专利名称：汽油机用恒定覆盖曲轴转角的点火装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种点火装置，尤其涉及一种汽油机用恒定复盖曲轴转角的持续点火的装置。
迄今为止，发动机点火的方式主要是白金有触点点火和电子无触点点火两种。虽然都能起到使发动机获取点火能量的效果，但都存在如下缺点1、白金有触点点火每次点火仅一次击穿放电点火时间短(1.5ms左右)，且持续时间恒定，这样在高转速时尚能复盖上止点后的一定的曲轴转角度。随着转速下降，它所复盖的与燃烧行程相对应的上止点后的曲轴转角度就愈来愈小，甚至在正时点火后仅维持到上止点前或稍后就结束了点火过程，因而造成在中低转速、怠速、启动转速时，由于点火持续时间太短，不能伺服燃烧过程，导致过早缺火的故障缺陷。同时在引燃到上止点时，随着活塞下行减压降温以及缸壁散热面积的不断增大，燃温急剧下降，使已燃混合气因缺火和燃温下降而导致燃烧不完全致使CO、HC、NOX急剧增加。
2、无触点点火主要是脉冲高压点火，有高频、低频电子点火，例如中国专利CN2197475Y、CN1123882A及CN2260989Y、CN2236552Y等公开的点火器，还有采用微机控制点火的装置等，虽然在点火能量上和点火次数有所增加，但点火的持续时间仍是固定不变的，因此仍然存在上述点火不能复盖全部曲轴转角，引起燃烧不完全的敝病。
3、无触点点火的高频电子点火，例如中国专利CN1037869C公开的“一种高频电子点火器的控制电路”，虽然能延长一定的点火持续时间，但由于受电路中的固定占空比电路的局限，在全转速范围内、不同转速条件下，其所能覆盖曲轴转角度狭窄，无法使上止点后所覆盖的与燃烧行程相对应的曲轴转角度保持相等和恒定不变；尤其高频电子点火，现有的火花塞不具备高频击穿放电的特性，与火花塞的击穿放电特性不相匹配，因而高频频率越高，其弧光放电现象越严重，而能量的损耗又使实际击穿放电点火的效果愈差，因此实际使用效果不好。
本实用新型的目的就是为了克服目前点火器在使用中效果不佳的缺点，而提出的一种能根据发动机转速的不同情况有选择的延长点火时间并恒定复盖曲轴转角的点火装置。
本实用新型的目的是这样实现的一种汽油机用恒定复盖曲轴转角的点火装置，其特征在于包括传感器、控制器和中频点火装置；所述的传感器包括与发动机连接的转速传感器、曲轴位置传感器和与化油器连接的节气门位置传感器；所述的控制器包括A/D转换器、CPU单片机、ROM存贮器和输入输出接口电路，并通过数据总线相互连接；所述的中频点火装置包括一中频脉冲信号发生器、开关管、功率驱动放大器以及高压脉冲点火线圈，中频脉冲信号发生器的输出端与功率驱动放大器的输入端连接，功率驱动放大器的输出端与高压脉冲点火线圈的初级连接；所述的从传感器接收的三种采样信号分别通过控制器的输入接口电路并经A/D转换器信号转换后输出到CPU单片机进行数据处理，处理后的信号控制开关管动作，并控制中频脉冲信号发生器发出与CPU单片机处理后的信号相同的脉冲信号，再通过功率驱动放大器信号放大后驱动高压脉冲点火线圈高压点火。
由于本实用新型采取了以上的措施，其产生的优点是明显的1、采用CPU控制点火，能对每一最佳点火提前角输出的点火信号进行有选择的延时，根据所需复盖曲轴转角度值进行计算持续点火的时间，使所设定的点火持续时间复盖上止点后曲轴转角度在全转速范围内且在不同转速下始终保持相等并恒定不变。
2、由CPU控制的中频持续点火，大大加强了电子轰击氧分子的机率，极大的提高了空气中基态氧转化为高能量的单线态氧和臭氧的转换率，加速了燃油中烃类分子的氧化合反应，显著提高了燃油和氧能量的利用率；而且，燃烧速度的加快使混合气在上止点后60°角内的推力角和后燃区的燃烧量剧增，增加了动力，并使发动机在各种转速时都能获得稳定的燃烧温度，提高了发动机的热能利用率。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型的总体结构示意图；图2是本实用新型控制器的电原理图；图3是本实用新型中频点火装置电原理图4是本实用新型实施例之一示意图；图5是本实用新型实施例之二示意图；图6是本实用新型实施例之三示意图。
请参阅附图；本实用新型一种汽油机用恒定复盖曲轴转角的点火装置，包括传感器1、控制器2、中频点火装置3。传感器1包括与发动机4连接的转速传感器11、曲轴位置传感器12以及与化油器5连接的节气门位置传感器13。所述传感器可以是磁电感应式传感器，也可以是霍尔效应传感器或是光电传感器，本实用新型的三个传感器均采用光电传感器。所述控制器2(参见图2)包括A/D转换器21、CPU单片机22、ROM存贮器23和输入输出接口电路24、25，采用数据总线相互连接。本实施例的CPU单片机22采用汽车专用的CPU单片机，并且，为提高抗外界干扰而采用带有A/D转换器和ROM存贮器的CPU单片机，并有一个恒定电压电源26专门提供CPU工作。发动机工作时，从转速传感器11、曲轴位置传感器12和节气门位置传感器13分别获得转速信号N、曲轴位置信号M以及0～5V的电压信号V，该三种采样信号分别通过控制器的输入接口电路24送到控制器的A/D转换器转换成电脉冲信号，输入到CPU单片机进行数据比较和处理，将处理后的信号通过输出接口电路25输出到中频点火装置，从而控制高压脉冲点火的时间。本实用新型所述的信息的采样和处理均是在发动机工作整个过程中不断和连续进行的，其输出到中频点火装置的控制信号也是根据发动机实际工况不同而不断变化，从而起到根据实际工况控制点火的持续时间的效果。
本实用新型的点火装置是一个中频高压点火装置，由开关管T、中频脉冲信号发生器IC1、功率放大三极管G和辅助元器件电阻R、电容C以及高压脉冲点火线圈B1构成(参见图3)。所述开关管T的基极与控制器的信号输出端连接，其发射极与中频脉冲信号发生器IC1的输入端(4脚)连接，中频脉冲信号发生器IC1的输出端(3脚)通过一电阻R3与功率放大三极管G的基极连接，功率放大三极管G的集电极与高压脉冲点火线圈B1的初级连接，本实施例的功率放大三极管G为一达林顿管。为提高可靠性，还可在开关管T的集电极与高压脉冲点火线圈的另一端之间并接一稳压源IC2(例如型号7809)和一保护二极管D1。本实用新型的中频脉冲信号发生器IC1是一个典型的IC555振荡器，其2、6、7、8脚连接的是一个RC电路，由电阻R1、R2和电容C1构成，选择不同的R1、R2、C1的值，将决定振荡器不同的振荡频率范围，本实用新型选择R1、R2、C1的值使其振荡频率范围在1KHz～10KHz之间。本实用新型点火装置优先采用8KHz-10KHz的频率段，因为该段频率能可靠稳定地与火花塞的中频击穿放电特性相匹配。
由控制器输出的经数据处理后的信号是一个脉宽不等的脉冲信号，该脉冲信号的高电平使开关管T导通，控制中频脉冲信号发生器IC555振荡器输出相应频率的中频脉冲，该中频脉冲输出到功率驱动三极管G的基极，经功率驱动三极管功率放大后，驱动脉冲高压点火线圈高压点火。控制器输出的脉冲宽度就是控制点火应持续的时间。其工作过程是控制器输出的点火控制信号A经开关管T触发中频信号发生器IC1的第四脚，在其第三脚可输出与脉冲A同步间隙振荡的脉冲信号B，经大功率三极管G放大送入高压脉冲点火线圈B1的初级，在其次级可输出与B点同步的高压脉冲，使火花塞的中央电极与接地外壳间形成一连串高压击穿放电火花，其连续击穿放电的持续时间与控制器输出的点火控制信号同步一致。
当输入到中频信号发生器(第四脚)的电平是低电位时，中频信号发生器停止振荡，其第三脚无中频振荡输出。
所述的控制器可以输出一个信号控制一个点火装置，驱动一个汽缸动作，如图4所示。也可以同时输出多个信号分别控制多个点火装置，驱动多个汽缸动作。如图5所示。
从控制器输出的一个信号控制一个点火装置后可通过一与该点火装置的高压脉冲点火线圈输出端连接的分电器61，分别驱动多个汽缸动作。如图6所示。
本实用新型的工作原理控制器的CPU单片机根据各传感器器采集到的发动机转速负荷、曲轴位置以及节气门位置等信号，一方面在存贮器中查到对应的点火提前角和点火持续时间信号输入中频点火装置，中频点火装置按点火信号实现连续点火，在发动机全转速范围内，单片机不断根据各传感器反馈的动态参数变化、查找、比较计算后得到一个个最佳点火提前角值和对应的点火持续时间值，并与发动机当时的点火提前角进行比较，若不一致就输出点火提前角调整信号，将点火提前角和点火持续时间调整到最佳值。本实用新型控制最佳点火提前角的具体值，是通过发动机台架试验中确定的。试验中将发动机转速、负荷、外特性等曲线分成若干个小区，将最佳点火提前角值即在爆震区前沿呈非线性的曲线构成与转速相对应的点阵线，有试验确定的最佳点火时刻和点火信号持续时间，其值作为标准数据存入CPU的ROM存贮器中。在实际运转中，单片机对发动机进行每秒钟数百次的信息采样，并根据所需覆盖曲轴转角度值计算应持续点火的时间，其计算方法为当时转速最佳提前角度与上止点后所需覆盖的曲轴转角度之和，再除以当时同一转速时1毫秒时间所能覆盖的曲轴转角度。从而使发动机始终在最佳的点火时刻和对应的点火持续时间内运行。本实用新型整个操作由软件控制。
本实用新型能对发动机点火时刻提前角控制，同时对点火持续时间进行控制，在持续时间内由中频高压连续点火覆盖全转速范围内燃烧全行程所需的曲轴转角度恒定不变。由于中低转速点火持续时间的扩展，克服了传统低频单点火花和固定不变的点火时间不能重复点燃的缺陷，达到了净化燃烧、减排节能的实际效果。
以下是本实用新型的实际测试效果与国家标准的对照表，本表中所述的国家标准是从1995年起执行的标准(GB14761.5-93)
权利要求1.一种汽油机用恒定复盖曲轴转角的点火装置，其特征在于包括传感器、控制器和中频点火装置；所述的传感器包括与发动机连接的转速传感器、曲轴位置传感器和与化油器连接的节气门位置传感器；所述的控制器包括A/D转换器、CPU单片机、ROM存贮器和输入输出接口电路，并通过数据总线相互连接；所述的中频点火装置包括一中频脉冲信号发生器、开关管、功率驱动放大器以及高压脉冲点火线圈，中频脉冲信号发生器的输出端与功率驱动放大器的输入端连接，功率驱动放大器的输出端与高压脉冲点火线圈的初级连接；所述的从传感器接收的三种采样信号分别通过控制器的输入接口电路并经A/D转换器信号转换后输出到CPU单片机进行数据处理，处理后的信号控制开关管动作，并控制中频脉冲信号发生器发出与CPU单片机处理后的信号相同的脉冲信号，再通过功率驱动放大器信号放大后驱动高压脉冲点火线圈高压点火。
2.根据权利要求1所述的一种汽机用恒定复盖曲轴转角的点火装置，其特征在于，所述的中频点火装置的中频脉冲信号发生器的频率范围为1KHz～10KHz。
专利摘要本实用新型公开了一种汽油机用恒定覆盖曲轴转角的点火装置，其特征在于包括传感器、控制器和中频点火装置。从传感器接收的转速、曲轴位置、和节气门位置三种信号分别通过控制器的A/D转换器后输出到CPU单片机进行数据处理，然后控制开关管动作驱动高压脉冲点火线圈点火。本实用新型能根据发动机转速的不同情况有选择的延时点火时间并恒定覆盖曲轴转角。
文档编号F02P5/15GK2355121SQ9822568
公开日1999年12月22日 申请日期1998年11月19日 优先权日1998年11月19日
发明者吴雄良 申请人:吴雄良