)燃料电控喷射装置，属摩托车发动机清洁燃料燃烧的控制。
背景技术：
2002年，我国摩托车生产已占世界摩托车总产量的一半以上。至2004年，全年总产量达一千三百万台，一直保持世界第一。我国是摩托车的消费大国，也是摩托车的生产大国，却不是摩托车生产技术的强国。安全、节能、环保和可持续发展是本世纪的主旋律，也是摩托车产品生存、发展的必由之路。随着越来越严格的各种法规的出台，将会加速摩托车优胜劣汰的步伐。只有紧紧把握摩托车的多样化、智能化的发展趋势，借助高新技术的推动，广泛参与国际竞争，才能实现从摩托车大国向摩托车强国的转变。
作为摩托车的心脏——发动机的发展，在安全、节能、环保和可持续发展上起着至关重要的作用。和传统化油器的摩托车发动机相比，电控LPG燃料喷射发动机的HC和CO的排放物要显著减少，从而减少了废气的排放，有利于环境保护，到目前为止，摩托车应用小型的LPG发动机研发还处于探索阶段，多集中于整车开发研究。现有的LPG发动机多为蒸发吸入式，虽然发动机有害气体排放有所改善，但由于空气充量系数下降造成功率下降。而采用LPG燃料喷射电控系统可以避免这一缺点。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有摩托车汽油发动机消耗燃油多并形成排气污染的不足，提出了一种摩托车单一LPG燃料电控喷射装置，可以达到代替汽油燃料，节约能源，降低废气排放，保护环境的效果。
本实用新型所采用的技术方案具体参见图1所示。
本实用新型在摩托车LPG燃料电控喷射装置上完成了单片机为核心的控制单元及程序设计。控制占空比的执行器是装于发动机进气管上的燃料喷射器。喷射器控制喷出的液化石油气的气量、并且精度高。喷射器的开、闭由单片机输出的占空比信号控制，在喷射周期内单片机输出高电平时喷射器打开，输出低电平时喷射器关闭，并且高电平的持续时间可由单片机精确控制，从而控制LPG喷射量，进而达到精确控制空燃比的目的。图2为占空比控制LPG喷射图。输入单片机的转速和曲轴转角信号采用装于发动机上的磁电机产生的电磁感应信号，油门开度采用霍尔传感器，经信号A/D变换均以数字信号进入发动机控制器(ECU)，驱动LPG喷嘴动作的控制信号为占空比信号，占空比是控制喷嘴打开的时间(高电平)在喷射脉冲周期中所占的比例，由单片机内部时钟产生固定的喷射驱动周期，在喷射周期内的通、断时间由占空比控制。占空比控制在全闭(0％)和全开(100％)之间，可以通过1％的步长进行调整，以此根据发动机不同工况修改占空比即喷射量，达到控制发动机空燃比目的。
本实用新型的控制原理分为硬件电路和软件程序两部分，系统硬件核心部件单片机选用80C196K16位机，输入通道包括发动机转速信号通道，油门开度输入通道和氧传感器输入通道。输出通道是占空比控制输出通道。软件程序主要包括占空比输出程序、转速计算程序、油门开度计算程序和输出比较中断服务程序。控制依据参见图2，图2示出了不同占空比时空燃比随进气量变化的关系。对空燃比的控制采用开环方式。
本LPG燃料电控喷射装置对摩托车发动机原机的硬件结构改动不大，可在不改变原有机型结构的基础上安装、使用，故不影响整机制造成本，便于厂家对在用车的改造和技术推广，其使用安装成果可以安装在二轮和三轮摩托车，使用LPG燃料，改变能源结构，在不影响发动机动力和经济性指标下，可使发动机排放指标明显改善。
图1空燃比开环闭环控制系统结构框；图2不同占空比时空燃比随进气量变化的关系；图3实施例所采用的技术方案示意图；图4占空比控制LPG喷射示意图；图5控制系统电路原理图；图6喷射控制的脉谱图。
具体实施方式
以下结合附图3～5具体说明本实用新型的优选实施例。
本实施例中将本实用新型的装置安装在嘉陵JL50QSC摩托车上，图3是所采用的技术方案示意图，该技术方案是在实验台架上完成的LPG气瓶中的液化石油气经调压、稳压送入LPG喷射器，形成等待，控制单元ECU接收转速，油门开度等信号、计算、查询发动机不同工况下所需控制喷射的占空比，经输出电路控制喷射器开启时间，达到对进入发动机空燃比的优化控制。
图4是方案实现的占空比控制喷射图，主要由输入通道、单片机(MCU)和输出通道组成，输入通道主要是接收、整形、传感器的输入信号，经A/D转换送入单片机，单片机根据工况情况进行计算查询后，将控制信号送入输出通道，经转换放大驱动喷射器。
图5示出了控制系统的电路原理图。
图6是在JL50QSC机上经优化实验后得到的在不同工况下最佳电控参数(占空比)脉谱图，写入控制软件中后将本装置安装在嘉陵JL50QSC摩托车上，经LPG喷射控制调试后，在嘉陵JL50QSC摩托车发动机上进行了原机和实现电控后的发动机性能比较测试试验，采用LPG喷射后，在发动机怠速运转时CO下降86％，HC下降20％，NOx下降80％。各种工况下发动机功率和扭矩对比基本相同，最大降低点小于8％。并且在LPG喷射时CO有明显下降，平均比汽油机下降近80％。HC在中低负荷时下降20％左右，高负荷时有所升高。NOx在高负荷时下降10％左右，中低负荷时有所升高，采用EGR控制后NOx的排放比未装EGR前下降约30％。装车使用时起动，加速性能良好。
权利要求1.摩托车LPG燃料电控喷射装置，包括传感器和控制电路，其特征在于控制电路由A/D转换器、单片机、驱动电路组成；传感器由氧传感器、霍尔传感器、输出转速信号的磁电机组成；其中，位于发动机排气管上的氧传感器输出的空燃比反馈信号、霍尔传感器输出的油门开度信号、磁电机输出的转速和曲轴转角信号均通过A/D转换器输入到单片机，单片机将占空比信号输入驱动电路，单片机的输出端与驱动电路相连，控制器与LPG喷射器相连，用来驱动LPG喷射器的开关。
专利摘要本实用新型为摩托车LPG燃料电控喷射装置，包括传感器和控制电路，其特征在于控制电路由A/D转换器、单片机、驱动电路组成；传感器由氧传感器、霍尔传感器、输出转速信号的磁电机组成；其中，位于发动机排气管上的氧传感器输出的空燃比反馈信号、霍尔传感器输出的油门开度信号、磁电机输出的转速和曲轴转角信号均通过A/D转换器输入到单片机，占空比控制软件程序将占空比信号输入驱动电路，单片机的输出端与驱动电路相连，控制器与LPG喷射器相连，用来驱动LPG喷射器的开关。本实用新型在不影响发动机动力和经济性指标下，可使发动机排放指标明显改善。
文档编号F02D41/34GK2851602SQ20052012806
公开日2006年12月27日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者周大森, 董蔚, 宋书瀛, 吴斌 申请人:北京工业大学
技术领域：
本实用新型涉及一种摩托车LPG(液化石油气)燃料电控喷射装置，属摩托车发动机清洁燃料燃烧的控制。
背景技术：
2002年，我国摩托车生产已占世界摩托车总产量的一半以上。至2004年，全年总产量达一千三百万台，一直保持世界第一。我国是摩托车的消费大国，也是摩托车的生产大国，却不是摩托车生产技术的强国。安全、节能、环保和可持续发展是本世纪的主旋律，也是摩托车产品生存、发展的必由之路。随着越来越严格的各种法规的出台，将会加速摩托车优胜劣汰的步伐。只有紧紧把握摩托车的多样化、智能化的发展趋势，借助高新技术的推动，广泛参与国际竞争，才能实现从摩托车大国向摩托车强国的转变。
作为摩托车的心脏——发动机的发展，在安全、节能、环保和可持续发展上起着至关重要的作用。和传统化油器的摩托车发动机相比，电控LPG燃料喷射发动机的HC和CO的排放物要显著减少，从而减少了废气的排放，有利于环境保护，到目前为止，摩托车应用小型的LPG发动机研发还处于探索阶段，多集中于整车开发研究。现有的LPG发动机多为蒸发吸入式，虽然发动机有害气体排放有所改善，但由于空气充量系数下降造成功率下降。而采用LPG燃料喷射电控系统可以避免这一缺点。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有摩托车汽油发动机消耗燃油多并形成排气污染的不足，提出了一种摩托车单一LPG燃料电控喷射装置，可以达到代替汽油燃料，节约能源，降低废气排放，保护环境的效果。
本实用新型所采用的技术方案具体参见图1所示。
本实用新型在摩托车LPG燃料电控喷射装置上完成了单片机为核心的控制单元及程序设计。控制占空比的执行器是装于发动机进气管上的燃料喷射器。喷射器控制喷出的液化石油气的气量、并且精度高。喷射器的开、闭由单片机输出的占空比信号控制，在喷射周期内单片机输出高电平时喷射器打开，输出低电平时喷射器关闭，并且高电平的持续时间可由单片机精确控制，从而控制LPG喷射量，进而达到精确控制空燃比的目的。图2为占空比控制LPG喷射图。输入单片机的转速和曲轴转角信号采用装于发动机上的磁电机产生的电磁感应信号，油门开度采用霍尔传感器，经信号A/D变换均以数字信号进入发动机控制器(ECU)，驱动LPG喷嘴动作的控制信号为占空比信号，占空比是控制喷嘴打开的时间(高电平)在喷射脉冲周期中所占的比例，由单片机内部时钟产生固定的喷射驱动周期，在喷射周期内的通、断时间由占空比控制。占空比控制在全闭(0％)和全开(100％)之间，可以通过1％的步长进行调整，以此根据发动机不同工况修改占空比即喷射量，达到控制发动机空燃比目的。
本实用新型的控制原理分为硬件电路和软件程序两部分，系统硬件核心部件单片机选用80C196K16位机，输入通道包括发动机转速信号通道，油门开度输入通道和氧传感器输入通道。输出通道是占空比控制输出通道。软件程序主要包括占空比输出程序、转速计算程序、油门开度计算程序和输出比较中断服务程序。控制依据参见图2，图2示出了不同占空比时空燃比随进气量变化的关系。对空燃比的控制采用开环方式。
本LPG燃料电控喷射装置对摩托车发动机原机的硬件结构改动不大，可在不改变原有机型结构的基础上安装、使用，故不影响整机制造成本，便于厂家对在用车的改造和技术推广，其使用安装成果可以安装在二轮和三轮摩托车，使用LPG燃料，改变能源结构，在不影响发动机动力和经济性指标下，可使发动机排放指标明显改善。
图1空燃比开环闭环控制系统结构框；图2不同占空比时空燃比随进气量变化的关系；图3实施例所采用的技术方案示意图；图4占空比控制LPG喷射示意图；图5控制系统电路原理图；图6喷射控制的脉谱图。
具体实施方式
以下结合附图3～5具体说明本实用新型的优选实施例。
本实施例中将本实用新型的装置安装在嘉陵JL50QSC摩托车上，图3是所采用的技术方案示意图，该技术方案是在实验台架上完成的LPG气瓶中的液化石油气经调压、稳压送入LPG喷射器，形成等待，控制单元ECU接收转速，油门开度等信号、计算、查询发动机不同工况下所需控制喷射的占空比，经输出电路控制喷射器开启时间，达到对进入发动机空燃比的优化控制。
图4是方案实现的占空比控制喷射图，主要由输入通道、单片机(MCU)和输出通道组成，输入通道主要是接收、整形、传感器的输入信号，经A/D转换送入单片机，单片机根据工况情况进行计算查询后，将控制信号送入输出通道，经转换放大驱动喷射器。
图5示出了控制系统的电路原理图。
图6是在JL50QSC机上经优化实验后得到的在不同工况下最佳电控参数(占空比)脉谱图，写入控制软件中后将本装置安装在嘉陵JL50QSC摩托车上，经LPG喷射控制调试后，在嘉陵JL50QSC摩托车发动机上进行了原机和实现电控后的发动机性能比较测试试验，采用LPG喷射后，在发动机怠速运转时CO下降86％，HC下降20％，NOx下降80％。各种工况下发动机功率和扭矩对比基本相同，最大降低点小于8％。并且在LPG喷射时CO有明显下降，平均比汽油机下降近80％。HC在中低负荷时下降20％左右，高负荷时有所升高。NOx在高负荷时下降10％左右，中低负荷时有所升高，采用EGR控制后NOx的排放比未装EGR前下降约30％。装车使用时起动，加速性能良好。
权利要求1.摩托车LPG燃料电控喷射装置，包括传感器和控制电路，其特征在于控制电路由A/D转换器、单片机、驱动电路组成；传感器由氧传感器、霍尔传感器、输出转速信号的磁电机组成；其中，位于发动机排气管上的氧传感器输出的空燃比反馈信号、霍尔传感器输出的油门开度信号、磁电机输出的转速和曲轴转角信号均通过A/D转换器输入到单片机，单片机将占空比信号输入驱动电路，单片机的输出端与驱动电路相连，控制器与LPG喷射器相连，用来驱动LPG喷射器的开关。
专利摘要本实用新型为摩托车LPG燃料电控喷射装置，包括传感器和控制电路，其特征在于控制电路由A/D转换器、单片机、驱动电路组成；传感器由氧传感器、霍尔传感器、输出转速信号的磁电机组成；其中，位于发动机排气管上的氧传感器输出的空燃比反馈信号、霍尔传感器输出的油门开度信号、磁电机输出的转速和曲轴转角信号均通过A/D转换器输入到单片机，占空比控制软件程序将占空比信号输入驱动电路，单片机的输出端与驱动电路相连，控制器与LPG喷射器相连，用来驱动LPG喷射器的开关。本实用新型在不影响发动机动力和经济性指标下，可使发动机排放指标明显改善。
文档编号F02D41/34GK2851602SQ20052012806
公开日2006年12月27日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者周大森, 董蔚, 宋书瀛, 吴斌 申请人:北京工业大学
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