專利名稱：汽油機能量平衡點火電路及平衡控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方案屬于內(nèi)燃機點火技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及汽油機CDI直流點火電路。
背景技術(shù)：
點火器應(yīng)在恰當(dāng)時機以適當(dāng)能量給發(fā)動機點火。⑶I點火電路的發(fā)展已經(jīng)歷三代，第一代交流充電加機械控制提前角，第二代交或直流充電加電路控制提前角，第三代利用單片機使提前角的控制更準(zhǔn)確，已可準(zhǔn)確控制提前角即點火時機，并改進了點火能量均衡性。點火能量來自儲能電路，儲能電路主要是一個電容，儲能電路電壓或儲能電壓指該電容的電壓。點火電壓指儲能電壓經(jīng)高壓包后至火化塞的電壓。本文或?qū)c火電壓和點火能量及與之對應(yīng)的儲能電壓或能量不作區(qū)分，以方便敘述。
現(xiàn)有CDI直流點火電路在每個點火周期產(chǎn)生的點火能量是由轉(zhuǎn)速，直流升壓電路 的工作狀態(tài)和電池狀態(tài)決定的。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，充電時間縮短，點火密度加大，需要直流升壓電路提高輸出功率以保證每次提供儲能電路的電能達到點火要求。而電池電壓下降時，若不加調(diào)節(jié)，升壓電路每周期輸出即給每次點火提供的能量就會下降。因此，為保證不利條件下仍能提供足夠的點火能量，直流升壓電路的輸出功率必被設(shè)計得較大，以滿足低電壓及較高轉(zhuǎn)速不利條件下的點火能量要求。而當(dāng)電池及轉(zhuǎn)速處于常態(tài)或有利于升壓時，直流升壓電路輸出能量就必然大幅偏高合理的點火能量需要，以致需要依靠最大電壓限制電路防止電壓進一步升高。實際上，如摩托車電池，從使用初期至后期，平均電壓可以有3v降低，而日常又會有3v波動。還需加上轉(zhuǎn)速變化的影響。由此可見，必須對升壓電路的工作狀態(tài)依據(jù)整車設(shè)備及運行狀態(tài)作在線調(diào)節(jié)，否則，點火電壓或點火電路所提供的能量必與點火需求不符。現(xiàn)有技術(shù)也可以采用測量電池電壓和轉(zhuǎn)速的方法通過控制儲能電容電壓修正點火電壓，但因沒有以恒壓技術(shù)為基礎(chǔ)，也沒有對儲能電路和升壓電路采用好的定量控制手段，恒壓點火和按工況調(diào)節(jié)點火能量的技術(shù)尚未成熟。

發(fā)明內(nèi)容
迄今為止，無論是否結(jié)合有單片機，直流CDI點火器每周期輸出能量尚不能較好地?fù)?jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速或設(shè)備狀態(tài)及發(fā)動機其他工況變化引起的需求變化作出調(diào)節(jié)。直流點火器的每周期產(chǎn)生的點火能量與實際點火所需能量常不一致即能量供需不平衡。儲能電壓則會因轉(zhuǎn)速和電池電壓變化有高達70V以上的非期望波動。不利于燃燒及減排，還導(dǎo)致電子電路負(fù)荷大，可靠性降低。有鑒于此，新一代點火電路應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)點火能量按需準(zhǔn)確提供即點火能量平衡控制，改變現(xiàn)有技術(shù)對能量控制的粗放。本方案主要解決現(xiàn)有汽油機點火電壓不均衡及點火能量不能與變工況匹配引起的問題。通過實時監(jiān)測儲能電路電壓，及時調(diào)節(jié)升壓電路工作狀態(tài)，實現(xiàn)點火電壓恒定或在此基礎(chǔ)上依發(fā)動機工況需求提供點火能量，總稱為能量供需平衡控制或能量平衡。新技術(shù)改善燃燒，提高效率，降低排放，降低器件溫升。提高點火電路運行的可靠性。電路組成方案見圖I，包括控制電路，點火電路，儲能電路，驅(qū)動電路，升壓電路，控制電路的一個輸出端連接點火電路的控制端，點火電路的一個功率端連接儲能電路，點火電路另一個功率端接地。點火電路閉合時經(jīng)功率端釋放儲能電路電能并使外接高壓包經(jīng)歷電流，火花塞放電?？刂齐娐妨硪粋€輸出端連接驅(qū)動電路的輸入端，該驅(qū)動電路的輸出端連接升壓電路的控制端，升壓電路的高壓輸出端連接儲能電路，在升壓電路工作時向儲能電路充電。方案的特征是還設(shè)置有測量電路，其輸入端連接儲能電路，其模擬信號輸出端連接控制電路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸入端或經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的邏輯信號輸出接控制電路的輸入端?？刂齐娐吠ǔ閱纹瑱C或單片機與其它電路的集合，可以接受一至多路點火信號，點火信號反映發(fā)動機或摩托車上磁電機的運動狀態(tài)，提示點火時機?？刂齐娐废蝌?qū)動電路輸出具有占空比的信號，控制升壓電路升壓速率，或輸出簡單的開關(guān)信號，驅(qū)動升壓電路的啟停。升壓電路可以有多種形式，常用的有占空比控制式升壓電路及變壓器振蕩式升壓電路。升壓電路作為局部功能電路，本案不限制其構(gòu)造形式，但要得到最高控制效果，需在周期內(nèi)向儲能電路輸出足夠的點火能量及便于計算機控制。在升壓電路運行時，儲能電壓在一定的范圍內(nèi)持續(xù)升高，升壓電路停止運行時，儲能電壓停止上升。 通過測量電路實時測量儲能電壓的大小，控制電路據(jù)測量信息操控升壓電路，使其在周期內(nèi)點火前向儲能電路輸出的能量與點火需求或據(jù)需求統(tǒng)一設(shè)定的值平衡。因此對點火能量或點火電壓的控制實際是對儲能電路蓄存能量或電壓的控制。測量電路配置有取樣電路，對儲能電路電壓構(gòu)成分壓采樣，經(jīng)模擬比較器轉(zhuǎn)換為開關(guān)量后向單片機輸出。模擬比較器也可以集成在單片機內(nèi)。升壓電路可以由控制電路控制其狀態(tài)，至少是通斷控制，是輸出狀態(tài)可調(diào)升壓電路。經(jīng)發(fā)動機需求等因素統(tǒng)一設(shè)計，確定點火電壓或點火能量的恒定值，對應(yīng)的儲能電路電壓稱儲能電壓達標(biāo)值或達標(biāo)電壓。確定取樣的分壓比及模擬比較器基準(zhǔn)值，當(dāng)儲能電壓達標(biāo)時模擬比較器輸出變化，使控制電路得到中斷信號。升壓電路應(yīng)能在周期內(nèi)為儲能電路提供所需能量?？刂齐娐吩诿總€充電周期的起始持續(xù)檢測，一但來自測量電路的中斷發(fā)生，即從口線輸出控制信號，停止直流升壓電路工作，即停止本周期該電路的能量輸出，儲能電壓不再上升。調(diào)節(jié)過程克服電池電壓，轉(zhuǎn)速變化及升壓電路自身性能因素，儲能電壓點火前升至達標(biāo)電壓，實現(xiàn)恒壓點火。達標(biāo)電壓是統(tǒng)一考慮了點火所需能量確定的，因此以達標(biāo)電壓為目標(biāo)值的儲能電壓恒壓控制也是點火能量一種重要的供需調(diào)節(jié)，是能量平衡控制方式之一。完全解決了現(xiàn)有技術(shù)點火電壓波動的問題。采用A/D轉(zhuǎn)換或查詢法測量儲能電壓，只需將檢測中斷信號改為檢測儲能電壓或其分壓的A/D轉(zhuǎn)換值，或模擬比較器轉(zhuǎn)換邏輯值?？刂菩盘栒伎毡瓤梢暂o助調(diào)節(jié)升壓電路輸出。若升壓至點火時刻到來未出現(xiàn)儲能電壓達標(biāo)，直流升壓電路本次能量輸出低于點火需求。直流升壓電路周期內(nèi)已最大限度利用升壓時間，可增加升壓控制波形的占空比一個單位。能量輸出增加，與點火需求趨于平衡。如果儲能電壓在充電周期內(nèi)過早達到，如早至周期的1/4，說明直流升壓電路可提供的輸出大于點火需求較多，可降低升壓轉(zhuǎn)換波形的占空比一個單位，使升壓轉(zhuǎn)換電路工作在額定功率的中心，保持其較高的轉(zhuǎn)換效率。升壓電路中的電子開關(guān)元件，可采用雙極型晶體管，場效應(yīng)管，IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)及組合，且不限于所列舉并應(yīng)配置相應(yīng)的驅(qū)動電路?？刂齐娐愤B接點火信號，從點火脈沖信號獲得發(fā)動機和磁電機的運動狀態(tài)信息。點火信號可為TTL電平或其他電平，采用非控制電路兼容的信號電平時，通常需經(jīng)信號整形電路，控制電路自身也可以包含該類整形電路。點火信號，包括摩托車點火觸發(fā)信號，汽車凸輪軸，曲軸位置及轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號等，提供發(fā)動機運動狀態(tài)信息。控制電路以中斷接收一至多路點火信號。作最佳提前角運算處理后，在點火時刻到來時點火，將儲能電路的能量經(jīng)外接高壓包及火花塞放電，完成一個點火周期。本案采用現(xiàn)有提前角修正技術(shù)或最佳點火提前角技術(shù)，但不對此作出改進，敘述簡略。如上所述，恒壓點火技術(shù)包含一種儲能電壓恒壓控制方法周期開始，控制電路啟動升壓電路，并持續(xù)監(jiān)測儲能電路電壓，在電壓達標(biāo)后，停止升壓電路運行，等待點火時刻到來后實施點火?？刂齐娐房梢园ㄆ渌娐?，擴大控制電路的范圍，則形成更簡單的恒壓控制點火電路形式。新形成的電路方案包括控制電路，點火電路，儲能電路，升壓電路，控制電路的一個輸出端連接點火電路的控制端，該點火電路的一個功率端連接儲能電路，其另一個功 率端接地?？刂齐娐妨硪粋€輸出端連接升壓電路的控制端，升壓電路的高壓輸出端連接儲能電路?？刂齐娐愤€連接儲能電路，測量儲能電路電壓有否達到設(shè)計的達標(biāo)值，即監(jiān)測有否發(fā)生內(nèi)部比較器中斷。當(dāng)儲能電路電壓達標(biāo)時停止升壓電路運行。根據(jù)這種形式，還可以形成汽油機點火恒壓控制專用單片機。驅(qū)動電路增強控制電路對升壓電路的驅(qū)動，該電路也可以包含在控制電路或升壓電路中，某些升壓電路可能由控制電路直接驅(qū)動。發(fā)動機的工況因素，使發(fā)動機對點火能量的需求有較大變化。燃燒好壞，發(fā)動機效率，溫升，排放等性能會隨點火能量需求與提供的平衡情況變化。點火能量的需求因素有多個，即可以是多因素補償。考慮工況因素作能量平衡控制，簡稱能量平衡或工況平衡?，F(xiàn)有技術(shù)也可有工況因素補償點火電壓或儲能電壓，不過是在沒有取得儲能電路恒壓的基礎(chǔ)上或不是在確定的儲能電壓的基礎(chǔ)上進行，補償?shù)拇_定性降低。也沒有對升壓電路或儲能電壓的定量控制技術(shù)。因此現(xiàn)有技術(shù)的多因素補償是定性控制，不屬于本案所稱能量平衡控制。工況平衡，是在儲能電路已獲得確知的能量即恒壓控制的基礎(chǔ)上按工況實施定量補償，補償作用確定，形成儲能電壓準(zhǔn)確的定量，逐周期按發(fā)動機工況提供對應(yīng)的點火能量。工況平衡控制是調(diào)節(jié)點火電壓或點火能量，考慮工程經(jīng)驗，工況平衡控制技術(shù)只需以儲能電壓為控制目標(biāo)。恒壓控制與工況平衡控制都是點火能量的定量控制技術(shù)，后者為點火能量最優(yōu)控制，總稱能量平衡控制，是新一代完全成熟的汽油機點火電路及控制方法。設(shè)計儲能電路基本達標(biāo)電壓，該儲能電壓可滿足具較低能量需求的工況。設(shè)計測量電路的取樣電阻分壓或比較器基準(zhǔn)等，在儲能電壓升至基本達標(biāo)電壓后，檢測電路發(fā)出基本達標(biāo)信號。而對于能量需求大的發(fā)動機工況，需在基本達標(biāo)信號后，再保持升壓電路一定的運行時值，才使儲能電壓達到要求。這為能量平衡控制獲得各種影響因素對點火能量需求適配的空間，使點火能量可以與不同的工況需求平衡。工況因素包括加速度，轉(zhuǎn)速，缸體溫度或冷卻水溫，節(jié)氣門開度或燃?xì)饬髁康?。增加一至多路相關(guān)因素檢測電路，統(tǒng)稱輔助檢測電路，各自連接控制電路，傳感信號可為電壓，電流或數(shù)字信號及通信信號?？刂齐娐窚y量工況因素參數(shù)值，修正補償量(或直接確定所需儲能電壓)，即修正基本達標(biāo)信號后升壓電路運行的角度或時值。修正規(guī)律遵循由工程經(jīng)驗獲得的補償曲線或表格等。例如輔助檢測電路檢測出缸體溫度很高時，點火能量或點火電壓的補償值可以減小，即在基本達標(biāo)信號后較早地停止升壓電路的運行，使儲能電路電壓在達標(biāo)信號后較少上升或不再上升，反之亦然。補償開始前控制電路得到基本達標(biāo)電壓信號，儲能電壓已達某一定值，隨后又依據(jù)工況參數(shù)和補償模型給出確定的補償量，其值等于該工況值下所需點火電壓減去達標(biāo)電壓。各種補償因素可以一定規(guī)律迭加或選擇最高補償。補償?shù)膶崿F(xiàn)可參照已知的升壓曲線。如以直線作為上升曲線，可以簡單地?fù)?jù)所需補償?shù)碾妷杭八俾?，在基本達標(biāo)電壓對應(yīng)的基本達標(biāo)時刻之后，延續(xù)升壓電路運行時間，完成補償。升壓電路在周期內(nèi)為儲能電路提供足夠的能量及采用恒壓控制技術(shù)后，轉(zhuǎn)速不成為影響能量提供的因素，但轉(zhuǎn)速仍可作為一種工況因素，轉(zhuǎn)速信號從點火信號中獲得。升壓電路的升壓充電速率與電池電壓有關(guān)，這在本案與恒壓控制的效果無關(guān)，但影響工況平衡中補償所需時間即升壓電路為平衡工況需求在基本達標(biāo)電壓達到后所需運 行時間。工況平衡可以考慮這一影響因素。儲能電壓從初始上升至基本達標(biāo)電壓需要的時間，稱基本達標(biāo)時間，在其它因素不變的情況下，該時間由電池電壓決定。測量該時間，將該因素加入到前述的補償運算中，可提高升壓電路的定量控制技術(shù)即工況平衡控制。周期開始，啟動升壓電路，即開始測量本次基本達標(biāo)時間，直至基本達標(biāo)電壓到達后完成測量。期間用基本達標(biāo)電壓和上一周期通過檢測得到的基本達標(biāo)時間，計算儲能電壓實際上升斜率?？蓪姵仉妷涸趦?nèi)各種對儲能電壓升壓速率的影響消除。在儲能電壓基本達標(biāo)前，還測量工況參數(shù)，計算對應(yīng)的儲能電壓，再根據(jù)所需補償量即基本達標(biāo)電壓至工況所對應(yīng)儲能電壓及升壓斜率，計算出為工況補償，升壓電路所需繼續(xù)運行的時間即補償所需時間。也可以再設(shè)置儲能電壓測量電路，即增加另一個中斷檢測，運行中標(biāo)定出補償段的斜率，則補償更準(zhǔn)確。二次中斷間的電壓差除以對應(yīng)的時間，得到補償段斜率。在儲能電壓基本達標(biāo)信號后開始延續(xù)補償所需時間，延時完成后停止升壓電路，補償完成。由此產(chǎn)生一種利用達標(biāo)電壓測量計算儲能電壓上升速率的方法，步驟是啟動升壓電路，開始計時，待儲能電壓達到達標(biāo)電壓，得出其經(jīng)歷的時間，計算出升壓速率。這種測量計算不需要每個周期進行。依據(jù)升壓速率，可以如前述方法對工況因素進行補償。或直接控制儲能電壓，而最終儲能電壓可以高于或低于達標(biāo)電壓。采用A/D轉(zhuǎn)換測量儲能電壓，常是可行的。將測量電路的輸出經(jīng)濾波使上升穩(wěn)定。測量電路模擬值輸出接控制電路A/D轉(zhuǎn)換輸入端，采用高速A/D轉(zhuǎn)換。在升壓電路啟動后持續(xù)監(jiān)測儲能電壓，即在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后判斷有否到達標(biāo)電壓或工況參數(shù)值對應(yīng)的點火電壓，用中斷或查詢判斷轉(zhuǎn)換是否完成。若未完成，立即重新啟動轉(zhuǎn)換，到所需電壓后停止升壓電路，可將儲能電壓控制到所需值。工況平衡則將工況所需點火電壓作為儲能電壓控制目標(biāo)值。無需考慮升壓曲線的測量計算。采用A/D轉(zhuǎn)換測量儲能電壓，有可能受儲能電壓上升的干擾。發(fā)明一種用A/D轉(zhuǎn)換法測量儲能電壓上升速率的方法，不受干擾。周期開始，啟動升壓電路，在一定時間如2ms后停止升壓。啟動A/D轉(zhuǎn)換測量此時的儲能電壓值?？梢杂嬎愠鰞δ茈妷荷仙俾省Ｔ讷@得升壓速率后，利用升壓速率控制儲能電壓，其過程是啟動升壓電路，開始升壓計時，同時測量工況參數(shù)，計算對應(yīng)的儲能電壓并利用已知速率計算儲能電壓上升到工況對應(yīng)值所需時間，如為恒壓控制則以恒壓值和速率計算時間。在升壓時間到達后，停止升壓電路。無論是否采用能量平衡技術(shù)，升壓電路的功率對點火需求往往是富?；虼蟠蟾辉５?，能量平衡控制會使升壓電路早早地停止運行，減少升壓電路運行時間。這離點火時刻往往會達半個點火周期的時間或以上。可以推遲點火周期開始后升壓電路運行，使升壓結(jié)束時刻與點火時刻銜接。這消除儲能電壓經(jīng)測量電路或其他漏電路徑泄漏，保持儲能電壓，也能大大降低儲能電路平均乘受電壓?？刂粕龎弘娐飞龎旱钠鹗紩r刻，稱最優(yōu)啟動時刻控制。周期開始后升壓電路適當(dāng)延遲或不延時啟動，并持續(xù)檢測達標(biāo)電壓和監(jiān)視點火時亥|J。若儲能電壓先達標(biāo)，則使升壓電路在下一周期延遲一個時間單位啟動。若點火時刻先到達，則在下一周期提前一個單位啟動。本發(fā)明是在現(xiàn)有汽油機直流點火電路的基礎(chǔ)上，設(shè)置測量電路，測量儲能電壓，控制升壓電路，使儲能電壓與點火需求逐個周期取得平衡，實現(xiàn)恒壓點火及逐周期按工況需 求點火?，F(xiàn)有技術(shù)各種適用的電路，及一定的改進變化，與本案電路特征或方法特征結(jié)合，都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。后續(xù)有限的實例僅為其中幾個優(yōu)選。
有益效果恒壓控制技術(shù)完全解決了汽油機CDI點火長期存在的點火電壓不均衡的重大技術(shù)難題。在一定電池電壓如8-10V以上，轉(zhuǎn)速每分鐘10，000轉(zhuǎn)以下，保持點火電壓恒為設(shè)計值，或波動小于3%。儲能電壓與轉(zhuǎn)速及電池電壓無關(guān)并消除升壓電路性能的離散性。在運行條件偏離較大時，則大大減小點火電壓波動。工況平衡控制在恒壓控制的基礎(chǔ)上跟隨發(fā)動機工況變化，點火能量逐周期按工況需求定量提供，完全解決了汽油機點火，點火能量不能按工況準(zhǔn)確配置長久的技術(shù)難題。儲能電壓按工況需求，波動小于5%，即實現(xiàn)定量控制。在現(xiàn)有最優(yōu)點火提前角技術(shù)的基礎(chǔ)上，能量平衡實現(xiàn)了恒壓及最優(yōu)點火能量控制，完善了汽油機點火電路功能。
改善發(fā)動機燃燒，發(fā)動機能效提高5%以上，利于節(jié)能減排，降低污染排放5%以上，使汽油機排放易于達到新標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動機易于在低溫下啟動，高溫下降低氣缸溫度，動力增強，力口速有力，運行平穩(wěn)。點火電路能效提高，器件發(fā)熱及承壓降低，可靠性提高。


圖I方案簡圖。圖2實例1，占空比信號控制升壓摩托車恒壓點火電路。圖3實例2，帶限流驅(qū)動占空比信號控制升壓恒壓點火電路。圖4實例3，變壓器振蕩升壓摩托車恒壓及缸溫補償點火電路。圖5實例4，占空比控制升壓摩托車恒壓及多因素補償點火電路。圖6實例5，汽車或多缸發(fā)動機能量平衡點火電路。圖7實例6專用單片機式摩托車能量平衡點火電路。圖8不同平衡狀態(tài)下，改變運行時值作能量平衡控制各參數(shù)或信號時序示意圖。圖9不同平衡狀態(tài)下，改變占空比作能量平衡控制各參數(shù)或信號時序示意圖。
圖10雙路輸出的脈沖整形電路圖。圖11有無升壓起始時刻控制的儲能電壓曲線對比示意圖。圖12溫度因素補償儲能電壓原理圖。圖13儲能電壓恒壓控制程序流程圖。圖14包含控制信號占空比調(diào)整的儲能電壓恒壓控制程序流程圖。圖15儲能電壓工況平衡控制程序流程圖。圖16升壓電路最優(yōu)啟動時刻控制程序流程圖。 圖17 A/D轉(zhuǎn)換測量儲能電壓恒壓及工況平衡控制程序流程圖。
具體實施例方式實例I:見圖2，占空比信號控制升壓摩托車恒壓點火電路。包括控制電路，點火電路，儲能電路，驅(qū)動電路，升壓電路，測量電路。其中點火電路，儲能電路，控制電路均采用標(biāo)準(zhǔn)或常用電路，相關(guān)電路圖從簡，敘述從簡或從略。控制電路為單片機或單片機與其它電路的集合，控制電路也可以在無單片機的條件下，用數(shù)字電路模仿單片機實現(xiàn)相近功能。本例控制電路采用89C52，采用占空比控制式升壓電路。Pl. O連接驅(qū)動電路。綜合考慮發(fā)動機不同工況，統(tǒng)一確定點火所需電壓或能量對應(yīng)的儲能電壓稱達標(biāo)電壓及比較器電路參數(shù)。控制電路發(fā)出具有一定占空比的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路即電阻，三極管T2至IJ達升壓電路的控制端，使升壓電路的電子開關(guān)Kl通斷，斷續(xù)地使連接電池的變壓器BI的初級接通電流。變壓器次級感應(yīng)出高壓，經(jīng)二極管Dl向儲能電路充電，儲能電壓逐漸升高，直至達標(biāo)電壓，比較器輸出翻轉(zhuǎn)，控制電路檢測到達標(biāo)信號。該升壓電路應(yīng)有足夠大的輸出功率，使儲能電路在點火周期內(nèi)獲得達標(biāo)電壓。單片機在接收到達標(biāo)信號后，停止升壓電路的升壓轉(zhuǎn)換即停止向儲能電路充電，儲能電壓被控制在設(shè)計的達標(biāo)電壓。單片機優(yōu)選以中斷方式接收達標(biāo)信號。測量電路的作用是信號變換，將儲能電路的高壓變換為控制電路兼容的模擬或邏輯信號。本例測量電路連接儲能電路和控制電路的中斷輸入口 P3. 3，并自帶模擬比較器。有分壓電路對儲能電壓采樣后接入模擬比較器的反向端，其同向端設(shè)有基準(zhǔn)電壓。通過設(shè)計確定達到點火要求時的儲能電壓，分壓比及比較器基準(zhǔn)，使得當(dāng)升壓電路開始升壓后，儲能電壓達到設(shè)計要求即達標(biāo)電壓時，比較器翻轉(zhuǎn)，控制電路產(chǎn)生中斷。如上所述，檢測到中斷發(fā)生后，控制電路經(jīng)驅(qū)動停止升壓電路運行，儲能電壓停止上升，并直至下一周期才再啟動。該調(diào)節(jié)過程使儲能電壓在點火時刻前上升為恒定的達標(biāo)值。點火時刻的產(chǎn)生及點火的執(zhí)行原理，繼承現(xiàn)有技術(shù)，其工作原理獨立于能量平衡控制的原理。P3. 2連接TTL電平的點火觸發(fā)信號，從中獲得發(fā)動機或磁電機運動狀態(tài)信息，作最佳點火提前角修正后，適時經(jīng)端口 Pl. 2，控制點火電路點火，并向外接高壓包輸出電流，使其連接的火花塞放電。TTL觸發(fā)信號來自摩托車點火觸發(fā)器，并經(jīng)脈沖整形電路。整形電路可參考例2的圖3。現(xiàn)有技術(shù)慣用使脈沖整形電路產(chǎn)生雙路輸出，二路信號分別取自點火觸發(fā)脈沖的正負(fù)半波?？刂齐娐范€端口連接觸發(fā)信號。控制電路的P3. 4可連接這另一路信號，參考附圖10。控制電路接受點火信號的方式及通道數(shù)也與本案的平衡控制原理無關(guān)，各種信號處理及連接技術(shù)均可應(yīng)用于本發(fā)明。升壓電路，除啟停方式外，還可用控制信號占空比輔助調(diào)整其輸出。
單片機P3.3 口經(jīng)測量電路對儲能電容電壓作持續(xù)檢測。儲能電壓達到設(shè)計確定的達標(biāo)電壓，經(jīng)分壓取樣，比較器電路，使單片機產(chǎn)生中斷。單片機隨即改變輸出控制信號，停止可控升壓轉(zhuǎn)換即停止本周期該電路的能量輸出，儲能電壓停止上升。若在整個充電周期或接近周期末未檢測到儲能電壓達標(biāo)，說明升壓電路能量輸出可能低于點火需求，可控升壓電路因已滿周期或近滿周期工作，控制電路無以增加該電路的周期內(nèi)運行時值，便可增加升壓轉(zhuǎn)換波形的占空比一個單位，使升壓電路輸出增加，與點火需求趨于平衡。而如果比較器中斷在充電周期內(nèi)過早發(fā)生，如早至周期的1/4，說明直流升壓電路輸出功率遠(yuǎn)大于點火需求功率較多，單片機會降低升壓轉(zhuǎn)換波形的占空比一個單位，使升壓轉(zhuǎn)換電路輸出功率降低，保持其較高的轉(zhuǎn)換效率，同時儲能電壓及點火電壓保持恒定。圖8是不同平衡狀態(tài)下，改變運行時值作能量平衡控制即恒壓控制各參數(shù)或信號時序示意圖?？烧{(diào)升壓電路受電池電壓影響，其開路輸出即所示充電脈沖幅度會有變化，對儲能電路充電速度也相應(yīng)變化。并列的A，B，C三幅小圖分別表示不同升壓電路狀態(tài)下，恒壓控制或能量平衡過程中，各參數(shù)或信號的時序。橫坐標(biāo)為周期或磁電機旋轉(zhuǎn)角，以r表示，縱坐標(biāo)為電壓。各圖中，儲能電路電壓逐漸升高至200V后，各自對應(yīng)的取樣電壓也相應(yīng)提高，分別至Ka，Kb, Kc三點，取樣電路的分壓值都到了設(shè)定的模擬比較器翻轉(zhuǎn)閥值電平 2.5V，而對應(yīng)的磁電機轉(zhuǎn)角ra, rb, rc,因升壓電路狀態(tài)不同而不同，表不不同的充電速度下，可調(diào)升壓電路的工作時值不同，但都在儲能電路達標(biāo)值即本圖例中的200V到達后即停止運行，儲能電壓恒定。向上的箭頭表示，儲能電路電壓到達標(biāo)值后，經(jīng)一系列的反饋使自身停止上升的過程在儲能電路電壓升高，使取樣電壓至設(shè)定的2. 5V后，單片機的升壓控制信號停止，致可調(diào)升壓電路停運，充電脈沖消失，儲能電路電壓停止上升。待單片機發(fā)出點火控制信號后，儲能電路能量釋放，電壓消失，點火周期完成一周360度，進入下一個點火周期。圖9是不同升壓電路狀態(tài)下，改變占空比輔助恒壓控制各參數(shù)或信號時序示意圖。不同升壓電路狀態(tài)下，儲能電路電壓到達目標(biāo)值即A，B，C各圖中200V位置所需時間或磁電機旋轉(zhuǎn)角是不同的，在A，B, C各小圖中分別是ra，rb, rc。小圖B，因充電脈沖電壓高，其脈沖的占空比降低。小圖C，其充電脈沖電壓低，相比于A，提高了占空比。充電脈沖占空比的改變來自控制電路，均使儲能電路電壓可能的偏離得以補償?？梢圆捎蒙龎弘娐纷顑?yōu)啟動時刻的控制。延時值指控制周期起始至升壓電路啟動的時間間隔。在周期開始經(jīng)一定延時或不延時，啟動升壓電路，同時持續(xù)監(jiān)測模擬比較器中斷，等待達標(biāo)信號，并同時等待點火時刻到來。若在等待期收到達標(biāo)信號，則進入中斷程序，將延時值加一個單位后退出中斷，等待點火時刻，而下一周期的將使延時增大，升壓電路運行時值縮短。反之，若直到點火時刻仍沒有收到模擬比較器中斷，表示儲能電壓沒有在點火前升至達標(biāo)電壓，應(yīng)將延時值減一個單位，下一周期會縮短延時。同時停止升壓電路運行，執(zhí)行點火，本點火周期結(jié)束。圖11是有無升壓起始時刻控制的儲能電壓曲線對比示意圖。分為上半幅A，無啟動時刻控制的儲能電壓曲線。下半福B，起始時刻控制下的儲能電壓曲線。A顯示，不同達標(biāo)電壓下升壓過程分別在M，N時刻結(jié)束，與點火時刻有距離。引起儲能電壓在充電完畢后的損耗。圖B則顯示，不同達標(biāo)電壓下，起始時刻分別變?yōu)镻，Q，使結(jié)束時刻均與點火時刻銜接。
升壓電路最優(yōu)啟動時刻的控制使儲能電壓在充電完畢后避免漏電損耗，保持平衡控制成果，提高平衡控制技術(shù)指標(biāo)，可作平衡控制的輔助手段。還提高點火電路效率，大大降低器件承受的平均電壓。本例其余解釋見后續(xù)各例。實例2 :參考圖3，帶限流驅(qū)動占空比信號控制升壓恒壓點火電路。包括控制電路，點火電路，儲能電路，驅(qū)動電路，升壓電路，測量電路及脈沖整形電路。控制電路采用PIC12F615，采用占空比信號控制升壓電路。單片機的INT端連接脈沖整形電路的輸出，GP5連接驅(qū)動電路的輸入，其輸出接升壓電路的升壓控制端TIP122的控制端。驅(qū)動電路包含電阻及二極管各一個，還有升壓變壓器初級電流限制電路，由Rl對初級電流取樣，三極管Tl反饋到驅(qū)動側(cè)。
測量電路為一對分壓電阻，其分壓輸出接單片機的CINO-端，即模擬比較反向輸入端。單片機內(nèi)的模擬比較器將信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬛?。分壓比及?nèi)部模擬比較器基準(zhǔn)的設(shè)置 與設(shè)計儲能電壓或稱達標(biāo)電壓有關(guān)。 單片機可以用中斷方式測量點火脈沖信號及內(nèi)部模擬比較器輸出，點火周期開始，升壓電路啟動，儲能電壓上升。當(dāng)周期內(nèi)儲能電路電壓到達一次點火所需的達標(biāo)電壓，模擬比較器輸出邏輯值變化，比較器中斷發(fā)生。控制電路的GP5端保持輸出低電平，升壓電路停止運行，儲能電壓停止上升。待點火時刻到來后，GP4端輸出高電平，點火開關(guān)電路閉合，儲能電路釋能，高壓包經(jīng)外接的火花塞放電。以點火時刻為起訖的本點火周期結(jié)束，是為恒壓點火電路。采用其他單片機電路，只需用相同功能的口線代替PIC12F615的口線。INT端用中斷輸入口代替，GP4, GP5用通用輸出口，CINO-用片內(nèi)模擬比較器輸入端，正反向可居單片機特性選擇。本圖點火電路接在儲能電路和高壓包之間，儲能電路即儲能電容的另一端接地。點火時電流從儲能電路經(jīng)點火電路流向高壓包初級線圈入地，高壓包次級高壓經(jīng)火花塞點火，點火原理與例I相同。但圖2常用。將CINO-端口設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換輸入，可在測量電路輸出插入簡單濾波電路。在升壓電路啟動后持續(xù)監(jiān)測儲能電壓。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后判斷有否到達標(biāo)電壓，若未到，立即重新啟動轉(zhuǎn)換，到所需電壓后停止升壓電路，可將儲能電壓控制到恒壓值?；虬幢景阜椒y出升壓速率，按升壓速率控制儲能電壓到所需值。增設(shè)輔助檢測電路，連接ANO端，測量工況參數(shù)如冷卻水溫，空燃比等，擴展為工況平衡點火電路，參見后續(xù)實例。實例3 :變壓器振蕩升壓摩托車恒壓及缸溫補償點火電路。參考圖4，控制電路為MC9S08JM60/32系列。電路包含具相應(yīng)功能的之前所述各局部電路及連接原則。選用了一個中斷輸入口 KBIP7，二個輸出口 PTB4，PTB5，一個AD轉(zhuǎn)換輸入端ADP2及一個模擬比較器輸入端ACMP-。該單片機口線資源豐富，各端口可據(jù)外設(shè)功能需要調(diào)整。采用其他單片機電路，用相同功能的口線代替。采用變壓器振蕩式升壓電路，其輸出經(jīng)二極管Dl接儲能電路?？刂齐娐返腜TB5發(fā)出高電平控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路即電阻到達升壓電路的控制端，使升壓電路發(fā)生振蕩，變壓器次級感應(yīng)出高壓，經(jīng)二極管Dl向儲能電路充電，儲能電壓逐漸升高，直至達標(biāo)電壓，經(jīng)測量電路，ACMP-檢測到達標(biāo)信號。該升壓電路應(yīng)有足夠大的輸出功率，使儲能電路在點火周期內(nèi)獲得達標(biāo)電壓。單片機在接收到達標(biāo)信號后，停止升壓電路的升壓轉(zhuǎn)換即停止向儲能電路充電，儲能電壓被控制在設(shè)計的達標(biāo)電壓。單片機以KBIP7連接點火信號，優(yōu)選從PBIP7端以中斷方式接收兼容的達標(biāo)信號。單片機的KBIP7端連接TTL觸發(fā)信號，該信號來自點火信號觸發(fā)裝置經(jīng)脈沖整形電路的輸出。PTB5連接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出接升壓電路的升壓控制端。PTB5高電平啟動升壓電路。電路振蕩使連接變壓器BI的晶體管通斷，該晶體管也可以采用達林頓管，以增大電流。BI初級電流在次級感應(yīng)出電壓并形成振蕩。次級輸出經(jīng)二極管D1，向儲能電路即其內(nèi)的儲能電容充電。電阻R1，二極管D2提高驅(qū)動，使升壓電路輸出增強。一種可選的值是；R1為200 Ω，R2為5K Ω，需經(jīng)調(diào)整后確定。PTB4連接點火電路。模擬比較輸入端ACMP-接測量電路。其余連接及工作原理參考各例。升壓電路只有啟停二種狀態(tài)，并以此調(diào)節(jié)儲能電壓。升壓電路可以有更多形式，并配以相應(yīng)的驅(qū)動電路。調(diào)整取樣電阻分壓比和模擬比較器基準(zhǔn)電壓，測量電路的模擬值輸出也可以直接 連接控制電路的邏輯電平輸入口如中斷輸入口，如本例單片機的KBIP6。利用單片機的數(shù)字電路特性，以模擬信號驅(qū)動數(shù)字電路。這種用法，有時可行，屬簡易應(yīng)用。該邏輯電平輸入口，擔(dān)當(dāng)了模擬比較器輸入端即信號轉(zhuǎn)換輸入端的功能。本例增加了 ADP2 口連接的輔助檢測電路即來自缸溫的冷卻水溫測溫電路。測溫電阻輸出電壓信號，代表發(fā)動機冷卻水溫度。控制電路通過測量電壓計算溫度，據(jù)溫度值修正所需點火電壓，修正規(guī)律遵循由工程經(jīng)驗獲得的水溫一儲能電壓曲線或表格等。符合工況所需點火電壓對應(yīng)的儲能電壓由二部分迭加，即基本達標(biāo)電壓和補償電壓。在基本達標(biāo)信號后，增加升壓電路的運行時值來產(chǎn)生補償電壓。應(yīng)先設(shè)定儲能電路基本達標(biāo)電壓，其值對應(yīng)較低的點火能量需求。測量電路取樣分壓比及控制電路內(nèi)部比較器基準(zhǔn)電壓的設(shè)計，使儲能電路電壓高于基本達標(biāo)電壓后，比較器輸出變化，發(fā)出基本達標(biāo)信號，引起比較器中斷。在基本達標(biāo)電壓形成后，再產(chǎn)生補償電壓。其值據(jù)工程規(guī)律計算。當(dāng)溫度檢測電路檢測出冷卻水溫很高時，點火能量或點火電壓的補償值可以減小，即在基本達標(biāo)信號后，較早地停止升壓電路的運行，使儲能電壓在基本達標(biāo)信號后較少上升或不再上升，反之亦然。因補償開始前控制電路得到基本達標(biāo)電壓信號，儲能電壓已達某一確定值，隨后又依據(jù)補償參數(shù)和補償模型給出確定的補償量，這種補償具有準(zhǔn)確的定量意義。檢測補償因素的輔助檢測電路可以有多路，各種補償因素可以迭加，檢測方式不限。基本達標(biāo)電壓大小既定，不必考慮電池電壓和轉(zhuǎn)速，但儲能電壓上升速率與電池電壓有關(guān)，影響補償準(zhǔn)確度。補償也可以考慮這一影響因素。儲能電壓上升至基本達標(biāo)電壓是需要時間的，在其它因素不變的情況下，該時間由電池電壓決定。測量該時間，就能將電池電壓補償因素加入到前述的補償運算中，可提高多因素補償效果。以冷卻水溫補償為例。進入點火新一周期，啟動升壓電路開始對儲能電路充電并開始測量本次達基本達標(biāo)電壓所需時間，直至基本達標(biāo)時刻到來，基本達標(biāo)時間測量完成。期間測量當(dāng)前溫度值，并進行以下多個計算，目的是產(chǎn)生本次補償所需時間。利用溫度測量值并查表或用公式計算當(dāng)前溫度下在基本達標(biāo)電壓基礎(chǔ)上所需補償?shù)膬δ茈妷褐?。其值等于由工程?jīng)驗確定的當(dāng)前溫度下所需儲能電壓值減去基本達標(biāo)電壓值。在多因素補償時則迭加其它因素影響。
利用存儲的最近一次基本達標(biāo)電壓充電時間稱基本達標(biāo)時間及基本達標(biāo)電壓計算儲能電壓上升斜率，并用該斜率及所需補償?shù)膬δ茈妷褐涤嬎惚敬窝a償所需時間。在基本達標(biāo)信號后結(jié)束時間累計計算，產(chǎn)生本次基本達標(biāo)時間，為下周期所用，并開始計減本次補償時間即延時本次補償所需時間。在延時完成后關(guān)閉升壓電路等待點火時刻。在點火時刻到達后執(zhí)彳丁點火。結(jié)束本點火周期。若考慮在收到點火信號及作提前角處理后補償延時仍未完成，則只需在點火時刻到后，停止升壓電路，執(zhí)行點火。結(jié)束本點火周期。通過測量儲能電壓上升速率控制儲能電壓，適用于儲能電壓需要高于或低于基本達標(biāo)電壓的工況平衡控制。因為不是每次點火儲能電壓都會經(jīng)歷基本達標(biāo)電壓，所以這種控制是由二種方法組成的。I.利用達標(biāo)電壓測量計算儲能電壓上升速率(斜率)的方法周期開始后，啟動升壓電路，在儲能電壓到達標(biāo)電壓后，測出其經(jīng)歷的時間，計算出升壓速率。2.利用已知升壓速率控制儲能電壓的方法周期開始，累積升壓時間，測量工況參數(shù)，在新的工況參數(shù)點計算出對應(yīng)的儲能電壓，再據(jù)升壓速率計算出儲能電壓從零升到工況對應(yīng)值所需時間，在時間到達后停止升壓。圖12是溫度補償?shù)脑韴D，用簡化和圖示的方法解釋工況因素補償儲能電壓的原理，并進一步說明該補償技術(shù)不同于現(xiàn)有技術(shù)，具有準(zhǔn)確的定量意義。橫坐標(biāo)為時間，二個縱坐標(biāo)分別表示儲能電壓和冷卻水溫。其中溫度坐標(biāo)上升方向朝下。圖中當(dāng)水溫為100°c時，對應(yīng)的儲能電壓只需120V。余類推，其中0°C以下對應(yīng)的點火電壓為200v或更高。儲能電壓上升曲線，其斜率為K，曲線方程v=kt。圖中所標(biāo)數(shù)值只用于示意，上升曲線也簡化為直線。實用應(yīng)依實際曲線作簡化。以儲能電壓120V為基本達標(biāo)電壓。當(dāng)儲能電壓上升到120v時，模擬比較器中斷發(fā)生。設(shè)冷卻水溫側(cè)得為50°C，所對應(yīng)的點火電壓為160v尚需補償40V，將曲線從P點延至Q點。圖中曲線從原點至R點為直線。只需測量原點至P點的斜率，用于計算儲能電壓從P點補償?shù)絈點所需時間，本圖該時間值Τ0=Ν-Μ。其中N，M為儲能電壓升至160v和120v對應(yīng)的時刻。升壓電路繼續(xù)運行該時間值，補償完成，補償具有定量特性。通過測量上升時間確定斜率K，還消除了器件離散性，時間環(huán)境等影響因素。比測量電池電壓補償斜率更準(zhǔn)確可靠，使點火能量按工況定量提供更準(zhǔn)確。恒壓控制和儲能電壓按工況因素定量補償即工況平衡，都屬于點火能量平衡控制。儲能電壓定量補償技術(shù)包含工程經(jīng)驗的運用，但不能用所述的控制方法避免需由工程實際歸納得出的補償模型。當(dāng)儲能電壓為非直線上升時，據(jù)達標(biāo)段后儲能電壓上升規(guī)律補償，但仍是以達標(biāo)電壓為基礎(chǔ)的定量補償。而且仍可參考前段的上升斜率，發(fā)揮能量平衡技術(shù)的優(yōu)勢。也可以再設(shè)計一個測量電路，在達標(biāo)或基本達標(biāo)電壓之上產(chǎn)生中斷。按前述原理，測量其與基本達標(biāo)電壓中斷之間的儲能電壓上升參數(shù)，可以使補償定量更為準(zhǔn)確。用測量電池電壓補償電池電壓變化對補償時間的影響，仍是可用的方法，方法易于理解，不再說明。將測量電路的輸出接A/D轉(zhuǎn)換輸入端ADP3，采用高速A/D轉(zhuǎn)換，在升壓電路啟動后持續(xù)監(jiān)測儲能電壓，在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后判斷有否到達標(biāo)電壓或工況參數(shù)值對應(yīng)的儲能電壓，若未到，立即重新啟動轉(zhuǎn)換。在無工況測量支持的條件下，到達標(biāo)電壓后停止升壓電路，實現(xiàn)恒壓控制。工況平衡則將儲能電壓控制到工況對應(yīng)的電壓后，停止升壓電路，等待點火信號及提前角處理后點火時刻到達，實施點火。用A/D轉(zhuǎn)換測量儲能電壓，須有高速采樣和轉(zhuǎn)換，并通過濾波使數(shù)據(jù)平滑。但測量仍可能受儲能電壓上升的干擾。因此可以用以下方法，實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換法測量控制儲能電壓。周期開始，啟動升壓電路，在一定時間如2ms后停止升壓，記下升壓對應(yīng)時間值。啟動A/D轉(zhuǎn)換測量此時的儲能電壓值?？梢杂嬎愠鰞δ茈妷荷仙俾?。在獲得升壓速率后，利用升壓速率控制儲能電壓，其過程是啟動升壓電路，開始升壓計時，同時測量工況參數(shù)，計算對應(yīng)的儲能電壓并計算儲能電壓所需上升時間，如為恒壓控制則以恒壓值和速率計算時間。在升壓時間到達后，停止升壓電路。實例4 :占空比控制升壓摩托車恒壓及多因素補償點火電路，參考圖5。控制電路·為MC9S08JM60/32。本例升壓電路中采用場效應(yīng)管作電子開關(guān)K1，為占空比信號控制式升壓電路，構(gòu)成和連接參照本圖及前后各例，不再贅述。驅(qū)動電路主要為一個電阻。增加了電池電壓檢測，可選擇測量電池電壓輔助補償。單片機也可能直接驅(qū)動場效應(yīng)管，可看作驅(qū)動電路的功能并入了控制電路或開關(guān)電路，電路方案仍未變。采用單通道觸發(fā)脈沖信號，可用最近二個脈沖的間隔計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在本周期觸發(fā)脈沖到來后據(jù)轉(zhuǎn)速作提前角處理?，F(xiàn)有技術(shù)為限制儲能電壓最高值，從變壓器次級抽頭，經(jīng)二極管，電阻，穩(wěn)壓管與電阻分壓，分壓點接控制電路的中斷輸入。當(dāng)儲能電壓上升，穩(wěn)壓管狀態(tài)變化，分壓比變化，引起控制電路中斷，停止升壓電路。設(shè)計好各參數(shù)，也可以用作恒壓控制的測量電路。該電路原有應(yīng)用作為可靠性措施，用于限制儲能電路最高電壓，而對正常的儲能電壓無控制作用。而作為恒壓控制，是將每周期的儲能電壓控制在所希望的電壓上。該電路可作為簡易應(yīng)用，非優(yōu)選。實例5 :參考圖6，汽車或多缸發(fā)動機能量平衡點火電路?？刂齐娐窞镸C9S08JM60/32。升壓電路采用低電壓驅(qū)動場效應(yīng)管作電子開關(guān)或用IGBT，占空比信號控制式升壓。輔助檢測電路包括冷卻水溫，節(jié)氣門開度或位置，圖示簡化?？刂齐娐返腒BIP7和KBIP6或其他中斷輸入口線分別連接二種點火信號即位置信號和轉(zhuǎn)角信號，圖中為霍爾傳感器發(fā)出的TTL電平信號，用于指示發(fā)動機狀態(tài)。采用來自電磁器件的非TTL電平信號如電磁脈沖信號，則可經(jīng)脈沖整形電路后連接控制電路。光電信號等可經(jīng)相應(yīng)電路連接控制電路。PTB5，PTB4F分別接點火電路和驅(qū)動電路。ACMP-接測量電路的模擬輸出。ADP2，ADP3分別接所需工況參數(shù)測量電路即冷卻水溫和節(jié)氣門開度。轉(zhuǎn)角信號，位置信號包含曲軸轉(zhuǎn)速及曲軸特定位置。二者通稱點火信號，或可能合為一路。作為恒壓控制，周期開始，PTB4輸出一定的占空比信號，并在測量電路的輸出指示儲能電壓達到設(shè)計的達標(biāo)電壓后，控制電路停止升壓電路運行，等待點火時刻。作工況平衡控制，測量各路工況參數(shù)冷卻水溫，節(jié)氣門開度，控制儲能電壓到相應(yīng)值，等待點火時刻。
點火提前角由點火信號及最佳提前角修正確定?？刂齐娐吩诮邮拯c火信號后，經(jīng)提前角處理，適時點火。點火動作則由PTB5輸出電平信號，使點火電路導(dǎo)通，釋放儲能電路能量，經(jīng)分電器使所連接的火花塞放電。其余解釋見前后各例。實例6:參考圖7，專用單片機式摩托車能量平衡點火電路?？刂齐娐窞閷Ｓ脝纹瑱C，至少具有通用中斷輸入口 IN1，帶模擬比較器轉(zhuǎn)換功能的模擬量輸入口 IN2，可連接300V或更高的模擬電壓。另有通用輸出口 OUTl，0UT2。
INl接點火觸發(fā)信號，檢測發(fā)動機運動狀態(tài)信息，如轉(zhuǎn)速，點火標(biāo)志位等。0UT2接點火電路控制端。OUTl接升壓電路控制端。IN2接儲能電路，測量其電壓。所有口線均可擴展數(shù)量?？刂齐娐返膬?nèi)部構(gòu)造方案參照本案已有的電路。PIC16F636單片機為核心結(jié)合能 量平衡點火電路的部分電路組成控制電路。單片機的中斷輸入端RA2 (INT)連接脈沖整形電路的輸出端，脈沖整形電路的輸入端作為INl連接外部觸發(fā)脈沖。輸出端RC2端作為控制電路的0UT2端，RC3連接原驅(qū)動電路的輸入端，原驅(qū)動電路輸出端作為控制電路的一個輸出端0UT1，連接升壓電路的控制端。單片機模擬比較器反向輸入端C2IN-連接原有測量電路的模擬輸出端，原測量電路的輸入端作為控制電路的模擬輸入IN2連接儲能電路。增加單片機A/D轉(zhuǎn)換功能和工況檢測電路，擴展為工況平衡點火電路。本方案使摩托車能量平衡點火電路硬件構(gòu)造簡化，可靠性進一步提高。控制電路可包含應(yīng)用程序，使新一代點火技術(shù)易于產(chǎn)業(yè)化。其余解釋見之前各例。本案各例的局部電路可以對應(yīng)地移植借鑒，對各例中器件及局部電路的不同選擇或改變。局部電路功能的合并，移出，電路的添加后產(chǎn)生的電路，均屬本發(fā)明范圍內(nèi)的變化。
權(quán)利要求
1.一種汽油機恒壓控制點火電路，包括控制電路(2)，點火電路(3)，儲能電路(5)，驅(qū)動電路(7)，升壓電路(8)，所述控制電路的一個輸出端連接所述點火電路的控制端，該點火電路的一個功率端連接所述儲能電路，其另一個功率端接地或連接外部高壓包，所述控制電路另一個輸出端連接所述驅(qū)動電路的輸入端，該驅(qū)動電路的輸出端連接所述升壓電路的控制端，該升壓電路的高壓輸出端連所述接儲能電路，其特征是還有測量電路(6)，其輸入端連所述接儲能電路，其模擬信號輸出端接所述控制電路的信號轉(zhuǎn)換輸入端或經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的輸出接所述控制電路的輸入端。
2.一種汽油機恒壓及工況平衡點火電路，包括控制電路(2)，點火電路(3)，儲能電路(5)，驅(qū)動電路(7)，升壓電路(8)，所述控制電路的一個輸出端連接所述點火電路的控制端，該點火電路連接所述儲能電路，所述控制電路另一個輸出端連接所述驅(qū)動電路的輸入端，該驅(qū)動電路的輸出端連接所述升壓電路的控制端，該升壓電路的高壓輸出端連所述接儲能電路，其特征是還有測量電路(6)，其輸入端連所述接儲能電路，其模擬信號輸出端連接所述控制電路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸入端或經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的邏輯信號輸出接所述控制電路的輸入端，另有輔助檢測電路(9 )，其輸出連接所述控制電路。
3.一種儲能電壓恒壓控制方法，其特征在于包括以下步驟 啟動升壓電路，持續(xù)測量儲能電壓， 若儲能電壓達標(biāo)，停止升壓電路。
4.一種儲能電壓工況平衡控制的方法，其特征包括以下步驟 啟動升壓電路，開始從零累積基本達標(biāo)時間； 持續(xù)測量儲能電壓； 測量當(dāng)前工況參數(shù)值； 計算儲能電壓所需補償?shù)碾妷褐? 計算儲能電壓上升速率； 計算本次所需補償時間； 若儲能電壓達到基本達標(biāo)電壓，基本達標(biāo)時間累積停止； 開始按本次補償時間延時； 若補償延時完成，關(guān)閉升壓電路。
5.一種據(jù)上升速率實現(xiàn)儲能電壓工況平衡控制的方法，其特征在于包括以下步驟 啟動升壓電路開始對儲能電路充電； 持續(xù)測量儲能電壓； 測量當(dāng)前工況參數(shù)值； 計算儲能電壓所需補償?shù)碾妷褐担? 計算本次補償時間； 若儲能電壓達到基本達標(biāo)電壓，開始補償延時； 若補償延時完成，關(guān)閉升壓電路。
6.一種升壓電路最優(yōu)啟動時刻的控制方法，其特征是還包括以下步驟 啟動升壓電路； 周期開始，執(zhí)行延時，等待延時結(jié)束； 若延時結(jié)束，啟動升壓電路；等待儲能電壓達標(biāo)及點火時刻；若儲能電壓先達標(biāo)，關(guān)閉升壓電路，加延時值一個單位；若點火時刻先到達，關(guān)閉升壓電路，減延時值一個單位。
7.利用達標(biāo)電壓測量計算儲能電壓上升速率的方法，其特征是包括以下步驟啟動升壓電路，開始計時；若儲能電壓到達標(biāo)電壓，得出其經(jīng)歷的時間；計算升壓速率。
8.一種用A/D轉(zhuǎn)換法測量儲能電壓上升速率的方法，其特征在于包括以下步驟周期開始，啟動升壓電路；在一定時間如2ms后停止升壓；啟動A/D轉(zhuǎn)換測量儲能電壓值；計算儲能電壓上升速率。
9.利用升壓速率控制儲能電壓的方法，其特征是包括以下步驟啟動升壓電路，開始升壓計時；測量工況參數(shù)，計算對應(yīng)的儲能電壓；計算儲能電壓所需上升時間；若上升時間到，停止升壓電路。
全文摘要
現(xiàn)有汽油機CDI點火技術(shù)存在點火能量供需不平衡，點火電路輸出能量不能據(jù)發(fā)動機需求準(zhǔn)確提供。基本平衡技術(shù)恒壓點火，點火能量的供需平衡由控制電路通過測量儲能電路電壓并據(jù)以輸出升壓控制信號經(jīng)驅(qū)動電路控制升壓電路的運行狀態(tài)，使點火電壓恒定在達標(biāo)電壓。檢測隨發(fā)動機工況變化的點火能量需求因素，如缸溫，節(jié)氣門位置等，計算相應(yīng)儲能電壓。在恒壓控制基礎(chǔ)上，測量升壓參數(shù)，逐周期對點火能量作定量補償，實現(xiàn)工況平衡控制。恒壓和工況平衡技術(shù)總稱能量平衡控制，是能量定量點火技術(shù)，是新一代成熟的點火技術(shù)。對制作良好的直流點火器采用能量平衡技術(shù)，在一定電池電壓和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，點火電壓或?qū)?yīng)的儲能電壓恒為設(shè)計值或按工況所需定量提供的值。
文檔編號F02P9/00GK102865175SQ20121023130
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者曹楊慶 申請人:曹楊慶