汽油机能量平衡点火电路制造技术

现有汽油机CDI点火技术存在点火能量供需不平衡，点火电路输出能量不能据发动机需求准确提供。恒压点火电路，包括控制电路，点火电路，储能电路，驱动电路，升压电路。还有测量电路，测量储能电路电压，并据以控制升压电路的运行状态，使储能电压在点火前恒为达标电压。检测影响点火能量需求的发动机工况因素，如转速，缸温，节气门位置等，计算所需储能电压。逐周期对点火能量作定量补偿或定量配置，形成工况平衡点火电路。电路的运行技术，包括一系列控制方法，统称平衡控制方法。恒压和工况平衡点火电路统称为能量平衡点火电路，可使点火能量或电压对应的储能电压恒为设计值或工况所需值，误差分别小于3%和5%，是新一代成熟的汽油机CDI点火电路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本方案属于内燃机点火
，尤其涉及汽油机CDI直流点火电路。
技术介绍
点火器应在恰当时机以适当能量给发动机点火。⑶I点火电路的发展已经历三代，第一代交流充电加机械控制提前角，第二代交或直流充电加电路控制提前角，第三代利用单片机使提前角的控制更准确，已可准确控制提前角即点火时机，并改进了点火能量均衡性。点火能量来自储能电路，储能电路主要是一个电容，储能电路电压或储能电压指该电容的电压，也可指点火能量。点火电压指储能电压经高压包后至火化塞的电压。本文以下有时对点火电压和点火能量及与之对应的储能电压或能量不作区分等。以方便叙述。现有CDI直流点火电路在每个点火周期产生的点火能量是由转速，直流升压电路 的工作状态和电池状态决定的。当发动机转速高时，充电时间缩短，点火密度加大，需要直流升压电路提高输出功率以保证每次提供储能电路的电能达到点火要求。而电池电压下降时，若不加调节，升压电路每周期输出即给每次点火提供的能量就会下降。因此，为保证不利条件下仍能提供足够的点火能量，直流升压电路的输出功率必被设计得较大，以满足低电压及较高转速不利条件下的点火能量要求。而当电池及转速处于常态或有利于升压时，直流升压电路输出能量就必然大幅偏高合理的点火能量需要，以致需要依靠最大电压限制电路防止电压进一步升高。实际上，如摩托车电池，从使用初期至后期，平均电压可以有3v降低，而日常又会有3v波动。还需加上转速变化的影响。由此可见，必须对升压电路的工作状态依据整车设备及运行状态作在线调节，否则，点火电压或点火电路所提供的能量必与点火需求不符。现有技术也可以采用测量电池电压和转速的方法通过控制储能电容电压修正点火电压，但因没有以恒压技术为基础，也没有对储能电路和升压电路采用好的定量控制手段，恒压点火和按工况调节点火能量的技术尚未成熟。
技术实现思路
迄今为止，无论是否结合有单片机，直流CDI点火器每周期输出能量尚不能较好地据发动机转速或设备状态及发动机其他工况变化引起的需求变化作出调节。直流点火器的每周期产生的点火能量与实际点火所需能量常不一致即能量供需不平衡。点火电压则会因转速和电池电压变化有高达70V以上的非期望波动。不利于燃烧及减排，还导致点火电路负荷大，可靠性降低。有鉴于此，新一代点火电路应在现有技术基础上实现点火能量按需准确提供即点火能量平衡控制。本方案主要解决现有汽油机点火电压不均衡及点火能量不能与变工况匹配引起的问题。通过实时监测储能电路电压，及时调节升压电路工作状态，实现点火电压恒定或在此基础上依发动机工况需求提供点火能量，总称为能量供需平衡控制或能量平衡。新技术改善燃烧，提高效率，控制发动机温升，降低排放。降低器件温升，提高点火电路运行的可靠性。恒压点火电路组成方案见图I，包括控制电路，点火电路，储能电路，驱动电路，升压电路，控制电路的一个输出端连接点火电路的控制端，点火电路的一个功率端连接储能电路，点火电路另一个功率端接地。点火电路闭合时经功率端释放储能电路电能并使外接高压包经历电流，火花塞放电。控制电路另一个输出端连接驱动电路的输入端，该驱动电路的输出端连接升压电路的控制端，升压电路的高压输出端连接储能电路，在升压电路工作时向储能电路充电。方案的特征是还设置有测量电路，其输入端连接储能电路，其模拟信号输出端连接控制电路的数据转换输入端或经数据转换后的逻辑信号输出接控制电路的输入端。控制电路通常为单片机或单片机与其它电路的集合，可以接受一至多路点火信号，点火信号反映发动机或摩托车上磁电机的运动状态，提示点火时机。控制电路向驱动电路输出具有占空比的信号，控制升压电路升压速率，或输出简单的开关信号，驱动升压电路的启停。升压电路可以有多种形式，常用的有占空比控制式升压电路及变压器振荡式升压电路。升压电路作为局部功能电路，本案不限制其构造形式，但如果要得到最高控制效果，需在周期内向储能电路输出足够的点火能量及便于计算机控制。在升压电路运行时，储能电压在一定的范围内持续升高，升压电路停止运行时，储能电压停止上升。·通过测量电路实时测量储能电压的大小，控制电路据测量信息操控升压电路，使其在周期内向储能电路输出的能量与点火需求或据需求统一设定的值平衡。因此对点火能量或点火电压的控制实际是对储能电路蓄存能量或电压的控制。测量电路配置有取样电路，对储能电路电压构成分压采样，经模拟比较器转换为开关量后向单片机输出。模拟比较器也可以集成在单片机内。升压电路可以由控制电路控制其状态，至少是通断控制，是输出状态可调升压电路。经发动机需求等因素统一设计，确定点火电压或点火能量的恒定值，对应的储能电路电压称储能电压达标值或达标电压。确定取样的分压比及模拟比较器基准值，当储能电压达标时模拟比较器输出变化，使控制电路得到中断信号。升压电路应能在周期内为储能电路提供所需能量。控制电路在每个充电周期的起始持续检测，一但来自测量电路的中断发生，即从口线输出控制信号，停止直流升压电路工作，即停止本周期该电路的能量输出，储能电压不再上升。调节过程克服电池电压，转速变化及升压电路自身性能因素，储能电压点火前升至达标电压，实现恒压点火。达标电压是统一考虑了点火所需能量确定的，因此以达标电压为目标值的储能电压恒压控制也是点火能量一种重要的供需调节，是能量平衡控制方式之一。完全解决了现有技术点火电压波动的问题。采用A/D转换或查询法测量储能电压，只需将检测中断信号改为检测储能电压或其分压的A/D转换值，或模拟比较器转换逻辑值。控制信号占空比可以辅助调节升压电路输出。若升压至点火时刻到来未出现储能电压达标，直流升压电路本次能量输出低于点火需求。直流升压电路周期内已最大限度利用升压时间，可增加升压控制波形的占空比一个单位。能量输出增加，与点火需求趋于平衡。如果储能电压在充电周期内过早达到，如早至周期的1/4，说明直流升压电路可提供的输出大于点火需求较多，可降低升压转换波形的占空比一个单位，使升压转换电路工作在额定功率的中心，保持其较高的转换效率。升压电路中的电子开关元件，可采用双极型晶体管，场效应管，IGBT (绝缘栅双极型晶体管)及组合，且不限于所列举并应配置相应的驱动电路。控制电路连接点火信号，从点火脉冲信号获得发动机和磁电机的运动状态信息。点火信号可为TTL电平或其他电平，采用非控制电路兼容的信号电平时，通常需经信号整形电路，控制电路自身也可以包含该类整形电路。点火信号，包括摩托车点火触发信号，汽车凸轮轴，曲轴位置及转角或转速信号等，提供发动机运动状态信息。控制电路以中断接收一至多路点火信号。作最佳提前角运算处理后，在点火时刻到来时点火，将储能电路的能量经外接高压包及火花塞放电，完成一个点火周期。本案采用现有最佳点火提前角技术，不对此作出改进，叙述简略。如上所述，恒压点火技术包含一种储能电压恒压控制方法周期开始，控制电路启动升压电路，并持续监测储能电路电压，在电压达标后，停止升压电路运行，等待点火时刻到来后实施点火。控制电路可以包括其他电路，扩大控制电路的范围，则形成更简单的恒压控制点 火电路形式。新形成的电路方案包括控制电路，点火电路，储能电路，升压电路，控制电路的一个输出端连接点火电路的控制端，该点火电路的一个功率端连接储能电路，其另一个功率端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽油机恒压控制点火电路，包括控制电路（2），点火电路（3），储能电路（5），驱动电路（7），升压电路（8），所述控制电路的一个输出端连接所述点火电路的控制端，该点火电路的一个功率端连接所述储能电路，其另一个功率端接地或连接外部高压包，所述控制电路另一个输出端连接所述驱动电路的输入端，该驱动电路的输出端连接所述升压电路的控制端，该升压电路的高压输出端连所述接储能电路，其特征是：还有测量电路（6），其输入端连所述接储能电路，其模拟信号输出端接所述控制电路的信号转换输入端或经数据转换后的输出接所述控制电路的输入端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹杨庆，
申请(专利权)人：曹杨庆，
类型：实用新型
国别省市：