车辆驾驶节能控制方法及节能器.pdf

本发明公开的车辆驾驶节能控制方法及节能器在车辆正常运行时通过单片机检测车辆发动机、档位和离合器工作位置状态，自动监控完成发动机保持正常运行、熄火或点火功能。单片机的输入端口分别与车辆离合器踏板处设置的档位检测开关、车辆档杆上设置的限位开关和发动机上的发电机电源处设置的二极管连接；输出端口分别与控制电路的熄火继电器(J6，J1)和点火继电器(J5，J2)连接。本发明通过控制车辆发动机的工作方式使其在正常行驶中就能达到节能降耗的目的。采用单片机通过对司机在车辆行驶当中的操作进行智能判断，实现自动控制车辆发动机的点火和熄火，克服司机操作繁琐的弊端。

1、  一种车辆驾驶节能控制方法，其特征是：在车辆正常运行时通过单片机检测车辆发动机、档位和离合器工作位置状态，自动监控完成发动机保持正常运行、熄火或点火功能。

2、  一种实现权利要求1所述的车辆驾驶节能控制方法的节能器，其特征是：采用单片机对车辆在运行当中进行监控，其输入端口分别与车辆离合器踏板处设置的档位检测开关、车辆档杆上设置的限位开关和发动机上的发电机电源处设置的二极管连接；输出端口分别与控制电路的熄火继电器(J6，J1)和点火继电器(J5，J2)连接。

3、  根据权利要求2所述的车辆驾驶节能器，其特征是：所述的单片机的输入输出为九针接口(JK1)，其中：针脚编号(1)接地线，内接稳压管(W1)接地脚；针脚编号(2)是档位判断线，外接档位检测开关，内接光电偶(GD3)接地端控制单片机(P1.1)的电位高低；针脚编号(3)是离合器判断线，外接离合器开关，内接光电偶(GD4)接地端控制单片机(P1.2)的电位高低；针脚编号(4)是发动机工作情况判断线，外接发动机上发电机电源上设有的二极管，内接单片机(P1.3)；针脚编号(5)是电源线，外接工作选择开关(K2)，内接一极稳压电管(W1)；针脚编号(7)是熄火指令线，内接放大驱动管(Q1)，外接熄火继电器(J6，J1)；针脚编号(8)是点火指令线，内接放大驱动管(Q3)，外接点火继电器断(J5，J2)；针脚编号(6)(9)备用。

4、  根据权利要求2所述的车辆驾驶节能器，其特征是：所述的车辆离合器踏板处设置的档位检测开关为干簧管磁力开关。

5、  根据权利要求2所述的车辆驾驶节能器，其特征是：对电路板和元件进行电磁光电隔离和电源隔离。

车辆驾驶节能控制方法及节能器
技术领域
本发明属于车辆节能技术领域，主要涉及的是一种车辆驾驶节能控制方法及节能器。
背景技术
当今世界能源紧张已达到了直接影响全球经济的发展，同时能源的巨大消耗也对全球环保带来了沉重的压力。造成能源紧张和环境污染的最大来源之一就是车辆油耗和尾气排放。因此减少车辆的油耗和尾气排放已是刻不容缓。怎样才使车辆的油耗降下来，达到节油的目的呢？目前人们对车辆减排都是注重减小车辆的排量和改进车辆的心脏发动机的性能，使发动机的燃烧更加充分，提高发动机的动力性能。这方面的改进有：给发动机加装蜗轮增压器，发动机改为先进的多点电喷点火和增加发动机的进排气门等方法，大大地改进了发动机的性能，也使同等排量的发动机功率大为提高，从而达到了节能减排的目的。但是，从车辆的行驶和使用上是否应有节能的潜力可挖呢？现今城市中的道路交通大多还是由红绿灯控制维护交通次序，每当车辆在等红灯时，都以车辆不熄火待速的方式等待。不仅使交叉路口区域的空气污染特别严重，而且还有油耗。那么司机为什么不把车熄火等红灯呢？究其原因是熄火等红灯后，操作起来比较繁琐，车辆起步也比较慢，所以司机宁可多耗费些油也不愿意进行繁琐的操作。
是否可以发明一种控制器，既不改变司机的正常驾驶习惯，又能简化司机的操作就可以达到节能目的呢？答案是肯定的。通过对车辆的机电控制功能的改进，使车辆在行驶当中具有一定的智能判断能力，来协助司机完成对车辆的节能操控功能，从而达到既操作简便，又能达到节能目的。
发明内容
本发明的任务是提出一种车辆驾驶节能控制方法及节能器。通过控制车辆发动机的工作方式使其在正常行驶中就能达到节能降耗的目的。采用单片机通过对司机在车辆行驶当中的操作进行智能判断，实现自动控制车辆发动机的点火和熄火，克服司机操作繁琐的弊端。
本发明实现上述控制方法采取的技术方案是：在车辆正常运行时通过单片机检测车辆发动机、档位和离合器工作位置状态，自动监控完成发动机是保持正常运行、熄火还是点火等功能。
本发明是采用单片机对车辆在运行当中进行监控，其输入端口分别与车辆离合器踏板处设置的开关、车辆档杆上设置的开关和发动机上的发电机电源处设置的二极管连接；输出端口分别与控制电路的熄火继电器J6，J1和点火继电器J5，J2连接。
本发明可对车辆在运行当中进行智能监控。监测的信号源是：1.离合器踏板处加一开关，当离合器踩下时打开，回到原位时闭合。2.车辆档杆上加一开关，当上档时此开关打开，回到空档时开关闭合.3.发动机工作状况信号源，是在发动机上的发电机是否工作发电来取信号的.把发电机与电瓶的充电连线断开，中间加一二极管，这样一来当发电机不工作时，二极管输入端即发电机侧就没有电.反之，就有电.在靠发电机侧，也就是二极管的输入端加装一个继电器，把此继电器常开点通断信号发送给单片机用来判断发动机是否工作.这三个信号当闭合时都处于接零线，这时给单片机的信号为低电位：0.反之，为高电位：1.单片机接收端为：P1.1档位；P1.2离合；P1.3发动机.在车辆运行时，随着司机的操作，这三个信号不停地发生着变化，单片机通过对这三个信号的监控，来判断是否保持发动机正常工作、熄火、点火.单片机执行程序一定要符合司机的正常操作习惯.具体的监控执行工作原理如下：
车辆在正常运行时，单片机时实地检测出车辆的三个信息状态，即：发动机是否在工作、档位的位置和离合器的位置。单片机在检测当中会遇到如下几种具体情况：1.当单片机检测到发动机正常运行时(检测信息为：0)，程序就会进入档位和离合器位置的扫描和判断.这时，档位和离合器只要有任何一个不在原始位(档位在空档，离合器在接合位.程序检测为：0.)，发动机将保持正常运行.只有当司机发现前面有情况或红灯时，司机就会把档杆放到空档处，右脚放到刹车踏板上随时控制车速，这时挡位和离器同时在原始位时，程序即进入延时熄火.但是，在延时当中，离合器和档位如果有任何一个脱离原始位，程序将跳出延时熄火返回主程序，保发动机正常运行。如果程序在延时段完毕，离合器和挡位均一直保持原始位，单片机将输出熄火指令，使发动机停止运行；2.当发动机熄火后，单片机将检测到发动机熄火信息：此时程序将进入待起动状态.如果档位在原始位时，即档位在空档位.这时司机踩下离合器，发动机将立刻起动运行.如果在待起动状态，档位不在原始位，这时踩下离合器，发动机是不会起动的.只有挡位处于空档时，发动机才会脱离安全保护进入待起动状态。本发明通过时实监控车辆发动机的工作状态自动控制车辆发动机的启动和熄火，在不改变司机操作习惯的情况下达到节能降耗的目的。
附图说明
图1是本发明的流程框图的A部分图。
图2是本发明的流程框图的B部分图。
图3是本发明单片机控制电路图。
图4是本发明功能指令执行电路图。
具体实施方式
结合附图，对本发明详细说明如下：
如图1-2所示，本实施例单片机采用的是AT89C51，内嵌节能器汇编语言程序：
           ORG       0000H        ；程序从0开始
START：    LJMP      MAIN
           ORG       000BH
           LJMP      START
           ORG       0060H
MAIN：     SETB      EA
           SETB      ET0
           SETB      TR0
           MOV       P1，#0FFH    ；P1为输入
           MOV       P0，#0FFH    ；P0为输入
           MOV       P2，#0FFH    ；P2为输出
           MOV       P3，#0FFH    ；使启动继电器K7处于；关断状态
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
LOOP：     ACALL     DELAY1       ；打开中断监控
           JB        P1.3，ON_2   ；发动机工作情况判断
           CLR       P0.1         ；发动机工作正常指示
           JNB       P1.1，ON_1   ；档位判断，档位在空挡
                                  ；时程序跳转到ON1
           JNB       P1.2，ON_3   ；离合判断
           AJMP      LOOP         ；循环
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
ON_1：     ACALL     DELAY        ；调用档位和离合工作判断
           ACALL     DELAY0       ；延时
           ACALL     DELAY        ；调用档位和离合工作判断
           ACALL     DELAY0       ；延时
           ACALL     DELAY        ；调用档位和离合工作判断ACALL
           DELAY0                 ；延时
           ACALL     DELAY        ；调用档位和离合工作判断
           ACALL     DELAY0       ；延时
           ACALL     DELAY        ；调用档位和离合工作判断
           SETB      P0.3         ；关闭空档指示
           AJMP      XH           ；程序进入熄火状态
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ON_3：
ACALL   DELAY1                  ；打开中断监控
        SETB      P0.0          ；关闭起动机停止工作指；示LED.D1
        SETB      P0.3          ；关闭空档指示
        SETB      P2.6          ；发动机正常工作时，熄火
                                ；继电器不可动作
        CLR       P0.1          ；发动机正常工作指示
        JNB       P1.2，ON_3    ；判断离合器
        AJMP      LOOP          ；反回主程序
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
ON_2：  ACALL     DELAY1        ；打开中断监控
        SETB      P2.6          ；使熄火继电器K5断电
                                ；让发动机处于待启动状态
        SETB      P0.1          ；关闭正常运行指示
        CLR       P0.0          ；打开待启动指示
        JB        P1.2，ON_2    ；判断离合器工作状态
        JB        P1.1，ON_2    ；判断档位，空档为0
        CLR       P3.0          ；使启动继电器K7接通
                                ；点火继电器得电点火启动
        CLR       P0.2          ；启动指示
        ACALL     DELAY2
        SETB      P3.0          ；关闭点火继电器
        SETB      P0.0          ；关闭起动机停止工作指
                                ；示LED.D1
        SETB      P0.2          ；启动关闭
        AJMP      LOOP          ；程序反回主循环
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
XH：    NOP
        NOP
        CLR       P2.6          ；熄火继电器K5动作
                                ；使发动机停止工作
        ACALL     DELAY2        ；短延时
        SETB      P2.6          ；关闭熄火继电器，防
                                ；止误动作
           AJMP     LOOP        ；程序反回主循环
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
DELAY：    MOV      TMOD，#02H
           MOV      TH0，#06H
           MOV      TL0，#10H
           SETB     P0.3        ；关闭空档指示`
           JB       P1.1，LOOP  ；档位判断，如果不在
                                ；空档，程序跳转到LOOP
           JNB      P1.2，ON_3  ；离合判断
           CLR      P0.3        ；打开空档指示
           RET                  ；继续负跳变；返回主程
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
DELAY0：   MOV      R3，#4FH    ；延时子程序
LP3：      MOV      R2，#21H
LP2：      MOV      R1，#0FAH
LP1：      DJNZ     R1，LP1
           DJNZ     R2，LP2
           DJNZ     R3，LP3
           RET                  ；子程序反回
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
DELAY2：   MOV      R2，#21H    ；短延时子程序
LTP2：     MOV      R1，#25H
LTP1：     DJNZ     R1，LP1
           DJNZ     R2，LP2
           RET                  ；子程序反回
；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
DELAY1：   MOV      TMOD，#02H
           MOV      TH0，#06H
           MOV      TL0，#10H
           RET
           END                  ；结束程序
如图3所示，该单片机的输入输出为九针接口JK1(型号：DB9)来完成，各针输入输出功能如下：(针脚编号：1、2、3、4、5、6，7、8、9)
1接线编号50接地线，此线接电瓶负极，并与车体联接搭铁。内接稳压管W1接地脚；
2接线编号57是档位判断线，外接档位检测开关，此开关安装在档杆上.内接光电偶GD3接地端，控制单片机P1.1的电位高低。当档位在原始位时，光电偶GD3接地端57接地，把单片机的P1.1脚拉为低电位.反之，此脚为高电位；
3接线编号58是离合器判断线，外接离合器开关，此开关安装在离合器踏板处.内接光电偶GD4接地端，控制单片机P1.2的电位高低。当离合器在原始位时，光电偶GD4接地端58接地，把单片机的P1.2脚拉为低电位.反之，此脚为高电位.
4接线编号55是发动机工作情况判断线，外接发电机上发电机电源上设有的二极管，图3电路板上继电器J4第4脚.当发动机工作时，此脚接地.此时把图2上的光电偶GD5接地端55接地，把单片机的P1.3脚拉为低电位.反之，此脚为高电位.
5接线编号51是电源线，外接图3电脑工作选择开关K2.内接一极稳压电管W1(型号为：L7812CV.)
7接线编号54是熄火指令线，内接放大驱动管Q1(型号为：9013).此管受光电偶GD1控制，GD1又受单片机P2.6脚控制，当P2.6转为低电位时，Q1将导通，使54号线接地与50号线接通，使外接的图2中继电器J6，J1动作，切断点火电源，使发动机停止工作.延时两秒，P2.6会自动回到高电位，使熄火继电器断电恢复接通点火电源，为下一步起动作好准备.
8接线编号53是点火指令线，内接放大驱动管Q3(型号为：9013).此管受光电偶GD6控制，GD6又受单片机P3.0脚控制，当P3.0转为低电位时，Q3将导通，使53号线接地与50号线接通，使外接的图2中继电器J5，J2动作，接通起动机电源，使发动机起动工作.延时两秒，P3.0会自动回到高电位，使点火继电器断电完成起动.
电路板中的电源是双重稳压，即先有W1(型号：L78012CV)稳压管把从图3中K2接过来的电源进行稳压，再有稳压调压电源W2(型号：12DC-5DC.)把12V电源变为5V电源，并把5V电源与外接电源隔开.这样就可以使单片机不受外电磁对电源的感扰。
如图4所示：其共有8个继电器，分别为：J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8.上述已对J1、J2、J5、J6.的连线和公能均已进行了详述，这里就不再赘述。
J3是空调电磁离合器控制继电器，功能是控制发动机在起动时，空调处于脱离状态，减小起动负荷.工作方式是，当发动机开始工作后，J3得电，接通空调离合器线，这时空调才进入准工作壮态；J4具有两个功能；一是为单片机提供发动机是否工作的信号，有J4的4脚连接55号线来完成.二是控制起动机工作，当发动机起动来后，J4得电，通过13和11脚切断起动机电源.同时，4、8脚接通输出发动机工作信号；J7的功能与J3的功能相似，它是用来控制大灯的；J8是控制大功率隔断二极管D4、D5、D6、D7温度的冷却风扇F1的，J8有温度开关T1控制，当隔断二极管温度升到65度时，温度感应开关T1就会打开，J8的4、6脚就会闭合接通风扇F1的电源，使其工作，温度降下后，J8的4、6脚将断开，F1失电而停止.
档位检测开关安装在上档杆上，由于档位工作移动的方向比较大，空档处档杆停放的位置又不是很精确，这给元件的选择带来了很大的困难。经过数十中元件的选择和多次装车实验，最后选中了干簧管磁力开关。
离合器开关采用的是普通发限位开关。
发动机上的发电机电源处设置的二极管连接在在发电机与电瓶的充电连线上，其为大功率二极管，当发动机工作时，就带动发电机工作输出电，使二极管输入端得电，检测此电的有无就可以判断发动机是否工作。此处的充电电流比较大，实测为7A左右，隔断二极管发热比较快，因此要解决好隔断二极管的散热问题。同时在此检测还要完成另外一个功能，既：车辆起动机起动一定要在最低负荷的情况下起动，确保起动的成功率。这时就需在此检测点引出电源，加装继电器把车载空调，大灯控制起来。使发动机起动时，空调和大灯都脱离工作状态，从而达到发动机每次起动的可靠性。
由于单片机在车上的工作环境非常不好，车上的电磁干扰很严重。发动机的高压点火，车上大功率电器使用等，受安装空间的限制，干扰源离单片机很近，因此需要对电路板和元件进行电磁光电隔离和电源隔离，对输入输出信号都严格进行了电磁隔离，并在软件上采用了时钟中断监控复位程序，使其各项功能完全达到了预想的要求。