專利名稱：小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于小型汽油機(jī)的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，特別是一種用于小型單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
面對(duì)能源緊缺、排放控制法規(guī)日益苛刻以及對(duì)動(dòng)力性要求不斷提高的局面，如何實(shí)現(xiàn)高效率、高動(dòng)態(tài)性能的發(fā)動(dòng)機(jī)控制是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。采用電子點(diǎn)火技術(shù)可以有效的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。鑒于目前在摩托車使用電子點(diǎn)火的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)摩托車四沖程汽油機(jī)電子點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行了研究。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)屬于小排量汽油機(jī)，以單缸、 風(fēng)冷、或強(qiáng)制風(fēng)冷機(jī)型為主。與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、高轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速可達(dá)IOOOOrpm)、體積功率大、相對(duì)負(fù)荷高、運(yùn)轉(zhuǎn)工況不穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此四沖程摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火系統(tǒng)也有著不同的要求和特點(diǎn)，本著完善功能、提高性能、降低成本、提高可靠性的原則，在控制排放的研究目標(biāo)下，對(duì)小型汽油機(jī)的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，以精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)工況的點(diǎn)火提前角，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、降低燃油消耗、減小排放污染、降低開(kāi)發(fā)成本。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，電控單元和點(diǎn)火執(zhí)行器，電控單元的輸出端連接點(diǎn)火執(zhí)行器，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門體設(shè)置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)的磁電機(jī)上設(shè)置點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器，節(jié)氣門位置傳感器輸出端和點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端。電控單元接收發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信號(hào)，分析處理得到該工況下的點(diǎn)火提前角，采用同一定時(shí)器陣列的兩個(gè)定時(shí)器模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火控制，其中一個(gè)定時(shí)器模塊利用其捕捉中斷功能由所述點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，另一個(gè)定時(shí)器模塊利用其高速輸出中斷功能輸出點(diǎn)火控制信號(hào)和閉合角控制信號(hào)，控制點(diǎn)火執(zhí)行器依據(jù)該工況下的點(diǎn)火提前角實(shí)施點(diǎn)火。本系統(tǒng)不使用單獨(dú)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器，電控單元接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)線圈的點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)該點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行處理后，計(jì)算獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)該點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)控制點(diǎn)火執(zhí)行器實(shí)施點(diǎn)火。僅需要同一定時(shí)器陣列的兩個(gè)定時(shí)器模塊，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量并同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火控制、閉合角控制，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便，成本得到有效控制。其中優(yōu)選方案是所述的點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器由磁電機(jī)的觸發(fā)線圈采集信號(hào)，通過(guò)施密特濾波電路和光電隔離電路將點(diǎn)火脈沖信號(hào)處理成方波信號(hào)輸入電控單元，通過(guò)計(jì)算獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。從磁電機(jī)線圈采集信號(hào)，簡(jiǎn)單直接，節(jié)約設(shè)備和空間，對(duì)信號(hào)處理提高準(zhǔn)確度。[0010]所述的節(jié)氣門位置傳感器的輸出端通過(guò)低通濾波電路連接電控單元，采集節(jié)氣門位置信號(hào)通過(guò)低通濾波電路的處理后輸入電控單元進(jìn)行處理，電控單元的輸出端通過(guò)光電隔離電路、功率驅(qū)動(dòng)電路連接點(diǎn)火執(zhí)行器。本實(shí)用新型小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)所具有的有益效果是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門體設(shè)置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)的磁電機(jī)上設(shè)置點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器，節(jié)氣門位置傳感器輸出端和點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端；電控單元接收發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信號(hào)，分析處理得到該工況下的點(diǎn)火提前角，采用同一定時(shí)器陣列的兩個(gè)定時(shí)器模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火控制，其中一個(gè)定時(shí)器模塊利用其捕捉中斷功能由所述點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，另一個(gè)定時(shí)器模塊利用其高速輸出中斷功能輸出點(diǎn)火控制信號(hào)和閉合角控制信號(hào)，控制點(diǎn)火執(zhí)行器依據(jù)該工況下的點(diǎn)火提前角實(shí)施點(diǎn)火，提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、降低燃油消耗、減小排放污染、降低開(kāi)發(fā)成本。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)1)電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及節(jié)氣門位置所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息，控制點(diǎn)火提前角，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的點(diǎn)火控制。2)不需要改變傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)，電控單元接收來(lái)自磁電機(jī)線圈的點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)該點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行處理后控制點(diǎn)火執(zhí)行器實(shí)施點(diǎn)火。3)不使用單獨(dú)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器，電控單元接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)線圈的點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)該點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行處理后，計(jì)算獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。4)所提供電子點(diǎn)火控制方法僅需要同一定時(shí)器陣列的兩個(gè)定時(shí)器模塊，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量并同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火控制、閉合角控制，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便，成本得到有效控制。本實(shí)用新型不僅可以提高小型單缸汽油機(jī)的整機(jī)性能，而且可以在車用多缸汽油機(jī)上推廣使用。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理方框圖；其中1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)3、點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器4、節(jié)氣門位置傳感器5、電控單元6、點(diǎn)火執(zhí)行器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述如圖1所示，小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，電控單元5和點(diǎn)火執(zhí)行器6，電控單元5的輸出端連接點(diǎn)火執(zhí)行器6，發(fā)動(dòng)機(jī)1的節(jié)氣門體設(shè)置節(jié)氣門位置傳感器4，發(fā)動(dòng)機(jī)1的磁電機(jī)上設(shè)置點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器3，節(jié)氣門位置傳感器4輸出端和點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器3的輸出端分別連接電控單元5的輸入端。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)1采用輕騎汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)改裝。電控單元 5采用單片機(jī)及其外圍電路，其輸入端連接點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器3、連接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、連接節(jié)氣門位置傳感器4進(jìn)而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，其輸出端連接點(diǎn)火執(zhí)行器6用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角、閉合角。節(jié)氣門位置傳感器4安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸相連，其功能作用是將節(jié)氣門的開(kāi)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入到電控單元5，用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小，作為電控單元 5判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù)。點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器3用來(lái)檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)速，作為點(diǎn)火控制的信號(hào)。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1工作時(shí)，磁電機(jī)外轉(zhuǎn)子與發(fā)動(dòng)機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，在其外轉(zhuǎn)子表面上的永久磁鐵(俗稱凸臺(tái))磁場(chǎng)使固定在車架上的磁電機(jī)觸發(fā)線圈感應(yīng)出電壓，由于永久磁鐵有一定的寬度， 所以其在接近觸發(fā)線圈和離開(kāi)觸發(fā)線圈時(shí)，在觸發(fā)線圈中各產(chǎn)生一個(gè)脈沖，該脈沖電壓為先正后負(fù)，這就是點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)。本實(shí)例僅利用了正向脈沖來(lái)觸發(fā)點(diǎn)火。點(diǎn)火執(zhí)行器6由匝數(shù)比較高的次級(jí)線圈和初級(jí)點(diǎn)火線圈構(gòu)成，初級(jí)線圈導(dǎo)通時(shí)， 初級(jí)線圈中的電流按照指數(shù)規(guī)律增加，從蓄電池獲得的能量以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存在初級(jí)線圈中；當(dāng)初級(jí)線圈斷電時(shí)，次級(jí)線圈感應(yīng)出高壓電，使火花塞電極間產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的混合氣點(diǎn)燃。如圖2所示，電控單元中設(shè)置程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，來(lái)自磁電機(jī)觸發(fā)線圈點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)施密特濾波電路和光電隔離電路將點(diǎn)火脈沖信號(hào)處理成方波信號(hào)輸入單片機(jī)；由節(jié)氣門位置傳感器輸入的節(jié)氣門位置信號(hào)，通過(guò)低通濾波電路的處理輸入單片機(jī)； 單片機(jī)的數(shù)字量輸出端口輸出點(diǎn)火信號(hào)，輸出過(guò)程是通過(guò)光電隔離電路、功率驅(qū)動(dòng)電路組成點(diǎn)火執(zhí)行器完成。小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火電控單元是本實(shí)用新型的核心部分，它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳的點(diǎn)火時(shí)間，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳工作狀態(tài)。本實(shí)用新型小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火電控單元的主要功能有1、點(diǎn)火提前角控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門信號(hào)，計(jì)算相應(yīng)工況下的點(diǎn)火提前角，在點(diǎn)火正時(shí)前的某一預(yù)定角，電控單元控制點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈通電，在到達(dá)點(diǎn)火正時(shí)角時(shí)，電控單元切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電流并在次級(jí)線圈中感應(yīng)出高壓電使氣缸的火花塞跳火，點(diǎn)燃混合氣。2、點(diǎn)火閉合角控制(通電時(shí)間)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路在斷開(kāi)時(shí)需要保證足夠大的電流，電控單元需要控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間，以使次級(jí)線圈產(chǎn)生足夠高的電壓。本實(shí)用新型中提及的單片機(jī)及其外圍電路為普通現(xiàn)有技術(shù)，其設(shè)置和使用為本行業(yè)技術(shù)人員所掌握。本實(shí)用新型小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)工作過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電控單元根據(jù)各傳感器提供的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開(kāi)度，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的所處的工況狀態(tài)，然后按已經(jīng)存儲(chǔ)的MAP圖(發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下所需的點(diǎn)火控制曲線圖，稱為MAP圖)查表獲得當(dāng)前工況最佳點(diǎn)火提前角，并將點(diǎn)火信號(hào)傳給點(diǎn)火控制執(zhí)行器電路，該系統(tǒng)電路根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果輸出控制信號(hào)給點(diǎn)火初級(jí)線圈，點(diǎn)火初級(jí)線圈再根據(jù)該信號(hào)的脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)精確點(diǎn)火。
權(quán)利要求1.小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，電控單元和點(diǎn)火執(zhí)行器，電控單元的輸出端連接點(diǎn)火執(zhí)行器，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門體設(shè)置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)的磁電機(jī)上設(shè)置點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器，節(jié)氣門位置傳感器輸出端和點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，其特征在于所述的點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器通過(guò)施密特濾波電路和光電隔離電路將點(diǎn)火脈沖信號(hào)處理成方波信號(hào)輸入電控單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，其特征在于所述的節(jié)氣門位置傳感器的輸出端通過(guò)低通濾波電路連接電控單元。
專利摘要小型汽油機(jī)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。包括電控單元的輸出端連接點(diǎn)火執(zhí)行器，其特征在于設(shè)置節(jié)氣門位置傳感器和點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)傳感器，電控單元分析處理得到該工況下的點(diǎn)火提前角，采用同一定時(shí)器陣列的兩個(gè)定時(shí)器模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火控制，其中一個(gè)定時(shí)器模塊利用其捕捉中斷功能由所述點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，另一個(gè)定時(shí)器模塊利用其高速輸出中斷功能輸出點(diǎn)火控制信號(hào)和閉合角控制信號(hào)，控制點(diǎn)火執(zhí)行器依據(jù)該工況下的點(diǎn)火提前角實(shí)施點(diǎn)火。本實(shí)用新型不需要改變傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)，便能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的點(diǎn)火過(guò)程，所提供的點(diǎn)火控制方法簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了控制器結(jié)構(gòu)，降低了成本，特別適于小型單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02P5/15GK202132164SQ20112023078
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者張政新, 肖紅, 譚德榮, 邵金菊, 高松 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)