CN202811096U - 一种带can总线的小型发动机电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微处理器、与微处理器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接微处理器的CAN总线接口和基于K线协议的通讯模块，所述微处理器通过CAN总线接口与CAN设备相连，所述基于K线协议的通讯模块与故障诊断仪相连，所述信号处理模块与传感器相连，所述驱动模块与执行器相连。带有CAN总线接口的电子控制单元，可满足大量数据的快速交换。用在摩托车电喷系统上，可方便更新程序、在线标定数据、实时监控和故障诊断。

Description

一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其是一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元。

背景技术

节能、环保、安全是推动当今汽车、摩托车工业发展的3大主题。随着经济的发展，传统能源的减少，人们环保意识逐步增强。人们对于机动车的要求也越来越多，环保、节能、安全已经成为影响人们选择机动车的重要因素。

2010年7月1日，我国实施摩托车国Ⅲ标准。针对摩托车国Ⅲ标准的改变，解决应对国Ⅲ标准的方案可以从四个方面入手：精调化油器、电控化油器、电控补气和电喷系统。

精调化油器是靠加严化油器零部件公差来达到应对国Ⅲ标准，而化油器的机械结构复杂，品种多样，这样势必增加废品率，降低生产率，增加制造成本。电控化油器、电控补气都是在化油器的基础上增加电子控制单元进行燃烧前或燃烧后的补气控制。无论精调化油器，还是电控化油器，或者电控补气都是被动供油系统，无法做到各个工况下精确地控制供油量，且化油器雾化效果差，因此空燃比的控制精度不高。摩托车国Ⅲ标准排放要求的提高，基于化油器的系统应对就显得越来越困难。

另一方面，因化油器无法主动供油，所以很难保证其节能性、经济性、以及有效控制有害废气排放量，也无法实现发动机的高转速保护。

目前出现的一些电喷系统，其与标定系统通讯进行数据采集、数据交换的速度有限。而发动机工作于高速运转的状态，电喷系统的通讯速度赶不上发动机的高速运作速度，无法满足大量数据的通讯和标定。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元。该电子控制单元是电喷系统中的电子控制单元，带有CAN总线接口，可满足大量数据的快速交换。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微处理器、与微处理器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接微处理器的CAN总线接口，所述微处理器通过CAN总线接口与CAN设备相连，所述信号处理模块与设于发动机的传感器相连，所述驱动模块与发动机的执行器相连。

进一步地，还包括与微处理器相连的基于K线通讯协议的通讯模块，所述通讯模块与故障诊断仪连接。

进一步地，所述执行器包括喷油器、点火线圈、步进电机、油泵、炭罐电磁阀、EGR阀、转速表、故障指示灯中的一个或多个。

进一步地，所述驱动模块输出占空比信号至安装于排气管和进气歧管之间的EGR阀，控制再循环的废气量。

进一步地，所述驱动模块输出脉冲信号至步进电机，控制步进电机的正、反转及步数。

进一步地，所述传感器包括进气压力传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、发动机温度传感器和发动机转速传感器。

进一步地，所述信号处理模块接收发动机转速传感器、进气压力传感器或节气门位置传感器输入的信号，由微处理器处理后控制驱动模块输出驱动信号至喷油器，控制喷油器的喷油量。

进一步地，所述信号处理模块还连接0-5V输入信号和0-12V输入信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

带有CAN总线接口的电子控制单元，可满足大量数据的快速交换。用在摩托车电喷系统上，可方便更新程序、在线标定数据、实时监控和故障诊断。同时，本实用新型功能完善，控制精度高，性能可靠，具有故障诊断和跛行功能，能减少有害废气对环境的污染，有效地控制燃油蒸发污染物，还可以实现发动机高转速保护。

附图说明

图1是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的控制系统结构框图。

图2是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例一的结构示意图。

图3是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例二的结构示意图。

图4是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例三的结构示意图。

图5是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例四的结构示意图。

图6是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例五的结构示意图。

图7是本实用新型所述带CAN总线的小型发动机电子控制单元的实施例六的结构示意图。

图示：1-电子控制单元；21-火花塞；22-喷油器；23-点火线圈；

24-步进电机；25-油泵；26-炭罐电磁阀；27-EGR阀；28-转速表；

29-故障指示灯；31-进气温度传感器；32-进气压力传感器；

33—节气门位置传感器；34—发动机温度传感器；35—发动机转速传感器；

4—空气滤清器；5—进气歧管；6—燃烧室。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明：

实施例1

请参阅图1和图2，本实用新型所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，基于摩托车等小型机车用的发动机及其必要附件，上述发动机及其附件具体包括依次连接的燃油箱、喷油器22、气缸组件，其中燃油箱包括油泵25和调压器，油泵25通过调压器连接喷油器22。喷油器22喷出的油与通过空气滤清器4进入的空气进行混合并从进气歧管5进入气缸组件的燃烧室6。燃烧室6顶部的火花塞21点燃燃烧室6内的混合气体并推动活塞做功。最后，在燃烧室6内燃烧过的气体通过消声器排到大气中。

基于以上结构，本实用新型所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微处理器、与微处理器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接微处理器的CAN总线接口。电源处理模块为处理器、信号处理模块和驱动模块提供工作电源。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，用在摩托车电喷系统上，可方便更新程序、在线标定数据、实时监控和故障诊断，还可以实现发动机高转速保护。所述微处理器通过CAN总线接口与CAN设备相连，所述信号处理模块与设于发动机用于检测发动机工作状态的传感器相连，所述驱动模块与发动机的执行器相连。驱动模块驱动发动机的执行器完成相应的动作。执行器包括火花塞21、喷油器22、点火线圈23、步进电机24、油泵25、炭罐电磁阀26、EGR阀27、转速表28、故障指示灯29等。传感器包括进气压力传感器32、节气门位置传感器33、进气温度传感器31、发动机温度传感器34、发动机转速传感器35等。传感器发送信号至信号处理模块，由信号处理模块处理后输送至微处理器，再由驱动模块驱动执行器完成所需要的动作。微处理器通过CAN总线接口与CAN设备通讯连接，用于完成与CAN标定设备的数据交换。

在摩托车起动前后用户可以通过故障指示灯29知道系统是否工作正常。打开摩托车钥匙，在起动发动机前，如果故障指示灯29不亮，说明电子控制单元1所接的部件有故障；起动、运行过程中，电子控制单元1继续监控系统，若发现部件出现故障，故障指示灯29会闪烁警示用户，系统有故障。故障排除后，故障指示灯29自行恢复正常状态：钥匙打开，没起动发动机，故障指示灯29常亮；发动机起动、运行时，故障指示灯29常灭。

若系统无故障，打开摩托车钥匙后，油泵25先运转，为油路管道建立油压。在设置时间内，电子控制单元1没有检测到发动机转速，油泵25停止运转，减少耗电量。当检测到发动机转速后，油泵25继续运转，电子控制单元1就会根据发动机转速传感器35的信号、进气压力传感器32的信号、发动机温度传感器34的信号，确定发动机当前状态，控制喷油器22输出喷油、控制点火线圈23在火花塞21上点火，使空燃比和点火提前角在合适的范围内，保证发动机能顺利起动、热机和正常行驶，有效控制有害气体排放。

发动机热机后，电子控制单元1根据发动机转速传感器35的信号，向炭罐电磁阀26输出相应的占空比信号，使炭罐电磁阀26打开适当的开度，在发动机进气负压的作用下，炭罐里的燃油蒸气经炭罐电磁阀26按适当的流量被吸入发动机燃烧，同时电子控制单元1对喷油器22进行适当的调整，保证发动机的排放与性能不受脱附的影响。

另外，与信号处理模块相连还设置有0-5V和0-12V输入信号，以上两路输入主要为整车匹配人员预留，使其可根据实际要求输入要监控的信号，例如λ信号、NOx信号等。另外，在摩托车仪表盘上安装转速表28，电子控制单元1根据发动机转速输出相应周期的方波信号到转速表28，以对用户显示发动机转速。此外，当进气压力传感器32、发动机转速传感器35、油泵25、喷油器22、点火线圈23无故障，或节气门位置传感器33、发动机转速传感器35、油泵25、喷油器22、点火线圈23无故障，而其它部件有故障时，电子控制单元1仍可以计算出发动机状态，继续控制喷油器22、点火线圈23，以保证摩托车跛行功能正常。再者，电子控制单元1可根据安装于发动机的发动机温度传感器34和发动机转速传感器35的测量的温度和转速数据，判断发动机温度或转速是否超出安全警戒标准，如超出则停止喷油器22喷油，以对发动机进行保护。如果发动机转速低于安全警戒标准，则恢复供油。

应当理解，本实施例中关于发动机及其必要附件的结构和原理，同样适用于本说明书中的其他实施例。

实施例二

参见图3，本实施例与实施例一不同之处在于：在节流阀体的旁通气道上安装步进电机24，发动机起动、怠速时，根据发动机转速传感器35传来的信号，电子控制单元1除了对喷油器22、点火线圈23进行控制，还对步进电机24施加脉冲信号，控制步进电机24的正、反转及步数，调整旁通气道进气量，使发动机在起动工况下顺利着车、平稳过渡，在怠速工况下稳定运行。

实施例三：

参见图4，本实施例与实施例二不同之处在于：为了能更精准的控制发动机加速、减速、全负荷工况的空燃比以及提高油门响应性，在节流阀体上增加节气门位置传感器33。电子控制单元1接收节气门位置传感器33的信号，分析油门开度及变化，判断发动机的工作状态，从而控制喷油器22、点火线圈23、步进电机24的工作状态，使空燃比达到最合适及发动机快速响应油门变化并平稳过渡。

实施例四：

参见图5，本实施例与上述实施例三不同之处在于：在发动机进气通道上安装进气温度传感器31，电子控制单元1的信号处理模块通过进气温度传感器31测量进入空气滤清器4的空气温度，从而识别周围环境温度；又通过进气压力传感器32对大气压数值进行测量、采集。最后，微处理器根据测量到的环境温度和大气压数值通过驱动模块对喷油器22的喷油量进行控制，以保证在热带、高寒和高原等地区，摩托车总能在合适的空燃比下运行。

实施例五：

参见图6，本实施例与实施例四不同之处在于：在发动机排气管和进气歧管5之间安装EGR阀27，电子控制单元1根据发动机温度传感器34和发动机转速传感器35检测的发动机的温度和转速数据对EGR阀27施加占空比信号，通过控制占空比的大小来控制再循环的废气量。从而减少NO_X有害气体的排放，降低尾气处理装置的成本。

实施例六：

参见图7，本实施例与实施例五不同之处在于：电子控制单元1的基于K线通讯协议的通讯模块与故障诊断仪通讯，进行电子控制单元1的故障诊断和电子控制单元1所接传感器、执行器的故障诊断。K线是汽车工业当中广泛采用的一种通信总线标准。通过故障诊断仪，可以知道进气压力传感器32、节气门位置传感器33、进气温度传感器31、发动机温度传感器34、发动机转速传感器35、喷油器22、步进电机24、油泵25、炭罐电磁阀26和EGR阀27是否有开路、短路故障；若出现短路故障，还可以确切地知道是对电源短路，还是对地短路。这样可以快速排除故障。也可以通过故障诊断仪读出所有采集到的传感器参数和执行器参数，以便对系统进行简单的监控。

应该理解，本实用新型所保护范围并不限于以上具体实施例，凡属于本领域技术人员无需创造性劳动即可实施的基于本实用新型的技术方案和技术手段的修改均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带CAN总线的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微处理器、与微处理器相连的信号处理模块和驱动模块，其特征在于：还包括连接微处理器的CAN总线接口，所述微处理器通过CAN总线接口与CAN设备相连，所述信号处理模块与设于发动机的传感器相连，所述驱动模块与发动机的执行器相连。

2.根据权利要求1所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：还包括与微处理器相连的基于K线通讯协议的通讯模块，所述通讯模块与故障诊断仪连接。

3.根据权利要求1所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述执行器包括喷油器、点火线圈、步进电机、油泵、炭罐电磁阀、EGR阀、转速表、故障指示灯中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述驱动模块输出占空比信号至安装于排气管和进气歧管之间的EGR阀，控制再循环的废气量。

5.根据权利要求3所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述驱动模块输出脉冲信号至步进电机，控制步进电机的正、反转及步数。

6.根据权利要求1所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述传感器包括进气压力传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、发动机温度传感器和发动机转速传感器。

7.根据权利要求1或6所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述信号处理模块接收发动机转速传感器、进气压力传感器或节气门位置传感器输入的信号，由微处理器处理后控制驱动模块输出驱动信号至喷油器，控制喷油器的喷油量。

8.根据权利要求1所述的带CAN总线的小型发动机电子控制单元，其特征在于：所述信号处理模块还连接0-5V输入信号和0-12V输入信号。

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