一种基于ＣＡＮ总线用于汽车气缸的空燃比分析装置及其分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽车气缸空燃比分析领域，特别是涉及一种基于ＣＡＮ总线用于汽车气缸的空燃比分析装置及其分析方法，气缸设置有ＥＣＵ单元，其特征在于，所述装置包括：与气缸连接的氧传感器；通过氧传感器获取气缸氧含量情况及温度，用以计算得到过量空气系数λ值及废气中含氧百分比的过量空气系数处理模块；过量空气系数处理模块通过ＣＡＮ总线与气缸的ＥＣＵ单元实现闭环反馈控制。本发明专利技术结构简单，并通过ＣＡＮ总线通信以及串口通信，可以实现与汽车其他控制单元的信号反馈处理以及计算机对数据状态的实时监控，提高了扩展性，并且可为另外的扩展ＥＣＵ控制发动机以及计算机软件等提供数据支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车气缸空燃比分析领域，特别是涉及一种基于CAN总线用于汽车 气缸的空燃比分析装置及其分析方法。
技术介绍
全球范围内由于汽车尾气排放造成的污染日趋严重，汽车尾气排放的控制已经 受到越来越多的关注，空燃比A/F(A: air-空气，F fuel-燃料)表示空气和燃料的混 合比；空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济 性都有很大的影响。现有技术的汽车气缸空燃比分析装置具有以下缺点1.结构复杂，不适合市场广泛使用；2.现有技术仅用于对气缸空燃比进行分析，并未能实现对汽车的反馈控制；3.现有技术多采用普通氧传感器(也称开关式，或窄域氧传感器)进行测量，普 通氧传感器只能传输可燃气体是浓或稀两种混合状态，不能应用在复杂的汽车系统中；4.现有技术中，氧传感器自身抗干扰性弱、输出电压范围窄、耗用能量高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于CAN总线用于汽车气缸的空燃比分析装置，以解决现有 空燃比分析装置结构复杂而且不能对汽车实现反馈控制的技术问题。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种空燃比分析方法，以解决现有技术中抗 干扰性弱的技术问题。为了实现本专利技术的第一个专利技术目的，采用的技术方案如下一种基于CAN总线用于汽车气缸的空燃比分析装置，气缸设置有ECU单元，其 特征在于，所述装置包括与气缸连接的氧传感器；通过氧传感器获取气缸氧含量情况及温度，用以计算得到过量空气系数λ值及 废气中含氧百分比的过量空气系数处理模块；过量空气系数处理模块通过CAN总线与气缸的ECU单元实现闭环反馈控制。作为一种优选方案，所述装置还包括与氧传感器和过量空气系数处理模块分别 连接的场效应管加热模块，由过量空气系数处理模块控制对氧传感器进行加热。作为进一步的优选方案，所述装置还包括氧传感器接口模块，过量空气系数处 理模块通过氧传感器接口模块从氧传感器获取气缸氧含量情况及温度。作为再进一步的优选方案，所述氧传感器为宽域氧传感器，所述氧传感器接口 模块为宽域氧传感器接口模块。作为一种优选方案，所述过量空气系数处理模块通过CAN总线将过量空气系数λ值及废气中含氧百分比反馈给气缸的ECU单元，进而调节ECU喷油持续时间，实现闭 环控制。作为进一步的优选方案，所述装置还包括串行通信模块和微型计算机，所述过 量空气系数处理模块通过与串行通信模块与微型计算机通信。作为进一步的优选方案，所述装置还包括用于显示过量空气系数λ值及废气中 含氧百分比，与过量空气系数处理模块连接的显示模块。为了实现本专利技术的第二个专利技术目的，采用的技术方案如下一种空燃比分析方法，所述方法包括(81)通过氧传感器获取气缸氧含量及温度； (82)对获取的气缸氧含量及温度进行A/D转换；(83)根据气缸氧含量及温度计算过量空气系数λ值及废气中含氧百分比；(84)把过量空气系数λ值反馈给气缸的ECU单元，条件ECU喷油持续时间； 作为进一步的优选方案，所述不知(83)还包括(91)判断气缸温度是否低于阈值，如果低于阈值，则执行步骤(92)；(92)通过场效应管加热模块对氧传感器进行加热。作为进一步的优选方案，所述步骤(82)还包括(101)对经过A/D转换后的数据，先去掉其中的最大值和最小值；(102)计算剩余数据的算术平均值。本专利技术结构简单，并通过CAN总线通信以及串口通信，可以实现与汽车其他控 制单元的信号反馈处理以及计算机对数据状态的实时监控，提高了扩展性，并且可为另 外的扩展ECU控制发动机以及计算机软件等提供数据支持。本专利技术通过宽域氧传感器可 以在较宽的范围内测量空燃比，它比普通氧传感器的测量范围广，而且精度也要高。本 专利技术中氧传感器自身抗干扰性强、输出电压范围宽、更加节能。附图说明图1为，本实施例与汽车气缸的结合框图。图2为，宽域氧传感器接口控制单元组成框图。图3为，宽域氧传感器接口控制单元电路原理图。图4为，电源模块原理图。图5为，宽域氧传感器接口控制单元串行通讯电路原理图。图6为，主程序流程图，表示整个程序所有模块的流程。图7为，测量模块流程图，表示如何对采集的数据进行A/D转换的流程。图8为，防脉冲干扰数据处理流程图，消除数据采集的误差的流程。 图9为，CAN总线控制器结构图。图10为，CAN通信初始化和法数据帧的软件流程图，表示如何对CAN总线通 信进行初始化以及通信的主要流程。图11为，显示子程序流程图，表示如何通过液晶显示对采集转换后的数据进行 显示的主要流程。图12为，按钮扫描程序流程图，表示在测量状态下LED显示的切换和设置状态下参数的调整流程。图13为，串行通信模块流程图，表示将单片机与微型计算机系统联接，通过微 机对下位机的测量结果进行数据处理和图形处理主要流程。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细的说明。如图1和图2所示，本实施例包括与气缸连接的宽域氧传感器；通过宽域氧传感器获取气缸氧含量情况及温度，用以计算得到过量空气系数入 值及废气中含氧百分比的过量空气系数处理模块；过量空气系数处理模块通过CAN总线与气缸的ECU单元实现闭环反馈控制。与宽域氧传感器和过量空气系数处理模块分别连接的场效应管加热模块，由过 量空气系数处理模块控制对氧传感器进行加热；宽域氧传感器接口模块，过量空气系数处理模块通过宽域氧传感器接口模块从 宽域氧传感器获取气缸氧含量情况及温度；串行通信模块和微型计算机，所述过量空气系数处理模块通过与串行通信模块 与微型计算机通信。过量空气系数处理模块通过CAN总线将过量空气系数λ值及废气中含氧百分比 反馈给气缸的ECU单元，进而调节ECU喷油持续时间，实现闭环控制。宽域氧传感器接口控制单元包括以下五个部分电源电路首先开关型可调式电压调节模块电路用于将24V转化为14V ；其次 消耗型电压调节模块电路用于将14V转化为5V。微控制器(MCU)其主要负责AD数据采集、液晶显示模块控制、串口通讯以 及宽域氧传感器的加热元件控制和故障诊断等。宽域氧传感器接口电路集成模块其主要用于宽域氧传感器泵电流IP的控制和 泵电压信号的放大。液晶显示模块用于实时显示发动机缸内混合气的空燃比数值。串行通讯接口 其用于宽域氧传感器接口控制单元与发动机电子控制单元 (ECU)之间进行通讯。宽域氧传感器接口控制单元组成框图如图2所示，电路原理图如图3所示。如图4所示控制单元CJ125集成模块需要14V的电压供应，氧传感器接口控制单 元需要5V电压供电，单片机C8051F040需要3.3V的电压供电，由于车载本身有24V的 直流稳压电源，故采用LM317芯片作为一个可调变压电路，是使用极为广泛的一类串连 集成稳压器，是高精度电源的电压，其内阻小，电压稳定，噪音极低，输出纹波小(输 出端仅用lOOuf)，能有效的保证电路的高度稳定工作，提高瞬间特性和高频特性。具有 以下特点(1)可调整输出电压低到1.2V，高到37V。(2)保证Ι.δΑ输出电流。 (3)典型线性调整率0.01 %。(4)典型负载调整率0.1%。(5)80dB纹波抑制比。(6)输出短路保护。(7)过流、过热保护。(8)调整管安全工作区保护。(9)标准三端晶体管封装。根据LM317本身提供的可调输出电压公式Vout= 1.25V(l+R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＡＮ总线用于汽车气缸的空燃比分析装置，气缸设置有ＥＣＵ单元，其特征在于，所述装置包括：与气缸连接的氧传感器；通过氧传感器获取气缸氧含量情况及温度，用以计算得到过量空气系数λ值及废气中含氧百分比的过量空气系数处理模块；过量空气系数处理模块通过ＣＡＮ总线与气缸的ＥＣＵ单元实现闭环反馈控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线用于汽车气缸的空燃比分析装置，气缸设置有ECU单元，其特 征在于，所述装置包括与气缸连接的氧传感器；通过氧传感器获取气缸氧含量情况及温度，用以计算得到过量空气系数λ值及废气 中含氧百分比的过量空气系数处理模块；过量空气系数处理模块通过CAN总线与气缸的ECU单元实现闭环反馈控制。2.根据权利要求1所述的空燃比分析装置，其特征在于，所述装置还包括与氧传感器 和过量空气系数处理模块分别连接的场效应管加热模块，由过量空气系数处理模块控制 对氧传感器进行加热。3.根据权利要求1所述的空燃比分析装置，其特征在于，所述装置还包括氧传感器接 口模块，过量空气系数处理模块通过氧传感器接口模块从氧传感器获取气缸氧含量情况 及温度。4.根据权利要求3所述的空燃比分析装置，其特征在于，所述氧传感器为宽域氧传感 器，所述氧传感器接口模块为宽域氧传感器接口模块。5.根据权利要求1所述的空燃比分析装置，其特征在于，所述过量空气系数处理模块 通过CAN总线将过量空气系数λ值及废气中含氧百分比反馈给气缸的ECU单元，进而 调节ECU喷油持续时间，实现闭环控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟斌，洪添胜，郭锦兴，刘显茂，郭协明，周燕辉，吴升浩，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]