本發(fā)明涉及一種模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火方法及裝置，其應(yīng)用于小型內(nèi)燃式汽油發(fā)動機(jī)，如園林工具領(lǐng)域里的割草機(jī)、割灌機(jī)、綠籬機(jī)、油鋸等。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的小型汽油機(jī)用數(shù)字式點(diǎn)火器采用MCU為核心控制單元，根據(jù)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整相應(yīng)的點(diǎn)火角度。但由于在啟動過程中MCU穩(wěn)定正常工作需要一段時(shí)間，會出現(xiàn)汽油機(jī)不易啟動的現(xiàn)象；而且如果啟動控制不當(dāng)，極易造成誤觸發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種啟動快速、穩(wěn)定的模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火方法及裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火方法，先通過模擬觸發(fā)電路進(jìn)行模擬點(diǎn)火，等單片機(jī)供電穩(wěn)定后，單片機(jī)切斷模擬觸發(fā)電路，開始采集數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號并接通數(shù)字觸發(fā)電路，切換成數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火。

進(jìn)一步的，當(dāng)單片機(jī)供電穩(wěn)定后，繼續(xù)進(jìn)行N次模擬觸發(fā)點(diǎn)火，記錄發(fā)動機(jī)的累加運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值和第N次的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值等于預(yù)設(shè)圈數(shù)N時(shí)，切斷模擬觸發(fā)電路,當(dāng)經(jīng)過Tn/M時(shí)間后，開始采集數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號并接通數(shù)字觸發(fā)電路。

本發(fā)明還公開了一種模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，包括

單片機(jī)；

電容充電回路，對充電電容進(jìn)行充電，其包括充電線圈L1、二極管D1及充電電容C1；

可控硅Q1，用于控制充電電容C1進(jìn)行充放電；

數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號處理電路，與所述單片機(jī)相連，用于將所述充電線圈L1產(chǎn)生的電壓波形進(jìn)行處理形成數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號；

模擬觸發(fā)電路，連接所述可控硅Q1，用于控制所述充電電容C1的放電時(shí)刻；

數(shù)字觸發(fā)電路，連接所述單片機(jī)與所述可控硅Q1，用于控制充電電容C1的放電時(shí)刻；

本發(fā)明通過設(shè)置模擬觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)回路，在啟動初期先通過模擬信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，能快速進(jìn)行點(diǎn)火，只需拉動一圈即可啟動（觸發(fā)點(diǎn)火），等單片機(jī)供電穩(wěn)定后再切換成數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，轉(zhuǎn)換成數(shù)字觸發(fā)以后能夠獲得更精準(zhǔn)的點(diǎn)火角，保證發(fā)動機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，還包括

點(diǎn)火模式切換電路，連接所述單片機(jī)與所述模擬觸發(fā)電路，用于切斷所述模擬觸發(fā)電路；

監(jiān)測模塊，設(shè)于所述單片機(jī)內(nèi)，與所述模擬觸發(fā)電路相連，當(dāng)單片機(jī)供電穩(wěn)定時(shí)，監(jiān)測所述模擬觸發(fā)電路的模擬點(diǎn)火信號，并記錄最后一次觸發(fā)時(shí)的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；

信號采集模塊，設(shè)于所述單片機(jī)內(nèi)，連接所述數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號處理電路，根據(jù)所述監(jiān)測模塊記錄的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn來確定何時(shí)進(jìn)行采集所述數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號。

通過點(diǎn)火模式切換電路和監(jiān)測模塊，快速、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)模擬信號觸發(fā)點(diǎn)火模式到數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火模式的轉(zhuǎn)換；監(jiān)測模塊監(jiān)測模擬觸發(fā)電路的模擬點(diǎn)火信號，并通過定時(shí)器來記錄發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；該運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn是最后一次模擬觸發(fā)點(diǎn)火模式下的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期值；利用該運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn，信號采集模塊能準(zhǔn)確判斷何時(shí)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號的采集，相較于傳統(tǒng)數(shù)字觸發(fā)電路需要等待發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動好幾圈后才可以進(jìn)行采集，本發(fā)明能更快、更準(zhǔn)確的進(jìn)行采集信號，發(fā)動機(jī)啟動更快，能有效避免誤觸發(fā)。

進(jìn)一步的，所述模擬觸發(fā)電路與所述數(shù)字觸發(fā)回路之間設(shè)有隔離電路，用于隔離模擬觸發(fā)點(diǎn)火信號和數(shù)字觸發(fā)點(diǎn)火信號。隔離電路用于防止模擬觸發(fā)電路上的電壓過大時(shí)損壞單片機(jī)接口。

再進(jìn)一步的，還包括熄火電路，連接所述單片機(jī)與所述模擬觸發(fā)電路，用于切斷所述模擬觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路。該熄火電路通過一個(gè)開關(guān)即可同時(shí)控制模擬觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路。

進(jìn)一步的，還包括供電電路，與所述單片機(jī)相連，用于接收所述充電線圈產(chǎn)生的第一交流電壓波形P1和第二交流電壓波形P2，為單片機(jī)提供電源。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在啟動初期先通過模擬信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，能實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)行點(diǎn)火；等單片機(jī)供電穩(wěn)定后再切換成數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，轉(zhuǎn)換成數(shù)字觸發(fā)以后能夠獲得更精準(zhǔn)的點(diǎn)火提前角，保證發(fā)動機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的原理框圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的的觸發(fā)點(diǎn)火波形示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的模擬觸發(fā)點(diǎn)火和數(shù)字觸發(fā)點(diǎn)火控制切換流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

如圖5所示，一種模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火方法，先通過模擬觸發(fā)電路進(jìn)行模擬點(diǎn)火，等單片機(jī)供電穩(wěn)定后，單片機(jī)切斷模擬觸發(fā)電路，開始采集數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號并接通數(shù)字觸發(fā)電路，切換成數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火。本方法在啟動初期先通過模擬信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，能快速進(jìn)行點(diǎn)火，只需拉動一圈即可觸發(fā)點(diǎn)火，等單片機(jī)供電穩(wěn)定后再切換成數(shù)字信號觸發(fā)點(diǎn)火模式，轉(zhuǎn)換成數(shù)字觸發(fā)以后能夠獲得更精準(zhǔn)的點(diǎn)火提前角，保證發(fā)動機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。

具體的，從模擬點(diǎn)火切換至數(shù)字點(diǎn)火模式的過程中，為了能準(zhǔn)確、快速的判斷何時(shí)進(jìn)行數(shù)字觸發(fā)信號的采集，我們在當(dāng)單片機(jī)供電穩(wěn)定后，會繼續(xù)進(jìn)行N次模擬觸發(fā)點(diǎn)火，并記錄發(fā)動機(jī)的累加運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值和第N次的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值等于預(yù)設(shè)圈數(shù)N時(shí)，切斷模擬觸發(fā)電路,同時(shí)計(jì)時(shí)開始，當(dāng)定時(shí)器到達(dá)Tn/M（M可以是大于1的自然數(shù)，本實(shí)施例中優(yōu)選M=2）值時(shí)，開始采集數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號并接通數(shù)字觸發(fā)電路。該方法能在數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號第一次來臨時(shí)就能進(jìn)行精準(zhǔn)采集，能有效避免誤觸發(fā)。

如圖1、2所示，本發(fā)明還提供了一種模擬與數(shù)字互補(bǔ)控制的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括高壓帽11、高壓線12、控制電路13；鐵芯14、外殼15以及填充于外殼空隙處的環(huán)氧料16；

本發(fā)明的創(chuàng)新在于控制電路13的改進(jìn)，將具體闡述控制電路的改進(jìn)點(diǎn)，具體的，所述控制電路13包括

單片機(jī),主要用于數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、處理和轉(zhuǎn)換，其數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、處理和轉(zhuǎn)換均由相應(yīng)的控制程序來實(shí)現(xiàn)，可以通過市面上采購,具體的，于本實(shí)施例中，選取市面上購買的PIC12F系列單片機(jī)；

電容充電回路，其包括充電線圈L1、二極管D1及充電電容C1；該電容充電回路通過接收充電線圈L1產(chǎn)生的第三交流波形P對充電電容C1進(jìn)行充電；

可控硅Q1，用于控制充電電容C1進(jìn)行充放電，可控硅導(dǎo)通時(shí)，充電電容C1進(jìn)行放電，可控硅截止時(shí)，充電電容C1進(jìn)行充電；

數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號處理電路，與所述單片機(jī)相連，用于將所述充電線圈L1產(chǎn)生的第一交流電壓波形P1和第二交流電壓波形P2分別處理形成數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)波形P1＂和P2＂,以供所述單片機(jī)進(jìn)行信號采集;

模擬觸發(fā)電路，連接所述可控硅Q1的控制極，通過模擬觸發(fā)點(diǎn)火信號來驅(qū)動所述可控硅的導(dǎo)通或截止，繼而控制所述充電電容C1的放電時(shí)刻；

數(shù)字觸發(fā)電路，連接所述單片機(jī)與所述可控硅Q1的控制極，通過單片機(jī)內(nèi)部處理數(shù)據(jù)后，向數(shù)字觸發(fā)回路發(fā)送指令，數(shù)字觸發(fā)回路輸出數(shù)字觸發(fā)點(diǎn)火信號至所述可控硅的控制極，驅(qū)動可控硅的導(dǎo)通，繼而控制所述充電電容C1的放電時(shí)刻；

點(diǎn)火模式切換電路，連接所述單片機(jī)與所述模擬觸發(fā)電路，用于切斷所述模擬觸發(fā)電路；通過單片機(jī)內(nèi)部處理數(shù)據(jù)后，向點(diǎn)火模式切換電路發(fā)送指令，數(shù)字切換回路切斷所述模擬觸發(fā)電路，使得模擬觸發(fā)點(diǎn)火信號無法傳輸至所述可控硅的控制極；為了防止當(dāng)模擬觸發(fā)電路上的電壓過大時(shí)損壞單片機(jī)相應(yīng)接口，在所述模擬觸發(fā)電路與所述數(shù)字觸發(fā)回路之間設(shè)置隔離電路，用于隔離模擬觸發(fā)點(diǎn)火信號和數(shù)字觸發(fā)點(diǎn)火信號，具體的，在本實(shí)施例中，所述隔離電路包括二極管D3、D4；

監(jiān)測模塊，設(shè)于所述單片機(jī)內(nèi)，與所述模擬觸發(fā)電路相連，當(dāng)單片機(jī)供電穩(wěn)定時(shí)，監(jiān)測所述模擬觸發(fā)電路的模擬點(diǎn)火信號，并記錄最后一次觸發(fā)時(shí)的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；

信號采集模塊，設(shè)于所述單片機(jī)內(nèi)，連接所述數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號處理電路，根據(jù)所述監(jiān)測模塊記錄的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn來確定何時(shí)進(jìn)行采集所述數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號；從數(shù)字觸發(fā)波形P1＂和P2＂中選出有用的數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)波形P1＂，并記錄下當(dāng)下發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn+1，根據(jù)該周期計(jì)算得到轉(zhuǎn)速，查表計(jì)算得出相應(yīng)的點(diǎn)火延時(shí)時(shí)間，進(jìn)行數(shù)字觸發(fā)點(diǎn)火。

熄火電路，連接所述單片機(jī)與所述模擬觸發(fā)電路，用于切斷所述模擬觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路。該熄火電路通過一個(gè)開關(guān)即可同時(shí)控制模擬觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路。

供電電路，與所述單片機(jī)相連，用于接收所述充電線圈L1產(chǎn)生的第一交流電壓波形P1和第二交流電壓波形P2，為單片機(jī)提供電源。

具體的，如圖3所示，于本實(shí)施例中，提供了本發(fā)明其中一種電路原理圖；

所述電容充電回路包括充電線圈L1、二極管D1、充電電容C1、放電電阻R1、升壓變壓器T1、二極管D6和二極管D11；所述的升壓變壓器T1包括初級線圈L2和次級線圈L3；充電線圈L1的1端分別與二極管D1的陽極、二極管D6的陰極相連；可控硅Q1的陽極分別與二極管D1的陰極、充電電容C1的輸入端相連；放電電阻R1與充電電容C1并聯(lián)連接，充電電容C1的輸出端與初級線圈L2的1端相連，初級線圈L2的2端與次級線圈L3的2端相連后接地，次級線圈L3的1端用于接火花塞；二極管D6的陽極、可控硅Q1的陰極和二極管D11的負(fù)極均接地連接；二極管D11的正極與充電線圈L1的2端相連。

所述模擬觸發(fā)電路包括電阻R6、R2、R13、R5，二極管D2、D3，電容C2、C3和可控硅Q2。

電阻R6的一端與充電線圈L1的2端相連，電阻R6的另一端分別與接可控硅Q2的陽極、二極管D3的陽極相連；

可控硅Q2的控制極與陰極并聯(lián)電容C3后接地，二極管D2的陰極與充電線圈L1的1端相連，二極管D2的陽極通過電阻R13與電容C2的正極相連，電容C2的正極通過電阻R2與充電線圈L1的1端相連；電容C2的正極通過電阻R5與可控硅Q2的控制極相連；電容C2的負(fù)極接地。

圖3中，數(shù)字控制芯片U1為PIC12F系列單片機(jī)，包括8個(gè)引腳，分別為GP0、GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、VCC和VSS。單片機(jī)的供電電路包括二極管D7、電容C4、C5、C6，穩(wěn)壓二極管D8、D9和限流電阻R8。穩(wěn)壓二極管D8的穩(wěn)壓值要大于穩(wěn)壓二極管D9的穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓二極管D9的穩(wěn)壓值不能超過數(shù)字控制芯片U1的最大工作電壓值。

數(shù)字觸發(fā)基準(zhǔn)信號處理電路包括電阻R11、R12，穩(wěn)壓二極管D13和電容C7；

數(shù)字點(diǎn)火觸發(fā)電路包括電阻R7、二極管D4、

點(diǎn)火模式切換電路包括電阻R10、二極管D5；

熄火電路包括二極管D10、D14，電阻R9，穩(wěn)壓二極管D12和熄火開關(guān)S1；所述熄火電路在模擬觸發(fā)點(diǎn)火階段，如果熄火開關(guān)S1閉合，則模擬點(diǎn)火觸發(fā)信號C將直接通過二極管D14和熄火開關(guān)S1接地，關(guān)閉模擬觸發(fā)點(diǎn)火功能；在正常數(shù)字控制階段，則通過檢測數(shù)字控制芯片U1的GP5口來判斷是否輸出點(diǎn)火信號。

所述電容充放電點(diǎn)火電路在發(fā)動機(jī)磁電機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn)一圈過程中，經(jīng)二極管D1、D6、D11整流作用在充電線圈L1的1端感應(yīng)生成A交流單波P，在充電線圈L1的2端感應(yīng)生成B交流雙波P1、P2。

在感應(yīng)時(shí)間順序上先來B交流雙波P1，然后A交流單波P，最后B交流雙波P2；

B交流雙波P1、P2通過二極管D7對單片機(jī)供電電路充電；在B交流雙波P1來到時(shí)，P1經(jīng)電阻R6和二極管D3觸發(fā)可控硅Q1導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)在數(shù)字控制芯片U1未正常工作時(shí)的模擬觸發(fā)點(diǎn)火功能；在A交流單波P來到時(shí)，通過二極管D1對充電電容C1充電蓄能；同時(shí)A交流單波P通過電阻R2對電容C2充電，到達(dá)預(yù)先設(shè)定的一定電壓值后觸發(fā)可控硅Q2導(dǎo)通，此時(shí)關(guān)斷模擬點(diǎn)火觸發(fā)功能；在A交流單波P回落過程中，電容C2逐步通過電阻R4和二極管D2放電；在B交流雙波P2來到時(shí)，在P2正向電壓和電容C2的儲能作用下，可控硅Q2仍繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)，以防止交流雙波P2的誤觸發(fā)，直等電容C2放電完成，且交流雙波P2回落后可控硅Q2才完全關(guān)斷，確保只觸發(fā)B交流雙波P1。

當(dāng)單片機(jī)供電穩(wěn)定后，要開始準(zhǔn)備進(jìn)行切換，切換之前，先保證繼續(xù)進(jìn)行N次的模擬觸發(fā)點(diǎn)火模式的進(jìn)行，并對發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期值進(jìn)行記錄；具體的，數(shù)字控制芯片U1控制GP0口先輸出低電平， GP4口配置為輸入狀態(tài)，監(jiān)測模塊開始監(jiān)測模擬點(diǎn)火觸發(fā)信號C；當(dāng)檢測到模擬點(diǎn)火觸發(fā)波形C的P1’波來到時(shí)，數(shù)字控制芯片U1的GP4口檢測到高電平，則開啟16位定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，直等到下一個(gè)模擬點(diǎn)火觸發(fā)波形C的P1’波來到，關(guān)斷定時(shí)器T1，再重新開啟定時(shí)器T1，如此循環(huán)，記錄下累加啟動運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值S，當(dāng)該啟動運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)值S到達(dá)設(shè)定值N時(shí)，記錄下第N次的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期Tn；同時(shí)，單片機(jī)通過對GP0口輸出高電平，通過點(diǎn)火模式切換電路使得可控硅Q2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)模擬觸發(fā)點(diǎn)火功能的關(guān)斷；然后，GP4口被配置為輸出狀態(tài)，輸出低電平，此時(shí)，同時(shí)關(guān)斷模擬和數(shù)字觸發(fā)功能，等待充電電容C1進(jìn)行充電；

而當(dāng)模擬觸發(fā)點(diǎn)火功能的關(guān)斷時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的值為Tn/2 時(shí)，開始進(jìn)行信號采集；具體的，通過將GP2口配置為外部上升沿觸發(fā)中斷功能，對觸發(fā)基準(zhǔn)波形D進(jìn)行檢測，對觸發(fā)基準(zhǔn)波形D的P1”進(jìn)行采集，并根據(jù)記錄的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)第S+1次時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期來查表計(jì)算得到所需的點(diǎn)火延時(shí)值。單片機(jī)通過GP4口，經(jīng)電阻R7和二極管D4輸出數(shù)字點(diǎn)火信號，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)啟動模擬觸發(fā)點(diǎn)火到正常運(yùn)行數(shù)字點(diǎn)火控制的切換，切換過程的流程框圖見圖5所示；二極管D3、D4起到了隔離模擬觸發(fā)點(diǎn)火信號和數(shù)字點(diǎn)火信號的作用。

顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。