汽車節油駕駛控制儀的製作方法

2023-09-21 09:24:00

專利名稱：汽車節油駕駛控制儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於電子檢測控制汽車節油的儀器。
對汽車的合理駕駛操作，是節油的主要途徑之一，單靠經驗和感覺駕駛車輛，往往達不到預期的節油效果，雖然也有用微處理機來貯存發動機經濟工況參數，再與發動機運行工況比較，得出最佳換擋時機的方法。但用此法結構複雜，而且不能反映油門操作和發動機最大扭矩工況，也不能實現對怠速供油的自動控制，因而不能將發動機的動力性和經濟性。充分有效的發揮出來。
本實用新型採用簡單的模擬電路、數字電路和油門位置開關，對發動機轉速和油門位置分段取樣，將發動機的運行工況分為節油區(經濟區)、最大扭矩區、怠速區和費油區。當發動機運行工況超出節油區時，能按節油駕駛操作規律，自動產生控制信號，發出不同的聲、光信號，指示駕駛員合理操作油門和排擋，使發動機在不需要較大動力時，回到節油區工作，在需要較大動力時，回到最大扭矩區工作。當發動機處於強制怠速狀態時，本儀器能自動發出信號，控制電磁閥截斷供油。當發動機處於正常怠速區運行狀態時，本儀器又能自動打開電磁閥恢復供油。
本實用新型由以下電路結構原理達到上述節油目的接口電路從發動機點火線圈與分電盤連結的低導線上取信號，接口電路由降壓濾波電路、至少一級的反向器電路、微分電路構成也可由降壓濾波電路和反向器組成。降壓濾波電路和反向器電路的作用是將所取到的帶有高壓尖峰振蕩的點火信號，轉變為規則的方波信號，方波信號經微分電路處理後，變為尖脈衝信號，尖脈衝信號頻率等於點火頻率，與發動機轉速成正比，微分電路處理的目的是減小信號的脈衝寬度，保證後續單穩電路可靠工作。微分電路的輸出信號送到f／v轉換器，f／v轉換器由單穩電路和低通濾波器組成。單穩電路接收接口電路尖脈衝信號，並被尖脈衝信號所觸發，輸出幅值寬度一定的方波信號，其頻率與尖脈衝信號頻率相等，也與發動機轉速成正比，該信號經低通濾波器濾波，得到電壓與發動機轉速成正比的直流電壓信號，其電壓值就代表發動機轉速，f／v轉換器輸出的轉速信號送到電壓比較器。電壓比較器由數個電壓比較電路和相應的定值電路及濾波電容器，輸入電阻組成。各電壓比較電路以f／v轉換器輸出的轉速信號作為輸入，通過比較電路分別與相應的定值電路的整定值比較各定值電路的整定值分別調整到對應發動機轉速為n0、n1、n2…等數個電壓點上，當發動機轉速通過各定值點變化時，電壓比較器的輸出電位發生突變，這樣就獲得發動機轉速分段信號，各比較電路的輸出信號送往燈光顯示電路、音響控制電路和怠速供油自動控制電路參與控制。節氣門位置開關利用碳膜電位器改裝而成，其特點在於用分為數段的分段金屬片取代了碳膜電位器中的碳膜電阻片，碳膜電位器其他部分不變，分段金屬片的各段金屬片相互絕緣，並固定在絕緣板上，每段金屬片佔據一定的角度範圍，數段金屬片將整個油門開角度分為數個區域，每段金屬片都有導線連接，接到燈光顯示電路、音響控制電路，怠速供油自動控制電路上。滑動臂與金屬片接觸，並接電源正極，轉軸由連結螺母與節氣門軸固定在一起，電位器外殼由支架與化油器固定在一起，節氣門打開時節氣門軸轉動，帶動轉動軸滑動臂一起旋轉。按節氣門開度的大小，滑動臂與相應的金屬片接觸，連結該金屬片的導線上就有高電位輸出，這樣就實現了節氣門開度角的分段取樣。節氣門開度角信號通過與金屬片連結的導線，分別送到燈光顯示電路、音響控制電路和怠速供油自動控制電路。節氣門開度角分段信號和來自比較器的轉速分段信號，將發動機整個運行工況分為四大工作區即節油區、最大扭矩區、怠速區、費油區，當發動機運行工況超出節油區，上述信號通過各控制電路按照各個區域應當採取的操作，控制燈光顯示電路、音響控制電路和怠速供油自動控制電路作出響應。燈光顯示電路由發光二極體、驅動電路、和邏輯控制電路組成，發光二極體起指示燈作用。發光二極體由驅動電路驅動。驅動電路由與發光二極體串聯的電晶體和限流電阻組成。電晶體受邏輯控制電路的控制，邏輯控制電路由各種門電路構成，邏輯控制電路輸入節氣門位置分段信號和轉速分段信號，輸出驅動電路控制信號，當輸出信號為高電位時，使驅動電路中相對應的晶體三極體導通，發光二極體發光。邏輯電路的作用是根據轉速分段信號和油門位置分段信號，判定發動機的工作區域，並按照節油駕駛操作規律在該區域應當採取的操作方法，控制相應的指示燈發光，指示駕駛員節油操作。音響控制電路由音響器和控制電路、音響開關組成。音響器由電晶體和電阻、電容構成的多諧振蕩器和揚聲器組成。其中電容C11與揚聲器並聯，用於消除發動機點火幹擾引起的噪聲，兩個不同阻值的電阻分別通過與電阻相串聯的電晶體的導通和截止與音響器串聯，用於改變音響器的音調和音量。控制電路由各種門電路組成。控制電路輸入節氣門位置分段信號和轉速分段信號，輸出音調控制電路串聯電晶體G8、G7的控制信號，當發動機運行於費油區時，對電晶體G8基極輸出高電位使電晶體導通，電阻串入音響器，音響器發出高音，當發動機運行於最大扭矩區，控制電路對另一電晶體基極輸出高電位使其導通，另一音調控制電阻串入音響器，音響器發出另一種音調如低音。在怠速區和節油區控制電路無信號輸出，音響器不發音，根據音響駕駛員可判斷出發動機所處的工作區域，若不需要報警發音，可將音響開關關斷。怠速供油自動控制電路由電阻、電晶體、二極體組成，其功能是根據油門位置分段信號和轉速分段信號判斷發動機的工作區域，當發動機處於怠速區，並且工作於強制怠速工況時，控制電磁閥截斷供油。電磁閥安裝在汽車化油器主油道上，受總速供油自動控制電路控制，在非怠速工況或正常怠速工況，控制電路使電磁閥打開主油道，保持對發動機供油，強制怠速工況控制電路使電磁閥關閉，截斷化油器供油，這樣該電路就自動使發動機實現脫擋滑行不熄火，掛擋滑行不供油。電源電路由汽車點火開關輸入汽車電瓶直流電，輸出兩組電壓，一組為穩壓電壓供接口電路、f／v轉換器、電壓比較器、節氣門位置開關用，以提高這些電路的精度，另一組為電瓶電壓。供燈光顯示電路、音響控制電路、怠速供油自動電路等功率較大的電路，以減輕穩壓電路的負擔。電源電路輸入端串聯一個晶體二極體，以防止電源極性接反造成電路損壞，電源電路輸入端接點火開關，接地端與汽車搭鐵，電源指示發光二極體兼起點火指示作用。
本實用新型結構簡單、安裝在駕駛室內視線可及的位置，根據燈光、聲響信號指示駕駛員按照節油駕駛規律操作油門和排擋，使發動機根據道路和載重所需動力，回到節油區或最大扭矩區工作。這樣就把發動機的經濟性和動力性有機的結合起來，並充分合理的發揮，在怠速工況區本儀器自動控制供油，使發動機自動做到脫擋滑行不熄火、掛擋滑行不供油，這樣既節約了汽油，又提高了行車安全，防止發動機因轉速過高，或潤滑油稀釋引起早期損壞。
以下結合附圖
對本實用新型作進一步的實施說明。
圖一是本實用新型的結構方框圖圖二是本實用新型的電路原理圖圖三是本實用新型的油門位置開關分段金屬片圖圖四是本實用新型與汽車發動機的各部連結圖根據圖一、圖二的結構原理設計的汽車節油駕駛控制儀由接口電路(1)、f／v轉換器(2)電壓比較器(3)，節氣門位置開關(4)，燈光顯示電路(5)、音響控制電路(6)、怠速供油自動控制電路(7)，斷油電磁閥(8)、電源電路(9)、帶有座(47)的外殼(46)及接節氣門位置開關(4)的安裝支架(32)、連結螺母(31)組成。
接口電路(1)由降壓濾波電路(11)、反向器電路(12)，微分電路(13)組成。降壓濾波電路由電阻R1、R2、電容C1組成；反向器電路(12)是由電晶體G1、G2、電阻R3－R6組成的兩級反向器；微分電路(13)由電容器C2、電阻R7、二極體D6組成。接口電路(1)的輸入端(10)接到點火線圈(35)與分電盤(36)的低壓連結線上取轉速信號。
f／v轉換器(2)由單穩電路(14)和低通濾波器(15)構成。單穩電路由電阻R8－R11、電容器C3晶體三極體G3、G4組成；低通濾波器由電阻R12－R14、電容C4、C5組成。
電壓比較器(3)由一組電壓比較電路(16)和相應的定值電路(17)、濾波電容(18)輸入電阻(19)構成。電壓比較電路(16)由運算放大器YF0－YF3組成；定值電路(17)由電位器W0－W3組成；濾波電容(18)由電容C6－C9組成；輸入電阻(19)由電阻R15－R18組成。
節氣門位置開關(4)用圖三所示分段金屬片(20)替換碳膜電位器的碳膜片而構成。節氣門位置開關的滑動臂(27)轉軸(28)及殼體(29)均為原碳膜電位的相應另件。分段金屬片(20)可分為數段，各段相互絕緣固定在絕緣板上，每段金屬片佔據一定的角度範圍，將整個油門開度角分為數個區域，本實施例為五段即金屬片(21－25)和固定金屬片(21－25)的絕緣板(26)組成。分段金屬片(20)通過導線與燈光顯示電路(5)音響控制電路(6)、怠速供油自動控制電路(7)相連結。滑動臂(27)通過電阻R19接電源(9)正極。轉軸(28)由連接螺母(31)與節氣門軸(30)同軸線連結。節氣門位置開關的殼體(29)由支架(32)與化油器(33)固定在一起，當節氣門軸(30)轉動時帶動轉軸(28)、滑動臂(27)一起轉動，並將正電位傳給分段金屬片。
燈光顯示電路(5)由發光二極體D1－D5、驅動電路(37)、邏輯控制電路(38)構成。發光二極體D1亮表示應加大油門，D2亮表示需要較大動力時可加大油門，進入最大扭矩區D3亮表示應減小油門，D2、D3同時亮表示發動機工作於最大扭矩區，不需要較大動力時可減小油門進入節油區，D4亮表示應換高速擋，D5亮表示應換低速擋，五個指示燈指示出油門排擋的全部操作。發光二極體由驅動電路(37)驅動。驅動電路(37)由與發光二極體串聯的電晶體G20－G24和限流電阻R43－R47組成；邏輯控制電路(38)由電阻R30－R42、晶體二極體D12－D22、晶體三極體G12－G19組成的各種門電路組成。邏輯控制電路(38)也可由集成電路組成。邏輯控制電路(38)的作用，是根據電壓比較器(3)輸出的轉速分段信號和節氣門位置開關(4)輸出的油門位置分段信號，確定發動機的工作區，並按該區域應當採取的駕駛操作方式控制各驅動電路(37)，使相應的發光二極體導通發光，指示駕駛員節油操作。
音響控制電路(6)由音響器(39)控制電路(41)音響開關K構成。音響器(39)由電阻R26－R29、電容器C10－C12、晶體三極體G10、G11組成的多諧振蕩器(40)和揚聲器YD組成。其中電解電容C11起消除點火幹擾的噪聲作用，不同阻值的電阻R28、R29起音調變換作用；控制電路(41)由電阻R20－R25二極體D7－D11、晶體三極體G5－G9組成，控制電路(41)也可由集成電路組成。其功能是根據輸入的轉速分段信號和油門位置分段信號判斷發動機工作區域，並控制音響器(39)在發動機工作於費油區時發出一種音響，工作於最大扭矩時又發出另一種音響。
怠速供油自動控制電路(7)由電阻R48－R51、電晶體G25－G28、二極體D23組成，也可由集成電路組成。其功能是當發動機工作於強制怠速工況時關斷電磁閥(8)截斷供油。
電磁閥(8)安裝在汽車化油器(33)主油道上，由導線與怠速供油自動控制電路(7)連結，受該電路的控制。
電源電路(9)由二極體D24、發光二極體D25、電阻R52、R53電容器C13穩壓管WD三極體G29構成。二極體D24起保護作用，防止電源極性反接造成電路損壞。電源輸入端(42)接點火開關(34)電源接地端(43)與汽車搭鐵。發光二極體D25還起點火指示燈作用。電源電路(9)輸出兩種電壓，一種為穩壓電壓(44)供接口電路(1)f／v轉換器(2)電壓比較器(3)，節氣門位置開關(4)，以保證這些電路的工作精度；另一種不經穩壓的電並電壓(45)供燈光顯示電路(5)音響控制電路(6)怠速供油自動控制電路(7)等大功率電路的使用，以減小穩壓電路的功率。
本實用新型如圖一、二、四所示，通過外殼座(47)的孔(48a、48b)固定於駕駛室內，有關電路元件安裝於外殼(46)內，並通過外殼(46)的正面顯示指示油門、排擋全部操作的發光二極體D1－D5，音響開關K及指示駕駛操作圖型(50、53)、(51、52)。有關導線通過外殼(46)上的孔(49)與汽車相應部分連結。
本實用新型適用於各種汽油車，根據上述實施例節油率可達7～12％。
權利要求1.汽車節油駕駛控制儀由帶有座(47)的外殼(46)、音響開關K、電源指示發光二極體D2，及電子電路組成其特徵在於外殼(47)的正面裝有指示油門操作的發光二極體(D1、D2、D3)及指示換擋操作的發光二極體(D4、D3)，電子電路由電子元件組成的接口電路(1)、f/v轉換器(2)、電壓比較器(3)、節氣門位置開關(4)、燈光顯示電路(5)、音響控制電路(6)、怠速供油自動控制電路(7)電磁閥(8)電源電路(9)構成，並通過外殼(46)的孔口(49)穿出的導線分別與節氣門位置開關(4)、安裝在化油器(33)上的電磁閥(8)及汽車點火開關(34)分電盤(36)連結。
2.根據權利要求1所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於接口電路(1)由濾波電路(11)反向電路(12)微分電路(13)組成，也可僅由濾波電路(11)反向電路(12)組成。
3.根據權利要求1所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於電壓比較器(3)由一組至少兩個電壓比較電路(16)和相應的定值電路(17)、濾波電容(18)輸入電阻(19)組成。
4.根據權利要求1所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於節氣門位置開關(4)是用分段金屬片(20)替換碳膜電位器中的碳膜電阻片而成
5.根據權利要求5所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於分段金屬片(20)分為數段相互絕緣地固定在絕緣板(26)上，並通過導線與燈光顯示電路(5)音響控制電路(6)怠速供油自動控制電路(7)相連。
6.根據權利要求5所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於節氣門位置開關(4)以轉軸(28)通過連結螺母(31)與節氣門軸(30)同軸線相連。
7.根據權利要求5所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於節氣門位置開關(4)的殼體(29)由支架(32)與化油器(33)固定在一起。
8.根據權利要求1所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於燈光顯示電路(5)由發光二極體、驅動電路(37)邏輯控制電路(38)組成。
9.根據權利要求8所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於指示油門操作的發光二極體D1亮表示應加大油門，D2亮表示可加大油門，D3亮表示應減小油門，D2、D3同時亮表示可減小油門，指示換擋操作的發光二極體D4亮表示換高速擋，D5亮表示換低速擋。
10.根據權利要求9所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於邏輯控廠電路(38)最佳實施例是由晶體三極體(G12－G19)二極體(D12－D22)電阻(R30－R42)組成也可由實現相同邏輯功能的集成電路組成。
11.根據權利要求1所說的汽車節油駕駛控制儀其特徵在於音響控制電路(6)由音響器(39)控制電路(41)音響開關K組成。
專利摘要本實用新型採用簡單的模擬電路，數字電路和油門位置開關，將發動機運行工況分為節油區、最大扭矩區、怠速區和費油區。當發動機運行工況超出節油區時能按節油駕駛操作規律自動產生控制信號，發出不同的聲、光信號，直接指示駕駛員合理操作油門和排擋，根據動力需求情況使發動機回到節油區或最大扭矩區工作，當發動機處於強制怠速狀態時本儀器能自動截斷怠速供油。
文檔編號F02D41/30GK2040155SQ8820073
公開日1989年6月22日 申請日期1988年1月19日 優先權日1988年1月19日
發明者段亞西 申請人:雲南省交通科學研究所