[发明专利]汽油机提前角和点火能量双最优点火电路

说明书

本申请为分案，原申请名称：汽油机能量平衡点火电路及平衡控制方法;原申请 号:2012102313054;原申请日:2012-7-5。

技术领域

本方案属于内燃机点火技术领域，尤其涉及汽油机CDI直流点火电路。

背景技术

]点火器应在恰当时机以适当能量给发动机点火。CDI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。点火电压指储能电压经高压包后至火化塞的电压。本文或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，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。

发明内容

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。储能电压则会因 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，还导致电子电路负 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，改变现有技术对能量控制的粗放。

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，降低排放，降低器件温升。提高点火电路运行的可靠性。

电路组成方案见图1，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。