專利名稱：用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機自動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于汽油發(fā)動機摩托艇的自 動控制裝置，特別涉及一種用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，傳統(tǒng)的摩托艇發(fā)動機采用化油器作為其汽油霧化裝置，同傳統(tǒng) 的采用化油器式發(fā)動機的汽車一樣，由于化油器式發(fā)動機沒有對燃料在汽缸中燃 燒過程實行智能化控制，致使其汽油燃燒不完全，不但浪費汽油，更為嚴重的是 廢氣排放比較嚴重，對大氣造成污染。為解決這個問題，采用電子控制汽油噴射 技術(shù)是較為行之有效的辦法。近年來，使用ECU實現(xiàn)電子控制汽油噴射技術(shù)在汽 車發(fā)動機領(lǐng)域得以迅速應用。其原理是用智能化控制噴油器將一定壓力和數(shù)量的 汽油噴入進氣道或汽缸內(nèi)，以提高汽油霧化質(zhì)量，改善汽油發(fā)動機燃油性能，降 低燃油消耗，使排放的污染物減少。
ECU從名字上講是英語名稱(Electrical control unit)的前三個字母縮寫， 中文的意思就是電子控制單元。ECU的工作原理簡單地說，就是根據(jù)與發(fā)動機相 連的傳感器的反饋來控制燃油混合(空氣燃油比)和火花定時(點火提前及持續(xù)時 間)。燃油混合和點火定時的控制相當復雜，ECU需要從多個傳感器獲取數(shù)據(jù)以 實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制。
目前，摩托艇都是采用發(fā)動機驅(qū)動浸入在水中噴射泵推進技術(shù)。將傳統(tǒng)的化 油器霧化裝置改為電子控制汽油噴射霧化裝置，因摩托艇是在水中行駛的交通工 具，現(xiàn)有的電子控制汽油噴射的技術(shù)還有待進一步改進。
我們知道，現(xiàn)有的摩托艇不但依靠浸入在水中噴射泵推進，而且還依靠浸入 在水中噴射泵實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，是通過轉(zhuǎn)動把手帶動水中噴射泵轉(zhuǎn)變方向從而改變噴射 方向?qū)崿F(xiàn)摩托艇的轉(zhuǎn)彎動作。可以想象， 一旦噴射泵失去動力，轉(zhuǎn)彎動作也無法 實現(xiàn)。所以，摩托艇電子控制單元ECU應該具有如下功能在松開油門后，即無 油門狀態(tài)，并處于常規(guī)速度的情況下仍然可以控制摩托艇，通過增加一定的推力 來繼續(xù)轉(zhuǎn)彎，如果您在增加油門的時候控制手把。另，現(xiàn)有的摩托艇和別的船只
都沒有剎車，如果不能確定是否能在撞向障礙物前停止摩托艇，需加大油門改變 方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)技術(shù)問題是為克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處而提 供一種用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)的化油器運行系統(tǒng)存在 的不足，提供一種電控汽油噴射的摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)。它可以根據(jù)發(fā)動機的 不同工況，向發(fā)動機提供最佳空燃比的混合氣和最佳點火時間，使發(fā)動機始終處 在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機的排放性能和動力性、燃油經(jīng)濟性均能達到較高水平。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng),燃油供給系統(tǒng)，點 火系統(tǒng)，其特征在于還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、
電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU 連接，所述執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU連接。
在上述技術(shù)方案中，所述傳感器部分包括安裝在進氣系統(tǒng)的進氣管上的節(jié)氣 門位置傳感器和進氣壓力、溫度傳感器，安裝在發(fā)動機上的凸輪軸位置傳感器、 冷卻液溫度傳感器、機油壓力開關(guān)信號、曲軸位置傳感器，安裝在發(fā)動機排氣管 上的尾氣熱敏開關(guān)信號、方向柱位置傳感器和翻船開關(guān)傳感器；所述執(zhí)行器部分 包括電動燃油泵、噴油器、怠速閥、點火控制器、故障指示燈。
在上述技術(shù)方案中，所述曲軸位置傳感器有二個，所述二個曲軸位置傳感器 呈180度安裝。
在上述技術(shù)方案中，所述燃油供給系統(tǒng)，包括電動燃油泵，燃油箱，燃油濾 清器，壓力調(diào)節(jié)器，噴油器和油軌，電動燃油泵位于燃油箱內(nèi)，燃油濾清器位于 油軌和電動燃油泵之間，壓力調(diào)節(jié)器連接電動燃油泵，油軌與噴油器連接，所述 噴油器就是執(zhí)行器部分噴油器。
在上述技術(shù)方案中，所述電子控制單元ECU包括用于連接傳感器部分的輸入 電路、單片機CPU、存貯器ROM、 RAM和用于連接執(zhí)行器部分的輸出電路，所述 單片機CPU的兩端連接輸入電路和輸出電路，存貯器ROM、 RAM與單片機CPU連 接。
所述電子控制單元ECU包含有中斷噴油控制程序。
在上述技術(shù)方案中，所述中斷噴油控制程序為程序入口01—系統(tǒng)初始化 02—主程序03，若否，返回02—中斷入口 14—中斷標志清除15—兩路曲軸信號 有否？ 16—是，控制點火，噴油17—若16否，定時器中斷18—是，定時時間處 理19—若18否，判缸信號20—是，判缸處理21—若20否，通訊22—是，通訊 處理23—是，退出24—若22否，退出24。
本發(fā)明進一步要解決的技術(shù)技術(shù)問題是提供一種摩托艇在無油門狀態(tài)方向 控制模式。
所述電子控制單元ECU包含有無油門狀態(tài)控制程序。使得其與其它相關(guān)傳感 器、執(zhí)行器形成無油門操縱系統(tǒng)。無油門狀態(tài)操縱系統(tǒng)用來控制摩托艇方向，摩 托艇在行駛過程中放油門桿操縱摩托艇時，ECU控制怠速電機調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開 度來保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。
在上述技術(shù)方案中，所述無油門控制程序為程序入口 01—系統(tǒng)初始化02 —主程序03，若否，返回02—傳感器AD采樣包括轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動04—數(shù)據(jù)控制處 量05—無油門控制入口 06—油門全松開否？ 07—是，是否大于拖速？ 08—是， 根據(jù)轉(zhuǎn)向軸傳感器采樣計算目標轉(zhuǎn)速下降速度09—通過以上目標速度值控制怠 速閥運轉(zhuǎn)10—結(jié)束ll;若07否，則進入ll;若08否，則進入ll。
當然，因完全松開油門只能產(chǎn)生很小的推力。如果行駛速度高于拖速，在 沒有油門的情況下將很快失去方向的控制。在松開油門后，可能還有一定程度 的方向控制。 一旦發(fā)動機減速，摩托艇的手把控制不再有任何反應，直到再次 打開油門或者達到拖速。在拖速下，船體只能夠通過調(diào)整手把的位置緩慢地進 行轉(zhuǎn)彎。
摩托艇發(fā)動機電子控制單元ECU是摩托艇發(fā)動機控制系統(tǒng)的核心部分，它可 以根據(jù)發(fā)動機的不同工況，向發(fā)動機提供最佳空燃比的混合氣和最佳點火時間， 使發(fā)動機始終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機的性能(動力性、經(jīng)濟性、排放指標) 達到最佳。
本發(fā)明電控汽油摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)具有以下優(yōu)點本發(fā)明用電子控制燃 油噴射技術(shù)代替了原來的化油器發(fā)動機船只，增加了電子控制單元ECU，避免了
一般機械式化油器船只燃料經(jīng)濟性差、總碳氫排放量高、效率低的缺點，因而可 以獲得良好的動力性，燃料經(jīng)濟性及排放性能;在無油門狀態(tài)也能實現(xiàn)方向控制； 摩托艇行使速度也可以明顯提高，整個控制系統(tǒng)安全可靠。


圖1為本發(fā)明電控汽油摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明電子控制系統(tǒng)的硬件電路組成方框圖。 圖3為本發(fā)明無油門控制程序的流程圖。 圖4為本發(fā)明中斷控制程序的流程圖。
圖中l(wèi).節(jié)氣門位置傳感器，2.進氣壓力溫度傳感器，3.點火線圈，4.凸輪 軸位置傳感器，5.尾氣熱敏開關(guān)，6.消聲器，7.電子控制單元ECU， 8.冷卻液溫 度傳感器，9.機油壓力開關(guān)，lO.蓄電池，ll.曲軸位置傳感器，13.發(fā)動機，14. 電動燃油泵，15.燃油箱，16.油軌，17.燃油濾清器，18.壓力調(diào)節(jié)器，19.噴油 器，20.怠速閥，21.方向柱位置傳感器，23.翻船開關(guān)，24.故障指示燈，25.開 關(guān)信號。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限 定，僅作舉例。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。
參閱附圖，本發(fā)明電控汽油摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)，它包括進氣系統(tǒng)，燃油 供給系統(tǒng)，點火系統(tǒng)，還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、 電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分包括安裝在進氣系統(tǒng)的進氣管 上的節(jié)氣門位置傳感器1和進氣壓力溫度傳感器2，安裝在發(fā)動機13上的凸輪 軸位置傳感器4、冷卻液溫度傳感器8、機油壓力開關(guān)信號9、曲軸位置傳感器 11，安裝在發(fā)動機排氣管上的尾氣熱敏開關(guān)信號5、方向柱位置傳感器21和翻 船開關(guān)傳感器23，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU連接，所述執(zhí) 行器部分包括電動燃油泵14、噴油器19、怠速閥20、點火控制器3、故障指示 燈24;執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU連接。
曲軸位置傳感器ll有兩個，所述兩個曲軸位置傳感器呈180度安裝。這兩 個曲軸位置傳感器對應曲軸信號盤上的兩個信號齒，這兩個信號齒與信號盤中心
成夾角60度。當起動機在帶動曲軸運轉(zhuǎn)過程中，兩個曲軸位置傳感器檢測到兩 個信號齒的連續(xù)變化信號，并成60° ， 120° ， 60° ， 120°連續(xù)變化，這樣更 有利于發(fā)動機在高速運轉(zhuǎn)時單片機數(shù)據(jù)的處理和運算，為摩托艇在水上行駛時轉(zhuǎn) 速達到10000轉(zhuǎn)提供了保障。燃油供給系統(tǒng)，包括電動燃油泵14，燃油箱15， 燃油濾清器17,壓力調(diào)節(jié)器18，噴油器19和油軌16，電動燃油泵14位于燃油 箱15內(nèi)，燃油濾清器17位于油軌16和電動燃油泵14之間，壓力調(diào)節(jié)器18連 接電動燃油泵14，油軌16與噴油器19連接。
節(jié)氣門位置傳感器1安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸相連，駕駛員通過油 門桿操縱節(jié)氣門的開度，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的開度轉(zhuǎn)換為0 5V信號輸 入到ECU，作為ECU判斷發(fā)動機運行工況的依據(jù)。進氣壓力溫度傳感器2可以 是整體式的，也可以是分體式的，安裝在進氣管道上；進氣壓力傳感器用來檢 測發(fā)動機進氣壓力，根據(jù)進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速推算發(fā)動機進氣量，并將信 號輸送到ECU，以供ECU計算噴油量和點火時間。進氣溫度傳感器是檢測進氣溫 度，并將檢測結(jié)果送給ECU，空氣密度與其溫度有關(guān)，在相同的進氣量信號下， 進入發(fā)動機的空氣質(zhì)量隨空氣溫度的增加而減小，進氣溫度傳感器所測信號就 是為了補償這個誤差。缸體冷卻液溫度傳感器8是用來檢測發(fā)動機缸體冷卻液 的溫度，作為對噴油和點火控制的修正信號。曲軸位置傳感器ll用來檢測曲軸 轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，作為噴油和點火控制的信號。凸輪軸位置傳感器4用來檢 測1號氣缸活塞上止點位置，作為ECU控制點火時刻的基準信號。方向柱傳感 器21用以檢測摩托艇轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，ECU根據(jù)此信號進入無油門操縱(OTS)系統(tǒng)， 在放開油門桿操縱摩托艇時，ECU控制怠速電機調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來提高發(fā) 動機轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎，在低于常規(guī)速度或發(fā)動機不發(fā)停止的狀 態(tài)下，OTS系統(tǒng)不發(fā)揮作用。
電動燃油泵14的主要任務是供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油。 ECU通過控制燃油泵繼電器來控制電動燃油泵的啟動與停止。電磁噴油器19 是發(fā)動機電控油噴射系統(tǒng)的一個關(guān)鍵的執(zhí)行器，它接受ECU送來的噴油脈沖信 號，噴油脈沖寬度決定噴油器針閥開啟時間，即決定噴油量大小。怠速控制闊 20的主要作用是控制發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速。ECU對發(fā)動機怠速的控制包括兩個方 面， 一方面是發(fā)動機在正常怠速運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定怠速轉(zhuǎn)速，做到防止發(fā)動機熄火和
降低油耗的目的；另一方面是在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，無油門操縱系統(tǒng)(OTS) 發(fā)揮作用時，自動提高怠速轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。點火線圈3由ECU 控制點火線圈初級電流通斷并在次級線圈中感應出高壓電使相應氣缸的火花塞 跳火，點燃混合氣。
本發(fā)明電子控制單元ECU包括輸入電路、單片機CPU、存貯器R0M、 R扁和 輸出電路，所述CPU的兩端連接輸入電路和輸出電路，存貯器R0M、 RAM與單片 機CPU連接。本發(fā)明電子控制單元ECU包含有無油門控制程序和中斷控制程序。 ROM通常指固化存儲器，即一次寫入，反復讀取，它的特點與RAM相反。ROM 又分一次性固化、光擦除和電擦除重寫兩種類型。
進氣系統(tǒng)由空氣濾清器、怠速閥、節(jié)氣門、進氣管等組成，它為發(fā)動機可燃 混合氣提供所需空氣；燃油供給系統(tǒng)由燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、 噴油器和供油管等組成，它為發(fā)動機可燃混合氣提供所需燃油；點火系統(tǒng)為發(fā)動 機提供電火花，它由點火電子組件、點火線圈、火花塞、高壓導線等組成；電子 控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，它控制燃油噴射時 間以及點火時刻。
摩托艇發(fā)動機電子控制單元ECU是本發(fā)明摩托艇發(fā)動機控制系統(tǒng)的核心部 分，它可以根據(jù)發(fā)動機的不同工況，向發(fā)動機提供最佳空燃比的混合氣和最佳點 火時間，使發(fā)動機始終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放指標 達到最佳。
摩托艇發(fā)動機(ECU)電子控制單元的主要功能
1、燃油噴射控制摩托艇的發(fā)動機利用電子燃油噴射系統(tǒng)向發(fā)動機提供優(yōu) 化的燃氣比。通過經(jīng)優(yōu)化的燃燒條件，這套系統(tǒng)可以提升點火啟動能力和燃油經(jīng) 濟性。
(1)、噴油量控制發(fā)動機電子控制單元(ECU)將進氣量和發(fā)動機負荷作為 主要控制信號，以確定噴油脈沖寬度(即基本噴油量)，并根據(jù)循環(huán)水溫度、進 氣溫度、進氣壓力等信號修正噴油量，最后確定總噴油量。
(2) 、噴油正時控制采用多點順序燃油噴射，ECU除了控制噴油
量外，還要根據(jù)發(fā)動機各缸的點火順序，將噴油時間控制在最佳時刻，以使燃油 充分燃燒。
(3) 、中斷供油控制低轉(zhuǎn)速模式斷油控制當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速的 80%時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速的80%—定值時恢
復噴油。
超速斷油控制當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過安全轉(zhuǎn)速或超過設定的最高轉(zhuǎn)速時，ECU
自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于安全轉(zhuǎn)速一定值且轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速一定值 時恢復噴油。
機油壓力報警限速斷油如果油壓沒有達到規(guī)定值，發(fā)動機速度會被限制， 超過限制值時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復噴油。
發(fā)動機過熱限速斷油如果發(fā)動機過熱，發(fā)動機速度會被限制，超過限制值
時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復噴油。
(4) 、燃油泵控制
當按下啟動開關(guān)后，ECU控制燃油泵工作，若此時發(fā)動機不起動，3秒鐘 ECU控制燃油泵停止工作。在發(fā)動機起動和運轉(zhuǎn)過程中，ECU控制燃油泵正常 運轉(zhuǎn)。
其中，中斷控制程序為程序入口01—系統(tǒng)初始化02—主程序03，若否， 返回02—中斷入口 14—中斷標志清除15—兩路曲軸信號有否？ 16—是，控制點 火，噴油17—若16否，定時器中斷18—是，定時時間處理19—若18否，判缸 信號20—是，判缸處理21—若20否，通訊22—是，通訊處理23—是，退出24 —若22否，退出24。
因電子控制單元ECU包含有中斷控制程序，使得其與與其它相關(guān)傳感器、執(zhí) 行器形成無油門操縱系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以在摩托艇駕駛員松開油門后， 通過增加一定的推力來繼續(xù)轉(zhuǎn)彎，如果駕駛員在增加油門的時候控制手把，就會 轉(zhuǎn)急彎，無油門系統(tǒng)在低于常規(guī)速度和發(fā)動機停止的時候不發(fā)揮作用。 一旦發(fā)動 機關(guān)閉，摩托艇將不再對手把操縱作出反應,直到駕駛員打開油門或者達到拖速。 拖速是指能驅(qū)使摩托艇在水中以最低速度行進的相應發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 一般說來，摩
托艇在水中以最低速度為lkm/h左右或以下，相應發(fā)動機轉(zhuǎn)速設定為1600-1700 轉(zhuǎn)/分。
2、 點火控制
(1) 、點火提前角控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和 負荷信號，計算相應工況下的點火提前角，并根據(jù)發(fā)動機的水溫、進氣溫度、節(jié) 氣門位置等修正點火提前角，最后得到一個最佳的點火正時。在點火正時前的某 一預定角，ECU控制點火線圈的初級通電，在到達點火正時角時，ECU切斷點 火線圈初級電流并在次級線圈中感應出高壓電使相應氣缸的火花塞跳火，點燃混 合氣。
(2) 、通電時間(點火閉合角)控制點火線圈初級電路在斷開時需要保證足 夠大的電流，以使次級線圈產(chǎn)生足夠高的電壓。與此同時，為防止通電時間過長 而使點火線圈過熱損壞，ECU根據(jù)蓄電池電壓及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等信號，控制點火線 圈初級電路的通電時間。
3、 無油門狀態(tài)控制(OTS)
無油門狀態(tài)操縱(0TS)系統(tǒng)摩托艇在行駛過程中放油門桿操縱摩托艇時， ECU控制怠速電機調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助 轉(zhuǎn)彎。
如圖3，無油門控制程序為程序入口 01—系統(tǒng)初始化02—主程序03,若 否，返回02—傳感器AD采樣包括轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動04—數(shù)據(jù)控制處量05—無油門控 制入口 06—油門全松開否？ 07—是，是否大于拖速？ 08—是，根據(jù)轉(zhuǎn)向軸傳感 器采樣計算目標轉(zhuǎn)速下降速度09—通過以上目標速度值控制怠速閥運轉(zhuǎn)10—結(jié) 束ll;若07否，則進入ll;若08否，則進入ll。
本發(fā)明電控汽油摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)有工作過程如下
燃油供給系統(tǒng)工作時，電動燃油泵從燃油箱內(nèi)將燃油吸起，加壓后經(jīng)燃油濾 清器濾去雜質(zhì)，壓力調(diào)節(jié)器對壓力進行調(diào)整，并使過量的燃油仍返回汽油箱，然
后經(jīng)輸油管配送到油軌、噴油器；噴油器根據(jù)電子控制單元ECU發(fā)出的指令，將 適量的燃油噴入各進氣歧管，從而完成了噴油供給過程。
電子控制單元ECU是發(fā)動機系統(tǒng)的控制和指揮中心。它包括單片機CPU，與 該單片機的輸入端相連的傳感器接口電路(輸入電路)，與單片機的輸出端相連
接的控制執(zhí)行器電路(輸出電路)，以及儲存在程序存儲器(ROM和RAM)中的主 控制軟件及嵌入該控制軟件中的MAP數(shù)據(jù)段。發(fā)動機工作時，電子控制單元根據(jù) 各種傳感器提供的信號，按存儲器中存放的程序和規(guī)定的計算方法，計算出控制 發(fā)動機工作的各種參數(shù)的最佳值，如噴油量，點火時刻等，并將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)變 為控制發(fā)動機工作的各種控制信號，通過執(zhí)行器控制發(fā)動機的運行。
A、 發(fā)動機運行時，電子控制單元中的單片機調(diào)用程序存儲器中的主控制軟 件，首先通過傳感器接口電路采集發(fā)動機曲軸位置信號，再利用凸輪軸位置信號 進行判缸，找出各缸相對應的上支點位置，并根據(jù)控制軟件中的算法判定發(fā)動機 所處的狀態(tài)，然后按MAP圖計算噴油量的給定值；發(fā)動機在各種工況下所需的點 火控制曲線圖，稱為MAP圖。
B、 單片機將所述修正后的噴油量作為給定值傳給控制執(zhí)行器電路，該系統(tǒng) 電路根據(jù)運算的結(jié)果輸出控制信號給噴油器，噴油器再根據(jù)該信號的脈沖寬度， 實現(xiàn)精確控制噴油的持續(xù)時間。
C、 在單片機工作的同時，運行內(nèi)部控制軟件，實時地接收并通過其傳感器 接口電路采集進氣壓力和溫度信號，對單片機傳來的噴油量進行修正，得到控制 油量的給定值，并采集控制節(jié)氣門的位置信號，與給定值一起，通過其控制軟件 內(nèi)部的數(shù)字算法控制總的噴油量；
D、 單片機還將采集的發(fā)動機信號及噴油信號以及節(jié)氣門位置傳遞給上位計 算機，上位計算機通過曲線或數(shù)據(jù)方式進行顯示并修改主單片機內(nèi)部的部分參 數(shù)，優(yōu)化控制過程；
E、 當控制過程出現(xiàn)意外故障時，主單片機通過故障指示電路以及內(nèi)部的故 障處理軟件，指示故障的類型并按相應故障進行處理，直到停止發(fā)動機的運行。
本發(fā)明電控汽油摩托艇發(fā)動機工作系統(tǒng)中的無油門控制系統(tǒng)0TS的工作過 程如下摩托艇在行駛過程中放開油門桿操縱時，OTS系統(tǒng)可以繼續(xù)保持一些 推力來控制方向。但是OTS系統(tǒng)不能在低于基本速度或者發(fā)動機停止的情況下 發(fā)揮作用， 一旦發(fā)動機減速，船體將不再對手把的控制產(chǎn)生反應，直到恢復加大 油門或者摩托艇恢復拖速。
當摩托艇在行使過程中放開油門桿操縱時，ECU通過采集節(jié)氣門位置信號，控 制怠速電機調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。
本發(fā)明的電控燃油噴射系統(tǒng)中，采用了兩路曲軸位置傳感器，相隔180度安
裝在發(fā)動機的曲軸位置信號采集盤上。它是該發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)達到高轉(zhuǎn)速
10000rpm的可靠保證。當發(fā)動機剛開始工作時，發(fā)動機電子控制單元通過采集 兩路曲軸位置信號，再利用凸輪軸的位置信號進行判缸，找出相應各缸的上支點 位置，并根據(jù)控制軟件中的算法判定發(fā)動機所處的狀態(tài)，然后按MAP圖計算噴油 量的給定值；通過燃油供給系統(tǒng)將燃油實時的輸送到噴油器，與此同時，發(fā)動機 電控單元還根據(jù)傳感器電路送來的進氣壓力和溫度信號，對噴油量進行修正，最 后確定總的噴油量，精確的控制發(fā)動機的正常運行。
附圖2是電控單元(ECU)硬件電路組成方框圖。該組成方框圖由各種傳感 器，各種執(zhí)行器和電子控制單元三大部分組成。在發(fā)動機電子控制燃油噴射系統(tǒng) 中，傳感器在發(fā)動機運行時檢測反映發(fā)動機工況的信息，輸入控制單元，作為控 制單元進行運算的依據(jù)或控制的基準。常用的傳感器主要有冷卻液溫度，進氣壓 力溫度，節(jié)氣門開度，凸輪軸位置傳感器，曲軸位置傳感器，方向柱位置傳感 器，開關(guān)信號(停止開關(guān)，手扣開關(guān)，機油壓力開關(guān)，熱敏開關(guān)，倒置開關(guān))傳 感器。
電控單元由微處理器(CPU)，存儲器(ROM和RAM)，輸入輸出接口 (I/O), 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)組成。發(fā)動機工作時，電控單元根據(jù)各種傳感器提供的信號， 按存儲器中存放的程序和規(guī)定的計算方法，計算出控制發(fā)動機工作的各種參數(shù)的 最佳值，如噴油量，點火時刻等，并將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂瓢l(fā)動機工作的各種 控制信號，通過執(zhí)行器控制發(fā)動機的運行。
在發(fā)動機電噴控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)的作用是在控制單元發(fā)出的控制信號的 作用下完成的規(guī)定動作。常見的執(zhí)行機構(gòu)主要有噴油器，怠速闊，燃油泵繼電器， 點火控制器，故障指示燈。
附圖3是單片機主程序及無油門控制流程圖當電控單元開始工作以后， 單片機中的主程序接收到AD采樣信號，當通過方向柱位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)向軸 轉(zhuǎn)動的電壓信號時，主程序就自動進入無油門控制系統(tǒng)。通過節(jié)氣門位置傳感器 檢測此時的節(jié)氣門位置信號，如果檢測到此時的節(jié)氣門位置電壓大于OV時，無 油門控制系統(tǒng)就自動結(jié)束；如果檢測到此時的節(jié)氣門位置電壓為OV時，主程序 再通過曲軸位置傳感器檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，如果檢測到此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于拖速，無油門控制系統(tǒng)就自動結(jié)束；如果檢測到此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于拖速，無油 門控制系統(tǒng)便調(diào)用主程序根據(jù)方向柱位置傳感器送來的AD采樣值計算當前目標 轉(zhuǎn)速下降的速度，通過計算出來的目標速度值來控制怠速閥的運轉(zhuǎn)步數(shù)，無油門 控制系統(tǒng)開始工作。
附圖4是單片機中斷子程序和高速運行流程圖當電控單元開始工作之后， 管理控制單元中的單片機執(zhí)行程序存儲器中的控制軟件。該控制軟件首先通過傳 感器接口電路采集傳感器信號，檢測兩路曲軸位置傳感器信號的信號值，并利用 中斷程序進行處理，再利用凸輪軸位置傳感器的信號值進行判缸，并根據(jù)控制軟 件中的算法判定發(fā)動機所處的狀態(tài)后，按MAP圖(發(fā)動機在各種工況下所需的噴 油量，點火控制曲線圖，稱為MAP圖)計算噴油量的給定值，同時根據(jù)冷卻液溫 度和進氣溫度對噴油量進行修正。
本系統(tǒng)還具有四個斷油控制模式-
低轉(zhuǎn)速模式斷油控制當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速的80%時，ECU自動中斷 噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速的80%—定值時恢復噴油。
超速斷油控制當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過安全轉(zhuǎn)速或超過設定的最高轉(zhuǎn)速時，ECU
自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于安全轉(zhuǎn)速一定值且轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速一定值 時恢復噴油。
機油壓力報警限速斷油如果油壓沒有達到規(guī)定值，發(fā)動機速度會被限制，
超過限制值時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復噴油。
發(fā)動機過熱限速斷油如果發(fā)動機過熱，發(fā)動機速度會被限制，超過限制值 時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復噴油。
另外，使用本發(fā)明電控汽油摩托艇的轉(zhuǎn)動把手旁，還設有一插入式手扣開
關(guān)裝置。即在轉(zhuǎn)動把手旁設置一插座孔，并配有一相應的的插入件；當插入件 插入插座孔時，其控制電路接通，當撥出插入件時，其控制電路斷開；插入件 的另一端與摩托艇駕駛者的手腕相連。手扣開關(guān)與起動開關(guān)串聯(lián)；與停止開關(guān) 并聯(lián)。當手扣開關(guān)插上后，ECU才能控制發(fā)動機啟動，當手扣開關(guān)脫開時，立即 使發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)。開艇前將插入件插入插座孔，當插入件從插座孔處脫開時， 如操作者從摩托艇落水，發(fā)動機將自動地關(guān)閉。
權(quán)利要求
1、用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)，點火系統(tǒng)，其特征在于還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU(7)和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU(7)連接，所述執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU(7)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器部分包 括安裝在進氣系統(tǒng)的進氣管上的節(jié)氣門位置傳感器(1)和進氣壓力、溫度傳感 器(2)，安裝在發(fā)動機(13)上的凸輪軸位置傳感器(4)、缸體冷卻液溫度傳感 器(8)、機油壓力開關(guān)信號(9)、曲軸位置傳感器(11)，安裝在發(fā)動機排氣管 上的尾氣熱敏開關(guān)信號(5)、方向柱位置傳感器(21)和翻船開關(guān)傳感器(23); 所述執(zhí)行器部分包括電動燃油泵(14)、噴油器(19)、怠速閥(20)、點火控制 器(3)、故障指示燈(24)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述曲軸位置傳感 器(11)有二個，所述二個曲軸位置傳感器呈180度安裝。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述燃油供給系統(tǒng)， 包括電動燃油泵(14)，燃油箱(15)，燃油濾清器(17)，壓力調(diào)節(jié)器(18)，噴 油器(19)和油軌(16)，電動燃油泵(14)位于燃油箱(15)內(nèi)，燃油濾清器(17)位于油軌(16)和電動燃油泵(14)之間，壓力調(diào)節(jié)器(18)連接電動燃 油泵(14)，油軌(16)與噴油器(19)連接，所述噴油器(19)就是所述執(zhí)行 器部分噴油器(19)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元 ECU(7)包括用于連接傳感器部分的輸入電路、單片機CPU、存貯器ROM、 R細和 用于連接執(zhí)行器部分的輸出電路，所述單片機CPU的兩端連接輸入電路和輸出電 路，存貯器ROM、 RAM與單片機CPU連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l-5任一項所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子 控制單元ECU(7)包含有中斷噴油控制程序。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述中斷噴油控制 程序為程序入口 (01)—系統(tǒng)初始化(02—主程序(03)，若否，返回(02) —中斷入口 (14)—中斷標志清除(15)—兩路曲軸信號有否？ (16)—是，控 制點火，噴油(17)—若16否，定時器中斷(18)—是，定時時間處理(19) —若18否，判缸信號(20)—是，判缸處理(21)—若20否，通訊(22)—是， 通訊處理(23)—是，退出(24)—若22否，退出(24)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子 控制單元ECU(7)包含有無油門狀態(tài)控制程序。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述無油門狀態(tài)控 制程序為程序入口 (01)—系統(tǒng)初始化(02)—主程序(03)，若否，返回(02) —傳感器A/D采樣包括轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(04)—數(shù)據(jù)控制處量(05)—無油門控制入 口 (06)—油門全松開否？ (07)—是，是否大于拖速？ (08)—是，根據(jù)轉(zhuǎn)向 軸傳感器采樣計算目標轉(zhuǎn)速下降速度(09)—通過以上目標速度值控制怠速閥運 轉(zhuǎn)(10)—結(jié)束(11);若07否，則進入(11);若08否，則進入(11)。
10、 一種汽油發(fā)動機摩托艇，其特征在于，其配有如權(quán)利要求1-5任一項 所述的電控工作系統(tǒng)。
11 、根據(jù)權(quán)利要求10所述的摩托艇，其特征在于，在所述摩托艇轉(zhuǎn)動把 手旁，還設有一插入式手扣開關(guān)裝置。
全文摘要
提供一種用于汽油發(fā)動機摩托艇的電控工作系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)，點火系統(tǒng)，還包括電子控制系統(tǒng)，電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，傳感器部分包括安裝在進氣系統(tǒng)的進氣管上的節(jié)氣門位置傳感器和進氣壓力溫度傳感器，安裝在發(fā)動機上的凸輪軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、機油壓力開關(guān)信號、曲軸位置傳感器，安裝在發(fā)動機排氣管上的尾氣熱敏開關(guān)信號、方向柱位置傳感器和翻船開關(guān)傳感器，所述傳感器部分的部件均與ECU連接，所述執(zhí)行器部分包括電動燃油泵、噴油器、怠速閥、點火控制器、故障指示燈；所述執(zhí)行器部分的部件均與ECU連接，ECU包含有無油門控制程序和中斷控制程序；具有良好的動力性，燃料經(jīng)濟性及排放性能。
文檔編號F02D43/04GK101363381SQ20081016153
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者張和君, 王和平 申請人:張和君;王和平