專利名稱：汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角控制裝置。
對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)除了要求運(yùn)行安全、可靠、耐久以外，節(jié)省燃料、增大動(dòng)力、減少污染，即安全性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和清潔性一直是發(fā)展和追求的目標(biāo)。
點(diǎn)火提前角α是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中一個(gè)重要參數(shù)，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能影響很大，實(shí)踐證明如果點(diǎn)火時(shí)刻適當(dāng)，燃燒最大壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后10°～15°，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大功率。在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣，從點(diǎn)火到完全燃燒需要一定的時(shí)間(約千分之幾秒)，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率，點(diǎn)火時(shí)刻不應(yīng)在壓縮行程終了，而應(yīng)適當(dāng)提前。
點(diǎn)火時(shí)刻是用點(diǎn)火提前角來表示的。點(diǎn)火提前角是指從火花塞電極間跳火開始，到活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)的一段時(shí)間內(nèi)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。
如果點(diǎn)火過遲，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)才點(diǎn)火，則活塞下行時(shí)混合氣才燃燒，即燃燒是在體積增大的情況下進(jìn)行，氣缸中壓力降低，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，同時(shí)由于熾熱氣體與氣缸壁的接觸面積增大，熱損失增大，排氣溫度上升，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，油耗增大，尾氣污染增加。
如果點(diǎn)火過早，則燃燒完全在壓縮過程中進(jìn)行，氣缸內(nèi)壓力急劇上升，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前即達(dá)到最大壓力，給上升的活塞一個(gè)很大的阻力，不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，油耗增加，還會(huì)引起爆震(敲缸)和尾氣污染。
影響最佳點(diǎn)火提前角的主要因素有1.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，最佳點(diǎn)火角提前越大，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，在同一時(shí)間內(nèi)活塞移動(dòng)距離大，曲軸相應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度增大，如果混合氣燃燒速率不變，則最佳點(diǎn)火提前角應(yīng)接線性規(guī)律增長。但當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高時(shí)，由于混合氣壓力和溫度的提高及擾流增強(qiáng)，會(huì)使燃燒速度也隨之加快，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定程度時(shí)，最佳點(diǎn)火提前角雖然仍是隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增加，但增大的速度減慢，因此不是線性關(guān)系。
2.負(fù)荷在同一轉(zhuǎn)速下，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大，最佳點(diǎn)火提前角將逐漸減小，這是由于隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大(即節(jié)氣門開度增大)，吸入氣缸內(nèi)的混合氣增多且濃度加大、壓縮行程終了時(shí)的壓力和溫度增高，殘存廢氣量相對(duì)減少，使燃燒速度加快，因此最佳點(diǎn)火提前角隨負(fù)荷增大而減小。
3.汽油辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)爆震與汽油品質(zhì)有密切關(guān)系，常用“辛烷值”(RON)來表示汽油的抗爆性能，也表示汽油的牌號(hào)，例如90#車用汽油的辛烷值(RON)即為90。在使用低牌號(hào)汽油時(shí)應(yīng)減小點(diǎn)火提前角以防止爆震，而使用高牌號(hào)汽油時(shí)應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。
4.空燃比對(duì)于一般汽油機(jī)來說，當(dāng)空燃比A/F＝11.7左右時(shí)，所需點(diǎn)火提前角最小，這是因?yàn)榇藭r(shí)的燃燒速度最快，因此，當(dāng)混合氣過稀和過濃時(shí)，由于燃燒速度變慢，都必須增大點(diǎn)火提前角。
5.進(jìn)氣壓力進(jìn)氣壓力減小，由于混合氣霧化和擾流變壞，使燃燒速度變慢，點(diǎn)火提前角應(yīng)增大，如在高原地區(qū)由于大氣壓力低，空氣稀薄，應(yīng)適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角。
6.冷卻水溫水溫低時(shí)，為盡快暖機(jī)，應(yīng)適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角；而當(dāng)水溫高時(shí)，為了減少NOx、HC的排放量應(yīng)適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角。
7.其他除上述因素外，影響點(diǎn)火提前角的因素還有發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比、燃燒室?guī)缀涡螤?、運(yùn)行中的積炭和密封情況以及同一缸火花塞的數(shù)量等。
另外運(yùn)行中的怠速狀態(tài)和減速或很低速時(shí)也都應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角。
綜上所述，對(duì)點(diǎn)火提前角影響較大的，應(yīng)屬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(n)、負(fù)荷(p)和燃料品質(zhì)(汽油辛烷值)。在現(xiàn)有技術(shù)資料中唯獨(dú)缺少汽油辛烷值對(duì)點(diǎn)火提前角的補(bǔ)償措施，這是因?yàn)槿剂献R(shí)別系統(tǒng)還缺少簡易可行的解決辦法，恰恰為SW方法提供了應(yīng)用條件。
現(xiàn)有技術(shù)防爆震控制原理1.爆震與點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系點(diǎn)火提前角越大，燃燒的最大壓力就越大，就越易產(chǎn)生爆震，實(shí)驗(yàn)證明，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大扭矩的點(diǎn)火時(shí)刻是在開始產(chǎn)生爆震點(diǎn)火時(shí)刻的附近，而對(duì)于機(jī)械、普通電子式或微機(jī)控制式的點(diǎn)火時(shí)刻的控制，為了使其在最惡劣的條件下也不致產(chǎn)生爆震，其點(diǎn)火時(shí)刻均設(shè)定在爆震邊緣范圍以內(nèi)，使其離開爆震界限并留有較大的余量。這樣一來勢(shì)必會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率下降，油耗增加。
2.爆震控制系統(tǒng)利用爆震傳感器檢測(cè)爆震強(qiáng)度，理應(yīng)在爆震前利用微機(jī)分析，自動(dòng)減小點(diǎn)火提前角，使點(diǎn)火時(shí)刻保持在爆震邊界線附近，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低油耗，減少尾氣排放污染，顯然，不發(fā)生爆震時(shí)，爆震傳感器不產(chǎn)生可用信號(hào)，而有信號(hào)時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了爆震。所以在實(shí)際應(yīng)用中，兩條線是交錯(cuò)相叉的，也就是說不能防止爆震。
本實(shí)用新型的目的即在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，包括爆震及點(diǎn)火控制系統(tǒng)中缺少燃料識(shí)別裝置，以及用爆震傳感器控制發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是在已經(jīng)產(chǎn)生了時(shí)才有信號(hào)，實(shí)際上仍未防止爆震的產(chǎn)生等方面的問題，而提供一種汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，主要由以下三部分組成一、安裝在油箱(F)內(nèi)的燃料識(shí)別裝置——辛烷值傳感器(R)及其信號(hào)變換器；二、安裝在儀表盤上的燃料品質(zhì)顯示儀表——辛烷值顯示器(RON)；三、點(diǎn)火控制組件(IAC)及軟件；所說的辛烷值傳感器(R)主要由外殼(1)和正、負(fù)極板組成，外殼(1)的一端裝有濾網(wǎng)(4)，內(nèi)部裝平行間距的正、負(fù)極板，在外殼(1)與正、負(fù)極板之間有絕緣架(6).其中心充填環(huán)氧樹脂(7)，并設(shè)置有溫度傳感器(5)；外殼(1)的另一端有一腔室，其內(nèi)部裝有印刷電路板(8)和電子元器件(9)，該腔室端部設(shè)有端蓋(10)，側(cè)面設(shè)有出線口(11)。所說的正、負(fù)極板是環(huán)形片狀的負(fù)電極(2)和正電極(3)，也可以是平板狀的負(fù)電極(2′)和正電極(3′)。外殼(1)的外形是一個(gè)六角形體，并具有螺紋部分(12)。辛烷值傳感器(R)在油箱(F)內(nèi)位于油箱高度H的1/3H左右位置。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)中加入燃油品質(zhì)及辛烷值識(shí)別裝置可以有效地防止爆震并為發(fā)動(dòng)機(jī)在各種不同負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、溫度條件下選擇最佳點(diǎn)火提前角。
2.由于傳感器的精度高，再現(xiàn)性強(qiáng)，在油箱上的安裝十分方便，對(duì)于已出廠汽車的改裝和汽車制造廠配套既方便，其效果又特別明顯。
附圖的圖面說明如下


圖1是本實(shí)用新型的組成示意圖圖2a是在油箱上安裝辛烷值傳感器的位置的第一方案示意圖圖2b是在油箱上安裝辛烷值傳感器的位置的第二方案示意圖圖3a是燃料傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖3b是燃料傳感器的外形圖圖3c是另一種正、負(fù)極板的結(jié)構(gòu)圖圖4a是適用于已出廠汽車改裝的裝置示意圖圖4b是適用于汽車制造廠配套的裝置示意圖圖5是信號(hào)變換電路
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說明
圖1所示，本實(shí)用新型的汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，包括以下三部分1、安裝在油箱內(nèi)的燃料識(shí)別裝置(辛烷值傳感器)及其信號(hào)變換器。
2、安裝在儀表盤上的燃料品質(zhì)辛烷值顯示器(或模擬/數(shù)字儀表)。
3、點(diǎn)火控制組件及軟件。
圖2a、2b所示在油箱F內(nèi)安裝辛烷值傳感器R位置的兩種方案，其中圖2a所示辛烷值傳感器R由油箱F的側(cè)壁嵌入，而圖2b所示辛烷值傳感器R從油箱F的頂部插入。辛烷值傳感器R均位于油箱高度H的1/3H左右位置。
圖3a所示，辛烷值傳感器R的結(jié)構(gòu)，它主要由外殼1、負(fù)電極和正電極組成，其中外殼1的一端裝有濾網(wǎng)4，內(nèi)部裝平行間距的正、負(fù)極板，圖3a所示的正、負(fù)極板是環(huán)形片狀的負(fù)電極2和正電極3。在外殼1與負(fù)電極2、正電極3之間有絕緣架6，其中心充填環(huán)氧樹脂7，并設(shè)置有半導(dǎo)體溫度傳感器5，外殼1的另一端有一腔室，其內(nèi)部裝有印刷電路板8和電子元器件9，腔室端部設(shè)有密封的端蓋10，側(cè)面設(shè)有出線口11。
圖3b所示，外殼1的外形是一個(gè)六角形體，并具有螺紋部分12，以便用扳手?jǐn)Q緊在油箱F的螺口上，密封圈13用來保持密封使油不會(huì)泄漏。
圖3c所示是另一種正、負(fù)極板的結(jié)構(gòu)圖，它與圖3a的不同之點(diǎn)在于正、負(fù)極板是平板狀的負(fù)電極2′和正電極3′，它們之間均保持一定的平行間距，該辛烷值傳感器的其它結(jié)構(gòu)與圖3a的基本相同。
圖4a是適用于已出廠汽車改裝的裝置示意圖圖4b是適用于汽車制造廠配套的裝置示意圖圖中符號(hào)R——辛烷值傳感器C/F——(電容/頻率)信號(hào)變換器RON——汽車儀表盤上的辛烷值顯示器ECU——發(fā)動(dòng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)IAC——點(diǎn)火控制組件圖5所示是(電容/頻率)信號(hào)變換器的電路圖，其中的芯片IC可選用7555及其它同類元件。以IC選用7555芯片為例，1腳接電源負(fù)端VSS，4.8腳接電源正端VDD；2腳和6腳短接后與溫度補(bǔ)償電阻Rt、電阻R2和傳感器電容Cx接在一起；7腳與溫度補(bǔ)償電阻Rt和電阻R1、R2接在一起；電容器C2的一端接在IC的5腳，另一端接電源負(fù)端VSS；電容器C1的一端接電源的正端VDD，另一端接地；傳感器電容Cx的另一端與電源的負(fù)端相接；電阻R1的另一端也接在電源的正端VDD。
權(quán)利要求1.一種汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，主要由以下三部分組成一、安裝在油箱(F)內(nèi)的燃料識(shí)別裝置——辛烷值傳感器(R)及其信號(hào)變換器；二、安裝在儀表盤上的燃料品質(zhì)顯示儀表——辛烷值顯示器(RON)；三、點(diǎn)火控制組件及軟件；其特征在于所說的辛烷值傳感器(R)主要由外殼(1)和正、負(fù)極板組成，外殼(1)的一端裝有濾網(wǎng)(4)，內(nèi)部裝平行間距的正、負(fù)極板，在外殼(1)與正、負(fù)極板之間有絕緣架(6)，其中心充填環(huán)氧樹脂(7)，并設(shè)置有溫度傳感器(5)；外殼(1)的另一端有一腔室，其內(nèi)部裝有印刷電路板(8)和電子元器件(9)，該腔室端部設(shè)有端蓋(10)，側(cè)面設(shè)有出線口(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，其特征在于所說的正、負(fù)極板是環(huán)形片狀的負(fù)電極(2)和正電極(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，其特征在于所說的正、負(fù)極板是平板狀的負(fù)電極(2′)和正電極(3′)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，其特征在于外殼(1)的外形是一個(gè)六角形體，并具有螺紋部分(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置，其特征在于辛烷值傳感器(R)在油箱(F)內(nèi)位于油箱高度H的1/3H左右位置。
專利摘要一種汽車燃料識(shí)別系統(tǒng)及點(diǎn)火提前角三維控制裝置,主要由安裝在油箱內(nèi)的識(shí)別裝置——辛烷值傳感器;安裝在儀表盤上的燃料品質(zhì)顯示儀表——辛烷值顯示器;和點(diǎn)火控制組件三部分組成,其中所說的辛烷值傳感器是一種電容式傳感器,其外殼的一端裝有正、負(fù)極板,另一端的腔室內(nèi)裝有印刷電路板和電子元件。本實(shí)用新型的傳感器精度高,再現(xiàn)性強(qiáng),在油箱上安裝十分方便,可有效地防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震,并為發(fā)動(dòng)機(jī)使用不同油品時(shí)在各種不同轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度條件下選擇最佳點(diǎn)火提前角。
文檔編號(hào)F02P5/145GK2379617SQ9824905
公開日2000年5月24日 申請(qǐng)日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月25日
發(fā)明者佟曉輝, 孫弘鈞 申請(qǐng)人:孫威