專利名稱：汽油機最優閉合角點火電路及最優控制方法
技術領域：
汽油機最優閉合角點火電路及最優控制方法技術領域[0001]本發明屬于內燃機點火技術領域，尤其涉及一種汽油機直流電感點火電路。
背景技術：
[0002]點火器對汽油機發動機有重要的控制作用，出于對汽油機的動力，效率和排放性能的追求，摩托車傳統的交流點火器已越來越多地被直流電感點火器所替代。而電感點火一直是汽車主要的點火方式。電感又稱高壓包，包含初級和次級線圈。[0003]已出現多種由傳統電子電路構成或結合有單片機的電感式直流點火器。電感初級線圈需通過電流獲得能量。作為儲能過程，初級線圈需要通電一段時間達到一定的初級電流以獲得適當能量，該段時間對應機器旋轉或點火周期內的角度稱閉合角或導通角。閉合角也可以定義為點火線圈初級電流充電時間所對應的曲軸轉角或在自定義的相關周期內對應的角度。[0004]點火電壓與點火能量對應，為簡化敘述，往往同時互指。因此恒壓控制或恒壓點火也指恒能量控制和恒能量點火。初級電流與閉合角，初級線圈導通時間對應。點火電壓或點火能量來自初級電流。通過調節閉合角或其起始時刻或初級線圈導通時間來控制初級電流。對初級電流的控制就是對點火能量，點火電壓的控制。[0005]合理點火能量對應的閉合角主要受電池電壓及轉速影響。而點火能量的需求也可以是變化的。點火前電感能量需達到一次點火所需，過高或過低都會使發動機運行性能變差，過高同時浪費能源，降低運行可靠性。因為電感能量來自高壓包初級電流，該電流又與閉合角有關，閉合角或初級線圈通電時間因此需要控制。越先進的高能點火，初級線圈電流往往越大，對應的閉合角控制難度提高。現有閉合角控制技術制約了點火技術的發展。[0006]閉合角控制的早期第一代由機械構造執行，第二代電子電路及更后產生的如 L497，MC33191等集成電路組成點火及閉合角控制電路，并取得較好效果，但控制精度均較低。在第三代，采用計算機技術后，閉合角控制技術又有進展。通過實驗建立轉速，電池電壓和閉合角的關系，制成補償表格或公式，運行時以相關表格或公式提供當前閉合角數據， 以保證足夠的點火能量。在發動機轉速上升和蓄電池電壓下降時，閉合角控制使閉合角加大，平衡或延長初級的通電時間，防止電感一次側儲能下降，確保點火能量。在發動機轉速下降和蓄電池電壓較高時，閉合角控制使閉合角減小，平衡或縮減一次側電路的通電時間， 確保一次線圈的安全。這種利用計算機的修正技術是目前閉合角控制的最好方法，具有較高的控制精度，一般都利用發動機工況與點火能量需求關系的數學模型。但方法本身具有的誤差及不易測量的環境，制造及長期的時間因素和設備狀態包括電池內阻，電池電壓的快速波動，電感線圈的溫升，其引起的閉合角偏差總和仍可達10%以上，對應的能量偏差則更大，且是現有技術不可補償的。而技術的發展，對點火能量控制的準確度要求逐漸提高。 已經或必將需要對現有先進的點火控制技術再作發展，使其變為一種精確的控制，達到點火能量準確地適合發動機點火需要，最大限度改善其運行。并發展為點火能量最優化控制。 點火能量最優化控制包括發動機狀態與點火能量需求的最優化數學模型及最優閉合角控制技術。[0007]本發明可以采用點火能量需求的各種數學模型，但不涉及數學模型的設計技術， 不對其技術改進做出貢獻。[0008]所謂最優閉合角是指周期內產生設計或最優點火能量對應的閉合角或對應的初級電流經歷的角度。[0009]所謂最優閉合角控制是使指周期內設計或最優點火能量對應的閉合角終點時刻或對應的初級電流達到時刻與點火時刻最大限度地重合的控制。[0010]現有技術不能做到最大限度地重合，二者之差稱余裕。因此現有技術是閉合角有余裕的控制。而最優閉合角控制能使周期內設計或最優點火能量對應的閉合角終點時刻或對應的初級電流達到時刻與點火時刻最大限度地重合，余裕消除或幾乎消除，是閉合角無裕控制。[0011]在摩托車點火中，閉合角控制技術更未成熟。由于轉速，電池狀態，線圈內阻及器件制造一致性等因素變化更大，點火器件效能較低，閉合角更需有效控制。直流電感式點火器目前尚不能在摩托車上獲得大面積推廣，閉合角難以控制致能耗大是很重要原因。而直流電感式點火器有點火能量大，火花持續時間長及電路構造簡單，使用故障少等優勢，特別是很適合新型稀薄燃燒發動機的需求。現有技術下，其優勢不能很好發揮，不利于摩托車技術經濟性能的發展提高。[0012]即使在先進的計算機控制點火電路中，方法本身的誤差及不可控因素也可能使點火能量不足或過量。為防止點火能量不足，在設計中保留一定的閉合角余量或正偏差，多少會導致在線圈初級電流達標后，初級電流繼續上升或以最大限制電流狀態等待點火時刻到來。為防止初級電流過大，常設置有最大電流限制電路。而非計算機控制的點火電路，問題更為突出。等待時耗能處于大功率狀態，增大開關電路，高壓包等器件發熱，電池折損(摩托車)。最大電流限流狀態下開關器件內阻增大，引起更多發熱和可靠性問題。解決這種產熱導致的可靠性問題，已成為汽車點火的一大技術。[0013]閉合角控制不良，會導致燃燒不充分或排放增加。發明內容[0014]出于節能環保目的及新技術的發展，對汽油機點火能量控制的要求日益提高，現有點火閉合角的控制技術尚有較大的提高余地。對摩托車，由閉合角偏差引起的耗能還產生了電感點火的適用性問題，至今⑶I點火仍為其主要方式。[0015]總體考慮發動機不同工況下對點火能量的需求，為發動機設計一個適當或最優點火能量，將其對應的初級電流稱達標電流。由于轉速，電池電壓變化，該達標電流對應的閉合角是變化的。閉合角偏差發生在產生或預期產生達標電流的達標時刻至點火時刻之間， 需控制好閉合角以保持初級線圈在點火時刻經歷達標電流。在現有基本電路基礎上,設置檢測電路，控制電路通過檢測電路測量初級線圈電流狀態，據初級電流達標狀況控制閉合角，產生符合設計要求的達標電流。需設計好檢測電路，使其在初級電流達標后，即向控制電路發出信號，引起控制電路中斷。控制電路獲知其時初級電流已到達標值，同時測得達標時刻。再通過達標時刻與點火時刻的偏差修正閉合角或閉合角起始時刻，形成閉合角閉環控制，消除閉合角偏差，從而保持點火電壓恒定，實現點火恒壓控制或點火時刻初級電流恒值控制。其電路為恒壓或恒能量點火電路，是最優閉合角點火電路的形式之一，產生設計或最優點火能量對應的準確的點火時刻初級電流。[0016]恒壓控制只綜合考慮工況，是不考慮工況實時變化的最優閉合角控制。發動機運行的工況如轉速，缸體(冷卻水)溫度，節氣門位置等變化，會改變對點火能量的需求。設置一至多路工況參數檢測電路簡稱工況檢測電路。通過測量發動機運行工況，點火電路跟蹤工況變化，根據工況與適當的或最優點火能量及其對應的初級電流的關系模型，定量準確地通過閉合角控制調整點火時刻的初級電流，提供發動機實際工況下所需點火能量，及使點火系統穩定可靠地運行，稱工況因素最優閉合角控制或工況條件下最優閉合角控制。與前述的恒壓點火形式的最優閉合角控制統稱為最優閉合角控制或最優閉合角點火。其中工況與點火能量及其對應的初級電流的關系模型，可以是最優的，也可以是非最優的。如數學模型是最優的或采用了最優化技術，與最優閉合角點火電路結合，形成點火能量最優化控制。但最優閉合角點火電路不依賴于數學模型的最優化技術存在。最優化控制技術是一類技術的統稱，很多技術可以納入其中，其控制效果不一定是最優的。最優閉合角點火電路， 其名稱意為發明或采用了一種閉合角最優化控制技術的點火電路。[0017]發動機運行中以點火時刻為閉合角實際結束時刻，點火時刻由點火信號或加工況因素及經提前角修正后產生，點火信號是指汽車給ECU的判缸信號，凸輪軸，曲軸位置及轉角信號或摩托車點火觸發信號等。點火信號及其形式，數量及與控制電路的連接方式或通信方式與閉合角控制原理不直接相關，點火提前角原理和閉合角控制原理各自獨立。以實驗獲得點火信號或考慮發動機工況與最佳提前角的關系模型，形成公式或表格，運行時測量點火信號或加工況，據表格或公式得出最佳點火提前角及點火時刻，在點火時刻到來時實施。點火時刻也可以做為點火周期標志，如對單發動機，在連續的點火周期中，可以點火完成為周期起訖。點火提前角技術與現有技術相同，敘述從簡。本案不對點火提前角技術作改進。以下提及點火提前角或點火時刻時，不再說明其產生原理。[0018]汽油機恒壓點火電路，包括控制電路，高壓包，驅動電路，開關電路，控制電路的一個輸出端連接驅動電路，驅動電路的輸出連接開關電路的控制端，高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接開關電路的電流輸入端，高壓包次級輸出高壓。還有檢測電路，其取樣元件串接在所述電路的電流輸出端接地通路中，其檢測信號輸出接控制電路的數據輸入端。可以加少許外圍電路如點火信號脈沖整形電路，火花塞等，構成點火器電路。其中開關電路為計算機可直接或間接控制的器件或電路。一般為半導體器件如雙極型晶體管，場效應管，IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)，智能IGBT等及組合且不限于所例舉。[0019]恒壓點火電路通過閉合角的控制實施恒壓點火點火信號可來自電磁式或光電式，霍爾式等信號發生或整形電路。點火脈沖信號經各自的整形輸入電路后以一至多通道連接控制電路。控制電路的一個輸出端連接驅動電路，驅動電路的輸出端連接開關電路的控制端。高壓包內有初級電感線圈和次級高壓線圈，其中次級線圈的高壓輸出端接火花塞， 初級線圈的一端接電池正極，另一端接開關電路的功率輸入端，開關電路的功率輸出端經檢測電路的取樣元件接地。檢測電路的模擬測量輸出直接接入控制電路的數據轉換輸入端，或將模擬值經數據轉換為邏輯值后接控制電路的輸入口。數據轉換由獨立或集成在控制電路或單片機內的模擬比較器實現，中斷方式接收。轉換技術也包括AD轉換及利用控制電路數字輸入口的輸入輸出特性作轉換的技術，性能相當或略弱，優選例中不再詳細介紹。如上所述，控制電路通過驅動電路操控開關電路使初級電感線圈通電儲能或斷電經次級線圈，火花塞放電釋能。其中驅動電路可能因開關電路器件或控制電路的驅動性能的提高而省略，由控制電路直接驅動開關電路，可看作其功能被合并到開關電路或控制電路中。[0020]通過對高壓包初級參數及其他參數設計取值，以一定的電流使高壓包儲有的能量對應經設計確定的或最優點火電壓或能量。控制電路每個點火周期開始作一定延時稱初始延時或延時，其值稱初適延時值或延時值，適時使初級線圈通電，初級電流上升，儲能增加， 逐漸使檢測電路的取樣電阻達到相應的電位，即初級電流達標。對取樣電阻或取樣元件和比較器基準等作相應設計取值，在初級電流達標后，使轉換電路即模擬比較器的輸出邏輯值變化，產生達標信號，由控制電路以中斷接收。[0021]控制電路產生中斷后，獲知初級線圈電流達標及達標時刻，計算機獲得的達標信號為邏輯電平，代表其發生時刻的初級電流值及對應的點火電壓和點火能量，均系設計達標值。還同時檢測點火時刻，若電流達標時刻早于點火時刻，則通過程序延遲到達時刻一個或數個單位，即在下一周期推遲初級線圈充電的起始時刻即閉合角的起始時刻，實際是增加初始延時值一個單位。若直至點火時刻電流值仍不能達標，即未檢測到檢測電路比較器的中斷信號，可在下一周期將通電時刻提前一個單位或數個單位，即增大閉合角。使閉合角理論結束時刻即初級線圈電流達標時刻與點火時刻趨于重合。無論達標時刻在點火時刻之前或之后，都在點火時刻到來時執行點火，實際的閉合角結束時刻總是點火時刻。這個過程通過閉合角控制實現點火時刻初級線圈電流的恒值控制，實現了恒壓及恒能量點火，稱恒壓點火控制，其電路稱恒壓點火電路，包含的控制方法稱恒壓點火控制方法，計算機程序流程圖為圖10。[0022]恒壓點火電路用直接測量閉合角偏差的方法修正閉合角，實現閉合角或初級電流的閉環控制。以閉合角計，其誤差相對于設計要求，小于2. 5%，幾乎可忽略，準確度明顯高于現有技術通過測量電池電壓或其他方法實現的恒壓點火技術。[0023]采用不同的制作工藝，所述恒壓點火電路通過電路的合并，省略，還可以有另外的形式。如一種汽油機簡易恒壓點火電路。包括控制電路，高壓包，開關電路，控制電路的一個輸出端連接開關電路的控制端，高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接開關電路的電流輸入端，高壓包次級輸出高壓。還有檢測電路，其取樣元件串接在所述開關電路的接地通路中，其檢測信號輸出端接所述控制電路的數據輸入端。檢測電路或取樣元件也可以和控制電路集成一體。電路的工作原理不變，其余解釋同上。[0024]增加對影響點火能量需求的各種工況因素如轉速，加速度，缸體溫度(冷卻水溫)，節氣門開度(位置)或進氣流量等的檢測，據經驗歸納工況參數影響點火能量需求及其對應的初級電流或閉合角的規律或數學模型。測量工況參數，根據所述數學模型調節初級電流或其對應的閉合角實現點火能量需求調節，使點火能量準確跟隨工況需要。其實質仍是通過對閉合角控制來調節初級電流使其為與數學模型相關的當前工況下最優點火能量對應的值。形成工況條件下最優閉合角點火電路，意為考慮工況變化需求的最優閉合角點火電路。與恒壓點火電路一起統稱為最優閉合角點火電路。[0025]汽油機工況條件下最優閉合角點火電路，包括控制電路，高壓包，驅動電路，開關電路，控制電路一個輸出端連接驅動電路，驅動電路的輸出連接開關電路的控制端，高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接開關電路的電流輸入端，高壓包次級輸出高壓。還有檢測電路，其取樣輸入端接開關電路的電流輸出端，其信號輸出接控制電路。控制電路還連接一至多路工況參數檢測電路統稱輔助檢測電路，速度信號或點火信號中包含的轉速信號也可以做為工況參數信號。[0026]現有技術也可有工況因素補償點火能量或電壓或對應的初級電流，不過是在沒有取得恒壓控制的基礎上，憑預先確定的不同電池電壓下，初級電流上升規律實施補償，均屬開環控制。補償雖已較準確，但運行中沒有對達標電流或實際初級電流測量的支持，不能用測量閉合角偏差的方法修正閉合角。且不能避免多個不確定因素，閉合角的不確定性在12% 以上，點火能量的偏差則更高。[0027]工況條件下最優閉合角點火電路可以實施工況條件下最優閉合角控制[0028]在恒壓控制的基礎上，以經過標定的初級電流上升速率作基準，按工況需求實施閉合角定量控制，并通過測量閉合角偏差的方法修正閉合角。形成點火能量準確的定量，做到點火能量逐周期按工況定量提供。[0029]工況條件下最優閉合角控制包含對初級電流上升速率的測量或稱標定及控制的實施同稱為工況條件下最優閉合角控制。標定是在恒壓點火控制過程或工況條件下最優閉合角控制中執行的。標定利用達標電流為基準，測量計算初級電流上升速率。達標電流決定于檢測電路和轉換電路參數，是已知的，只需測出達標時間即從初級開始通電至電流達標的時間即完成標定，當然也可以計算出電流上升速率，意義相同在周期開始后，經適當延時后，閉合開關電路，同時開始累積電流上升時間。待儲能線圈初級電流達標，得出其上升經歷的時間或計算出初級電流上升速率。增加延時值一個單位，并在點火時刻到來后實施點火。若直至點火時刻電流達標時刻仍未來到，則在下一周期減少開關電路閉合前的延時個單位。以保證在下Iv或幾個周期后完成標定。標定可以在發動機啟動后進彳丁一次， 也可以進行多次或儲存再用。以上標定過程包含的方法稱初級電流上升速率標定方法，計算機程序流程圖見圖11。[0030]不是每個點火周期都都會出現達標信號，因此不是每個點火周期都有機會進行標定，但每個周期執行正常的點火。[0031]標定時初級電流應能在周期內達標。標定的準確性不受轉速，電池電壓，初級線圈的參數等可測因素或不可測的隨機因素影響，并假定利用測量電路的測量是準確的。測量電路的取樣電阻可據需要采用高穩定的精密電阻，并使其具適當的耗散功率。[0032]除啟動等特殊狀態外，經標定后，每個周期都可利用已知初級電流上升速率作工況條件下最優閉合角控制。特殊狀態也可以用現有技術處理閉合角，若增加電池電壓檢測， 更助特殊狀態的處理。[0033]工況條件下最優閉合角控制周期開始，開始作適當延時，期間測量工況，計算出當前工況下所需點火電壓或能量對應的初級電流。據經標定的達標電流上升時間計算上升速率，及據所需初級電流值計算出所需上升時間。延時結束后，閉合開關電路，開始累積開關閉合時間，同時初級電流上升。初級電流值所需上升時間到達后即為該工況下初級電流達標時刻，稱工況達標時刻。為使工況達標時刻與點火時刻盡可能重合，若工況達標時刻先到達，則增加下一周期開關電路閉合前的延時一個單位。若直至點火時刻工況達標時刻未到達，則減少下一周期開始時刻至開關電路閉合即初級線圈通電前的延時一個單位。無論工況達標時刻是否到達，都在點火時刻到來后斷開開關電路，執行點火。以上控制過程包含的一種控制方法，稱工況條件下最優閉合角控制方法，其計算機程序流程圖見圖12。[0034]前述的恒壓控制過程中，將達標時刻與點火時刻作比較來調整閉合角起始時刻， 初級電流上升速率的標定采用了同樣方法，調整閉合角起始時刻，實現工況達標時刻與點火時刻重合或盡量靠近，并獲得標定機會。在已知初級電流上升速率后的工況條件下最優閉合角控制中，也采用了同樣的控制方法，不過是在點火時刻到達后，將工況達標時刻與點火時刻作比較。[0035]對初級電流上升速率高的點火電路，達標電流附近，初級電流一般可簡化為按直線上升。在偏離直線較大時，可按其典型規律計算并考慮實測電流升率即通過標定修正典型公式。[0036]按達標電壓實施恒壓點火，需要初級電流在周期內達標，不能按時達標，則降低恒壓或恒能量控制效果。[0037]工況條件下最優閉合角點火，需要初級電流在周期內達工況條件下最優閉合角對應的值，否則降低效果。[0038]恒壓點火電路，簡易恒壓點火電路，是綜合考慮工況需求后擬定的恒能量最優閉合角點火電路，其產生的點火能量不隨工況變化調節，與工況條件下最優閉合角點火電路統稱最優閉合角點火電路。各自具有的控制技術形成電路的運行規律。而對應的方法，即恒壓控制方法，初級電流上升速率標定方法，工況條件下最優閉合角控制方法統稱最優閉合角控制方法，簡稱最優控制方法。對應的計算機程序分別為，恒壓控制程序，初級電流上升速率標定程序，工況條件下最優閉合角控制程序統稱最優閉合角控制程序，簡稱最控制程序。[0039]對不同閉合角控制技術下的初級線圈電流曲線作比較。圖7包含A，B，C三幅小圖。其中小圖A表示現有技術，非最優控制下的初級電流曲線。圖B表示恒壓控制時初級電流曲線示意圖。圖C表示工況條件下最優閉合角控制時的初級電流曲線。各圖都經簡化， 定性地表示相應控制技術下的典型狀況。[0040]為方便計，設IOA為初級最大限制電流并同時為達標電流，并設各圖處在發動機相同狀態下。Y軸表示初級電流(A，安培)，橫軸表示時間，軸上各點表示時刻。[0041]小圖A，閉合角從P點時刻開始。現有技術在初級電流達標后閉合角常會延續一小段時間，稱余裕。因此在F點時刻進入達標或最大電流并保持一段時間，至時刻T，點火時刻到，執行點火，以T為周期的本點火周期結束(忽略放電時間)。F時刻閉合角進入余裕階段。[0042]小圖B,恒壓控制使閉合角從P點推遲到M點開始，M點為產生初級達標電流的閉合角起始時刻。初級電流達標時刻即為點火時刻T，忽略調節波動。與小圖A比較，避免了 F點后進入最大電流及相應耗能。[0043]小圖C，設該圖發動機氣缸冷卻水溫有變化，其余狀態相同。可以看到，閉合角起點在Q，M，N之間變化。Q點為產生最大工況達標電流的閉合角起始點時刻。設將最大工況達標電流設計為考慮最苛刻條件下的點火要求。工況條件變苛刻時，最優控制會將閉合角起始時刻提前。N點為最小閉合角起始時刻，為考慮滿足最易條件下的點火能量要求，其對應的點火時刻初級電流為7安培。M點為產生初級達標電流的閉合角起始時刻，接近閉合角變化范圍的中心。當水溫偏高時，閉合角推遲到接近N點時刻開始，以節能并降低排放。當水溫偏低時，閉合角提早到Q點時刻后不久開始，以助改善燃燒。冷機啟動，則會在Q點時刻閉合開關電路，開始閉合角，圖示至點火時刻，初級電流達12安培。[0044]工況條件下最優閉合角控制，還可以通過不同工況下初級線圈電流曲線比較加以理解。圖8表示不同時刻，因摩托車發動機缸體溫度變化，一種工況條件下最優閉合角控制形成的初級電流圖。橫坐標表示時間，縱坐標有二個，其一為初級電流，安培。其二為缸體溫度，攝氏度，°C，其上升方向朝下。圖形對實際情況做了簡化，如周期不變，初級電流以直線上升等，且僅為示意。其中左側曲線表示運行中的某個周期的電流，將其取作為圖中首個周期，周期從零時刻至T時刻。電流上升速率已經標定，即I=Kt,缸體溫度為50°C。周期的E時刻為閉合角起始時刻，至N時刻，即本周期結束時刻T，初級電流上升至缸溫50°C工況對應的2. 2安培，執行點火。圖中忽略了電感放電時間。右側表示之后的第η個點火周期，從(n-l)T時刻至nT時刻。由于此時缸溫升至100°C，所需初級電流降為I. 5安培。經標定的初級電流上升式變為I=K’ t。閉合角起始時刻調整為F，在周期內相對比E時刻晚。 至周期結束時刻nT，初級電流上升至缸溫100°C所對應的I. 5安培。無論初級電流上升速率的變化，或是工況變化，通過閉合角在周期內起始時刻控制即閉合角的控制，保證點火時刻初級電流為工況對應的值，而且工況達標時刻和點火時刻重合，或基本重合。這是現有技術，難以做到的。[0045]本發明是在現有汽油機電感點火電路的基礎上，設置新的檢測電路，由控制電路測量初級電流達標時刻或初級電流升率，據恒壓點火或工況變化條件下所需點火能量需求原理，通過控制閉合角或開關電路通電時間調節初級電流，逐個周期使點火時刻初級電流與設計或工況需求一致，實現恒壓點火或逐周期按工況需求的能量點火，統稱最優閉合角點火，其電路稱最優閉合角點火電路，對應的各種方法統稱最優閉合角控制方法簡稱最優控制方法。現有技術范圍內各種適用的電路，及一定的改進變化，與本案電路特征或方法特征結合，或在汽油機點火電路中采用所述的最優閉合角控制方法，都在本案要求保護的范圍之內。后續實例僅為其中有限的優選。[0046]有益效果完全解決了汽油機點火關鍵技術之一，閉合角準確控制的長久技術難題，實現最優閉合角控制，消除現有技術難以克服的閉合角偏差。即使對先進的現有技術， 也可使閉合角控制準確度提高8%_10%以上。可避免閉合角偏差致多耗能而使器件過熱及電池折損，燃料浪費，并提高了點火系統及機器運行的可靠性。相比現有汽車點火技術，點火耗能可降低15-30%。由于閉合角控制準確度提高，可以降低初級線圈電阻或其限流電阻， 增大初級電流升率，助于汽車和摩托車發展高能點火技術和各種新燃燒，新燃料技術。電感內阻降低后，充放電能耗成比例降低。[0047]對摩托車，更可降低點火能耗20-40%，系統電池和發動機負擔減輕。消除電感點火能耗瓶頸，大幅提升摩托車電感點火總體性能。取代CDI點火技術，采用新燃燒技術的發動機的優勢更能得到發揮。從CDI點火升級至電感點火可不增大電池和磁電機，技術經濟效益顯著。[0048]以本方案電路制作的點火器，可保障車輛行駛性能，啟動容易，各速度段行駛平穩，加速有力。無點火欠壓和過壓，改善總排放，提高發動機效率。點火電壓既不受轉速影響，又能補償轉速變化對點火能量需求的變化。在適用的電池電壓范圍內，不受其變化的影響，在電池電壓過低時，降低波動。[0049]最優閉合角點火電路可與發動機狀態與點火能量需求模型的最優化技術相結合， 形成點火能量最優化控制。[0050]最優閉合角點火電路或點火能量最優化技術與最優提前角結合，合稱雙優點火， 形成新一代汽油機點火技術。


[0051]圖I汽油機最優閉合角點火電路簡圖。[0052]圖2摩托車恒壓點火電路圖。[0053]圖3摩托車恒壓及工況條件下最優閉合角點火電路圖。[0054]圖4汽油機工況條件下最優閉合角多缸點火電路。[0055]圖5 —例汽車發動機最優閉合角點火電路。[0056]圖6與汽車E⑶連接的最優閉合角點火電路圖。[0057]圖7不同閉合角控制技術下的初級線圈電流曲線圖。[0058]圖8 一種工況條件下最優閉合角控制形成的初級電流圖。[0059]圖9 一種摩托車點火觸發信號整形電路。[0060]圖10恒壓點火控制程序流程圖。[0061 ]圖11初級電流上升速率標定程序流程圖。[0062]圖12工況條件下最優閉合角控制程序流程圖。
具體實施方式
[0063]實例I:摩托車恒壓點火電路。電路組成見圖2，包括控制電路，高壓包，驅動電路，開關電路，檢測電路等功能電路。磁脈沖信號經脈沖整形電路，轉變為TTL電平的點火信號，連接到作為控制電路的單片機電路AT89C52的中斷輸入端P3. 3 (INT1)。單片機以中斷方式接收點火信號。控制電路的一個輸出端Pl. O連接驅動電路的輸入端，驅動電路的輸出端連接開關電路開關元件T2的控制端或b，開關元件為大功率晶體管，也可選達林頓管等。高壓包BI內有限流電阻，初級低壓和次級高壓線圈，其中次級線圈的高壓輸出端外接火花塞，初級線圈的一端接電池正極，另一端接開關電路T2的功率輸入端或c端，T2的功率輸出端或e接檢測電路的采樣元件電阻Re的電流輸入端，采樣電阻電流輸出端作為接地端。采樣電阻的采樣值經模擬比較器轉換為邏輯值接控制電路的中斷數據輸入端P3. 2 (INTO)，轉換電路模擬比較器電路，其同向輸入端設置有比較基準。控制電路從點火信號獲得發動機或磁電機運動狀態信息，分析后適時經Pl. O操控開關電路使高壓包初級通電從電池儲能，或切斷開關電路T2，高壓包次級向外部火花塞放電。發動機轉速和點火提前角關系通過試驗建立。據點火脈沖信號中發動機或磁電機運動狀態信息，修正點火提前角。[0064]驅動電路可選用初級電流最大電流限流電路，附于本圖的右上角。將其E，B 二點與主圖的相應點連接即可。初級最大電流選擇，可稍高于達標電流。[0065]控制電路結合來自點火信號當前或鄰近點火周期或磁電機旋轉周期內各相關參數如轉速，點火提前角等的信息和經檢測電路獲得的測量信息，包括初級線圈電流達標值到達時刻，動態地確定點火周期內電感線圈通電儲能的精確的起始時刻，并由最佳點火提前角程序決定點火時刻及執行點火。[0066]通過對高壓包參數，初級電流和檢測電路取樣電阻Re及比較器基準電壓的設計取值，以一定的初級電流使高壓包產生符合點火要求或總體平均最優點火電壓或能量，同時在Re上達到相應的電位，該電位剛好使轉換電路即模擬比較器翻轉，該變化由控制電路以中斷的方式接收。[0067]控制電路從檢測電路獲得中斷時刻即達標值到達時刻，其中也包含了初級電流值的大小。利用模擬比較器做轉換，進入計算機的初級電流的大小及其達標值均為邏輯值，表示達標或不達標。計算機也可以用其他方法獲得這些信息，如A/D轉換，利用單片機I/O 口作為數字電路所具有的輸入輸出特性實現轉換等。但實例中主要介紹模擬比較器轉換的方法。[0068]控制電路檢測比較初級電流達標值到達時刻和經提前角修正的最佳點火時刻。若周期內初級線圈電流達標時刻早于點火時刻，則需通過程序延遲到達時刻一個單位，推遲初級線圈充電的起始時刻即閉合角的起始時刻。若直至點火時刻電流值仍不能達標，即未檢測到檢測電路比較器的翻轉信號，仍執行點火，但可在下一周期將通電時刻提前一個單位即將閉合角的起始時刻提前，以圖使閉合角預期結束時刻與點火時刻再次重合。無論達標時刻早或晚，均在點火時刻到來時執行點火。這樣，每一周期的閉合角偏差都被檢測到， 并于下一周期得到補償。閉合角的調整以達標時刻與點火時刻重合為目標，實現點火恒壓或恒能量控制。點火恒壓的保持，也要求電池供電能使初級電流在周期內達標。調節消除了電池電壓，電池內阻和轉速變化及初級線圈參數等變化對初級電流上升速率也即閉合角的影響。使點火電壓及對應的點火能量保持恒定，并在條件更不利時減少點火電壓波動。[0069]恒壓點火電路，以點火前即點火時刻初級電流的恒值控制實現恒壓點火控制。如前所述，恒壓控制是不考慮工況條件變化的最優閉合角控制。恒壓控制也是恒能量點火。上述初級電流控制過程形成一種控制方法，稱恒壓點火控制方法。重述如下在每個點火周期開始，為使閉合角結束時刻與點火時刻重合，需先根據延時值執行一段延時程序，延時值在每個周期都得到修正。在延時結束后，閉合開關電路，開始對初級線圈通電。期間通過檢測電路持續測量初級電流是否達標及監測或計算點火時刻是否到達。若先檢測到初級電流達標，則增大延時值一個單位，等待點火時刻到來。若先測算到點火時刻，減少延時值一個單位。并都在點火時刻到來后執行點火。恒壓控制方法的計算機程序流程圖參考圖10。[0070]控制電路得到的中斷信號，說明初級電流正常達標，可以作為初級電路運行狀態正常的標志。[0071 ]啟動及運行中的特殊狀態，仍可采用現有技術控制閉合角。增加電池電壓檢測，可提高用現有技術控制閉合角的準確度。[0072]實例2: —例摩托車恒壓及工況條件下最優閉合角點火電路。電路組成見圖3。先介紹恒壓控制。控制電路可為一種通用型單片機，至少具有數字輸出端口 0UT1，A/D轉換輸入端AD0，中斷或數字輸入端INTl和INT2，模擬比較器輸入端CMP-，內部模擬比較器有可編程比較基準。本例選用PIC12F615，口線按所述功能對應配置，連接如圖。點火信號為摩托車電磁點火觸發信號經脈沖整形電路整形后，產生一至二路TTL電平信號，由控制電路以中斷方式接受。GP2 (INTl)接一路觸發信號，INT2即GP4備用。現有技術慣于采用雙路接收，則INT2可接另一路TTL信號。將摩托車點火觸發信號整形為雙路輸出的現有電路很多，圖9為其中一種摩托車點火觸發信號整形電路。[0073]OUTl即GP5執行初級線圈充電及在點火時刻道來時執行點火，其信號經驅動電路連接開關電路Kl的控制端。開關電路為低控制電壓場效應管。需要較高控制電壓時，可采用相應驅動電路。開關電路經檢測電路接地。控制電路據點火信號及點火提前角處理確定最佳點火時刻。據恒壓點火原理適時啟動開關電路給初級線圈充電及在點火時刻到來后切斷開關電路使高壓包放電。檢測電路取樣端Q點，將初級電流狀態傳至GPl即模擬比較器反向端CIN0-，據檢測電路的測量信息，內部模擬比較器轉換為初級電流達標狀態信號，控制電路以點火時刻為基準，調節點火時刻初級電流恒為達標值，對應恒定的點火電壓或點火能量，形成恒壓控制點火電路。其余連接及原理參考例一及前述。再增加一至多路工況因素檢測電路，稱輔助檢測電路，成為摩托車工況條件下最優閉合角點火電路。圖3的輔助檢測電路表示發動機缸體溫度檢測，連接到通用單片機電路的A/D轉換輸入端，也即本控制電路PIC12F615的GP0。轉速或速度也可以作為調節閉合角或點火能量的工況因素。點火信號包含有轉速信號或轉速信息，如摩托車點火觸發信號等。可以將轉速信號也看作一路工況因素檢測電路，即既是點火信號，又是增加的工況因素檢測電路。[0074]需要通過實驗或工程及一定的數學方法，得出單個或多個工況因素與發動機所需或最優點火能量的關系，稱數學模型，以公式或表格等表示。按實測工況因素，據數學模型計算所需點火能量對應的初級電流，經最優閉合角控制調節點火時刻初級電流達工況所需值。若數學模型采用了最優化技術，與本案最優閉合角控制結合，就可實現工況條件下最優點火能量控制。若數學模型只采用一般優化技術，如僅為有限的實驗歸納。與最優閉合角控制結合，就形成工況條件下最優閉合角點火電路及控制技術。[0075]工況條件下最優閉合角控制，在恒壓控制的基礎上，以經過標定的初級電流上升速率作基準，按工況需求實施閉合角定量控制，確定點火時刻的初級電流。形成點火能量準確的定量，做到點火能量逐周期按工況提供。[0076]工況條件下最優閉合角控制包含對初級電流上升速率的測量或稱標定。標定利用達標電流為基準，測量計算初級電流上升速率。實際上，因為達標電流是已知的，只需測出達標時間即從初級開始通電至電流達標的時間即完成標定。周期開始，經歷一個延時后，置 GP5為高電平，經驅動電路，閉合開關電路使初級通電，初級電路逐漸上升。控制電路同時開始累積電流上升時間。待儲能線圈初級電流達標，檢測電路的輸出，Q點電平使控制電路內部模擬比較器翻轉，引起中斷。單片機得出初級電流上升經歷的時間或再計算出初級電流上升速率。據GP2或加GP4的點火信號及提前角修正計算點火時刻。若達標時刻早于點火時刻，則增加周期開始后開關電路閉合前的延時值一個單位。在點火時刻到來時GP5輸出低電平，經驅動電路關閉開關電路，高壓包次級感應出高壓，經外接火化塞實施點火。若直至點火時刻電流達標時刻仍未來到，則減少開關電路閉合前的延時值一個單位，并仍執行點火。以上標定是計算機控制下電路的運行過程之一，也包含恒壓點火電路工作過程。標定也形成一種方法，稱初級電流上升速率的標定方法，其計算機程序流程圖參考圖11。[0077]標定可以在發動機啟動后進行一次，也可以進行多次或持續進行。標定可在上述恒壓控制方式下進行，其時點火能量與達標電流對應。也可以在工況條件下最優閉合角控制點火中進行。[0078]在工況條件下最優閉合角控制中進行標定，達標電流可能大于點火時的實際初級電流。不是每個點火周期都都會出現達標信號，因此不是每個點火周期都有機會進行標定，但每個周期執行正常的點火。[0079]標定成功需要初級電流在周期內達標。[0080]標定的準確性不受轉速，電池電壓，初級線圈的參數等可測因素或不可測的隨機因素影響，但忽略初級線圈電感的變化。并假定利用測量電路的測量是準確的。測量電路的取樣電阻可據需要采用高穩定的精密電阻，并使其具適當的耗散功率。[0081]除啟動等特殊狀態外，經標定后，每個周期都可利用已知初級電流上升速率作工況條件下最優閉合角控制。特殊狀態用現有技術處理，若增加電池電壓檢測，更助特殊狀態的處理。[0082]在初級電流上升速率標定后，可有工況條件下最優閉合角控制。仍見圖3，周期開始，作適當延時，控制電路的GP5輸出高電平，經驅動電路到達開關電路的控制端，開關電路導通，控制電路即單片機開始累積開關閉合時間。同時初級電流持續上升。期間測量工況，本例為經GPO測量缸體溫度。再據數學模型計算出當前工況下即缸體溫度下所需點火電壓或能量對應的初級電流。據經標定的達標電流上升時間計算上升速率，及據所需初級電流值計算出所需上升時間。時間到達后即為該工況下初級電流達標時刻，稱工況達標時刻。工況達標時刻可以用定時器產生中斷來產生或其他方式實現。為方便控制程序設計， 所需上升時間也可以是上一周期所產生。為使工況達標時刻與點火時刻盡可能重合，若工況達標時刻先到達，則增加下一周期開關電路閉合前的延時一個單位。若直至點火時刻工況達標時刻未到達，仍在控制電路的GP5輸出低電平，執行點火，但減少下一周期開始時刻至開關電路閉合即初級線圈通電前的延時一個單位。無論工況達標時刻在先或在后，都在點火時刻到來時，關斷初級電流，執行點火。[0083]根據具體情況，測量工況，據數學模型計算出當前工況所需初級電流。據經標定的達標電流上升時間計算上升速率，及據所需初級電流值計算出所需上升時間等的一部分或全部，也可以如前述在周期開始后的延時過程中進行。[0084]以上為本點火電路下電路實現工況下最優閉合角點火的運行過程。其計算機控制過程也形成一種方法，稱工況條件下最優閉合角控制方法，計算機程序流程參考圖12。[0085]達標電流附近，初級電流一般可簡化為按直線上升。在偏離直線較大時，可按其典型規律計算并考慮實測電流升率即通過標定修正典型公式。[0086]關于利用AD轉換或利用控制電路數字輸入口的輸入輸出特性作轉換的技術，此處利用圖3作簡述。將GPl置為A/D轉換輸入口，A/D轉換的速度應足夠高。對Q點信號作適當濾波或使用一定的采樣技術，控制電路可以持續檢測Q點電位，當其到設計值，達標值或工況需求值，將發生時刻作為達標時刻或工況達標時刻，其余控制同前述。而將GPl或其他適用單片機的相應口線，作為一般中斷輸入口，并設置為高電平產生中斷。當Q點電位使中斷產生后，作為達標時刻，其余控制同前述。[0087]實例3: —例汽油機工況條件下最優閉合角多缸點火電路。電路組成見圖4。控制電路至少具有數字輸出端口 0UT1，A/D轉換輸入端AD1，轉換時間宜小于100微妙。中斷輸入端INTl和INT2，模擬比較器輸入端CMP-，內部模擬比較器有可編程比較基準。本例選用飛思卡爾MC9S08JM60/32，口線按所述功能對應配置，連接如圖。其KBIP7，KBIP6分別連接軸基準位置信號和轉角(轉速)信號，ACMP-連接檢測電路輸出，PTB7連接驅動電路，ADP2 連接輔助檢測電路。采用其他單片機時，單片機各條用于外接的I/O 口線，與括號內定義的功能對應地連接外設。如單片機的A/D轉換輸入端對應ADl的功能，連接輔助檢測即溫度傳感器電壓輸出，余類推。點火信號包括軸基準位置信號和轉速信號或稱轉角信號，對電磁脈沖信號，可經脈沖整形電路整形后，由控制電路以中斷方式接受。如圖采用霍爾傳感器， 其TTL電平輸出連接單片機。曲軸基準位置信號接INTl即KBIP7，轉速(轉角)信號接INT2 即KBIP6。OUTl即PTB7接驅動電路的輸入端，執行初級線圈充電及點火。[0088]確定初級電流達標值，設計好檢測電路參數和編程內部比較器參考基準，當初級電流達標時，檢測電路的輸出電平，經ACMP-使內部比較器翻轉，控制電路接收到達標信號。據點火信號及提前角預期的點火時刻及閉合角適時啟動開關電路給初級線圈充電。運行中單片機據各缸點火信號及檢測電路的達標時刻及實際點火時刻，調整閉合角初始時刻，即周期內初級線圈通電起始時刻。控制電路據點火信號獲知氣缸更迭及標志位置等提前角信息，作最優提前角計算處理，在點火時刻到來時執行點火。周期開始及延時后，PTB7 輸出高電平，接通初級電流。點火時刻PTB7輸出低電平，切斷初級電流，初級線圈存儲能量經次級線圈，分電器，火花塞釋放。恒能量點火控制時不采用用輔助檢測，控制原理同前述。 可增加電池電壓檢測，有助于在發動機特殊狀態下，采用現有技術控制閉合角，但非必需。[0089]工況條件下最優閉合角多缸點火電路。建立缸溫一初級電流最佳關系模型，接入缸溫檢測電路，測量氣缸缸體溫度。每個周期都按照缸溫得出目標初級電流，對應當前缸溫下最佳點火能量。工況條件下最優閉合角點火電路的原理同前述實例。[0090]某些情況下省略驅動電路或將驅動電路劃歸控制電路或開關電路，并在控制電路內包含模擬比較器，或利用數字電路的輸入輸出特性實現信號轉換，甚至將檢測電路部分或全部集成到控制電路。控制電路可以設計成為一種最優閉合角點火電路專用單片機，或產生更簡略的點火電路，形成一種汽油機簡易恒壓點火電路。電路包括控制電路，高壓包， 開關電路，控制電路的一個輸出端連接開關電路的控制端，聞壓包初級線圈的一端接電池， 另一端接開關電路的電流輸入端，聞壓包次級輸出聞壓，還有檢測電路，其取樣兀件串接在所述開關電路的接地通路中，其檢測信號輸出端接所述控制電路的數據輸入端。其中檢測電路部分或全部可以集成到控制電路。控制電路外接經過整形的TTL電平點火信號或其他兼容信號，其工作原理與基本制作細節仍參考實例1-3或在其上作微小調整，不再重述。[0091]實例4 :一例汽車發動機最優閉合角點火電路,見圖5。[0092]點火信號，包括一至二路位置基準Gl，G2和轉角信號Ne經各自的整形電路接至控制電路MC9S08QG8的KBIPl，6，7。輸入級脈沖整形由三個分電路構成，即整形11一整形13， 每個單獨對各自的輸入脈沖整形。充電點火執行通道擴展為3個，每個通道執行二個氣缸。 其中驅動電路3包含有驅動31—驅動33三個分電路。以控制電路的輸出口線PTB5，驅動電路3中的分驅動電路驅動31及其后的晶體管，點火線圈(高壓包)，火花塞為第一通道，余類推。[0093]控制電路據位置信號和轉角信號或增加影響提前角的工況因素，確定點火通道， 點火提前角及點火時刻并執行點火。[0094]可以設置一至多路工況檢測，如圖中的冷卻水溫檢測。并建立工況因素與點火時刻初級電流的合理數學模型。工況條件下最優閉合角點火控制原理同前，不再重述。初級電流檢測或可以只選擇其中一個通道。按圖示的多通道集中檢測，每一路都需要標定，并將標定成果用在各自的通道。以下只介紹本電路執行恒壓控制細節。[0095]圖中3個點火線圈的初級電流歸于同一個檢測電阻，需要避免各線圈的初級電流出現重迭。若不可免，各線圈可采用獨立的檢測電阻，即需要3套檢測電路。初級電流在取樣電阻Re上的電壓經電阻分壓接至單片機內部比較器的反向輸入端ACMP- (CMP-)。在比較器正向輸入端ACMP+ (CMP+)設參考電壓，也可使用MC9S08QG8內部參考電壓。采用3 套檢測電路，控制電路即所選單片機的模擬比較輸入端不敷使用時，可如前述實例，使用外部獨立的比較器，其輸出接控制電路剩余的中斷口線。當然，將各開關電路單獨接地，只檢測或標定其中一路的初級電流，推至各路，是可選的方法，但準確度稍低。[0096]各通道點火前后，相應的初級電流依次達標，引起內部比較器逐次中斷(各通道共用內部比較器時)。各個中斷時刻分別與本通道的點火時刻比較，差值用于修正下一周期本通道閉合角起始時刻，以保持點火時刻初級電流恒定。[0097]圖中省略最大初級電流限制電路。此電路可選，附于右下角，即限流(驅動3)，包含一個比較器，P點電位為比較基準電位。將該限流電路E，B點與主圖對應點相接可實現最大初級電流限制。最大初級電流限制電路屬于驅動電路的一部分，和檢測電路一樣，必要時每個通道均可設置。[0098]在汽車等發動機控制中，一般有電子控制單元即ECU，控制電路會與ECU相連接， 接受其發出的辨缸信號和點火命令。輔助檢測信息也會來自ECU。控制電路接受ECU信號和信息的方式及處理信號的原理依據約定。[0099]其余解釋見之前各例。[0100]實例5 :與汽車ECU連接的最優閉合角點火電路，見圖6。[0101]對于汽車發動機機，一般自身具有功能強大的控制電路稱ECU。但其點火電路多獨立。本案點火電路可與E⑶相連，獲得信息資源，并與之協調。[0102]點火信號，包括曲軸或凸輪軸位置基準信號和轉角信號經各自的整形電路接至 E⑶電路。E⑶還連接和測量其他工況檢測電路，如水溫，節氣門，爆燃，氧傳感等及電池檢測。[0103]ECU據點火信號，向點火電路預發出辮缸信號，指示點火通道。完成提前角處理后則向控制電路發出點火命令。IGT為ECU的點火命令信號，IGO為辨缸信號。IGF線接收控制電路的狀態反饋信號。E⑶還具有IIC總線接口，向點火電路傳送工況參數值，電池電壓等數據。[0104]控制電路有二條口線OUT I，0UT2，連接驅動電路，即分別連接其中的驅動31，驅動 32。各驅動電路分別驅動各自連接的開關電路。各開關電路的功率或電流輸入端分別接初級線圈的輸出端，其功率或電流輸出端分別接有檢測電路即圖中的采樣電阻如Re。各高壓包即點火線圈初級輸入端接電池或經限流電阻接電池(B+)，次級分別連接二個火花塞，共四個火花塞位于四個氣缸。[0105]控制電路可選擇通用單片機。其通用功能中，至少需有三個輸出口，即0UT0-2。一個中斷輸入INTO。一個中斷或一般輸入口 ΙΝ0。及具有IIC總線接口，SDA，SCL0具有二個模擬比較器，其反相輸入端分別名為CMPO-和CMP1-，模擬比較器具有可編程內部參考基準。[0106]控制電路的OUTl連接驅動31，0UT2連接驅動32。CMP0-，CMPl-分別連接二個檢測電路的模擬輸出端。SDA，SCL連接E⑶對應端。INTO連接E⑶的點火命令信號IGT，INO連接辯缸信號IGO，OUTO連接IGF。[0107]具體選擇單片機PIC16C662。其RCO作OUTl連接驅動31，RCl作0UT2連接[0108]驅動32。RAO作CMPO-和RAl作CMPl-分別連接二路模擬檢測通道的輸出。[0109]RBO 作為 INTO 連接 IGT，RBl 作為 INO 連接 IGO。RB2 作為 OUTO 連接 IGF。PIC16C662 無IIC總線，可用一般I/O 口線或中斷輸入口線模擬。RB4作SDA’ RB5作SCL，可按需接上拉電阻。[0110]控制電路適時通過IIC總線接收所需發動機工況參數等信息。據工況參數值計算初級電流。據IGO選擇點火通道，在據初始延時值作延時后，適時通過RCO或RCl驅動相應通道開關閉合，初級電流上升。據工況達標電流到達時刻與點火時刻之差調節初始延時值， 即修正點火時刻初級電流。在以中斷接收到E⑶經IGT傳送的點火命令后，斷開開關電路， 實施點火，完成一個點火循環。將初級電流或相關電路狀況經RB2反饋給ECU的IGF端，可選。[0111]氣缸數目增加，可增加辨缸信號線。可以采用獨立的比較器電路，使更多單片機適用。當開關電路采用所謂智能IGBT，帶有傳感輸出端時，檢測電路接在其傳感通路上。控制電路與E⑶的各種聯絡信號，也可以歸入IIC，甚至僅用IIC或其他總線與E⑶連接。控制電路與ECU交換信息的方式與最優閉合角點火的原理無關。控制電路對ECU與工況檢測電路及其他信號的連接方式不加關心。可以選擇恒壓點火或工況下最優閉合角點火。[0112]本電路運行及協調再歸納如下ECU及時采集更新各路傳感信號，據點火信號判斷點火周期，處理提前角。在每個周期的初期即完成當前轉速的測量，并更新辨缸信號，將工況等信息經Iic總線發往控制電路。在據點火信號作點火提前角處理后，經IGT 口向控制電路發出點火命令。[0113]ECU和控制電路均在執行點火后即開始新一周期，并以IIC總線，點火命令和辯缸信號協調。控制電路據辨缸信號更新點火通道，據上一周期各通道閉合角的偏差狀況修正和執行起始延時值。期間可經IIC接收來自E⑶的工況等信息。據E⑶的工況信息及數學模型和經標定的初級電流上升速率及閉合角起始時刻，計算工況達標時間及達標時刻。將工況達標時刻與E⑶的點火命令達到時刻作比較，比較結果用于在下周期初始修正閉合角前初始延時值。在接收點火命令后及時執行點火。[0114]本例電路，ECU和點火部分各自功能明確，相互關系清晰，易于協調，與現有技術， 用轉速，電池電壓控制閉合角的技術兼容。現有技術在特殊條件下仍可采用。也可以將現有技術作為一種校核手段，但非必須。[0115]其余見之前解釋。[0116]汽油機點火電路的基本構造或功能是儲能,點火及點火能量或閉合角的控制,本案對閉合角的控制即點火能量控制有電路構造和控制原理及方法的多個發明。各例的局部電路可以對應地移植借鑒，對電路，器件及局部電路的不同選擇或改變，局部電路或功能的合并，省略，移出，電路的添加，所產生的電路及實例以外的電路，只要包含儲能，點火及本案發明的檢測電路或閉合角控制的原理或方法，整體上達成同樣或相近的功能和效果，則其包含的技術均屬本發明。
權利要求1.一種汽油機恒壓點火電路，包括控制電路(2)，高壓包(4)，驅動電路(3)，開關電路(5)，所述控制電路的一個輸出端連接所述驅動電路，該驅動電路的輸出連接所述開關電路的控制端，所述高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接所述開關電路的電流輸入端，所述高壓包次級輸出高壓，其特征是還有檢測電路(6)，其取樣元件串接在所述開關電路的電流輸出端接地通路中，其模擬檢測信號輸出端接所述控制電路的數據轉換輸入端或經數據轉換后的輸出端接所述控制電路的輸入口線。
2.一種汽油機簡易恒壓點火電路，包括控制電路(2)，高壓包(4)，開關電路(5)，所述控制電路的一個輸出端連接所述開關電路的控制端，所述高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接所述開關電路的電流輸入端，所述高壓包次級輸出高壓，其特征是還有檢測電路(6)，其取樣元件串接在所述開關電路的接地通路中，其檢測信號輸出端接所述控制電路的數據輸入端，所述檢測電路或所述取樣元件也可以和所述控制電路集成一體。
3.一種汽油機工況條件下最優閉合角點火電路，包括控制電路(2)，高壓包(4)，驅動電路(3)，開關電路(5)，所述控制電路一個輸出端連接所述驅動電路，該驅動電路的輸出連接所述開關電路的控制端，所述高壓包初級線圈的一端接電池，另一端接所述開關電路的電流輸入端，所述高壓包次級輸出高壓，其特征是還有檢測電路(6)，其取樣輸入端接所述開關電路的電流輸出端，其信號輸出接所述控制電路，所述控制電路還連接一至多路工況參數檢測電路。
專利摘要現有技術尚不能準確控制點火閉合角，為確保點火能量，閉合角設置會偏大，使能效及設備可靠性降低。由此引起的耗能還嚴重影響電感點火在摩托車上的應用。方案包括控制電路，高壓包，驅動電路，開關電路。還設置檢測電路，檢測初級電流達標時刻并與點火時刻比較，獲得閉合角偏差并用來修正閉合角，保持點火電壓恒定在最佳設計值。增加檢測工況參數，參考數學模型，使點火能量逐周期與工況需求準確定量地匹配，統稱最優閉合角點火電路及控制方法。完全解決了汽油機以恒值或按工況準確配置點火能量的難題。利于點火技術發展，配合發動機新技術，進一步降低點火能耗。摩托車從CDI升級至電感點火可不增大電池和磁電機。
文檔編號F02P5/145GK202811163SQ20122045355
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月7日 優先權日2011年9月28日
發明者曹楊慶 申請人:曹楊慶