專利名稱：汽油機用恒定覆蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種點火裝置，尤其涉及一種汽油機用恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的持續(xù)點火的裝置。
迄今為止，發(fā)動機點火的方式主要是白金有觸點點火和電子無觸點點火兩種。雖然都能起到使發(fā)動機獲取點火能量的效果，但都存在如下缺點1、白金有觸點點火每次點火僅一次擊穿放電點火時間短(1.5ms左右)，且持續(xù)時間恒定，這樣在高轉(zhuǎn)速時尚能復蓋上止點后的一定的曲軸轉(zhuǎn)角度。隨著轉(zhuǎn)速下降，它所復蓋的與燃燒行程相對應(yīng)的上止點后的曲軸轉(zhuǎn)角度就愈來愈小，甚至在正時點火后僅維持到上止點前或稍后就結(jié)束了點火過程，因而造成在中低轉(zhuǎn)速、怠速、啟動轉(zhuǎn)速時，由于點火持續(xù)時間太短，不能伺服燃燒過程，導致過早缺火的故障缺陷。同時在引燃到上止點時，隨著活塞下行減壓降溫以及缸壁散熱面積的不斷增大，燃溫急劇下降，使已燃混合氣因缺火和燃溫下降而導致燃燒不完全致使CO、HC、NOX急劇增加。
2、無觸點點火主要是脈沖高壓點火，有高頻、低頻電子點火，例如中國專利CN2197475Y、CN1123882A及CN2260989Y、CN2236552Y等公開的點火器，還有采用微機控制點火的裝置等，雖然在點火能量上和點火次數(shù)有所增加，但點火的持續(xù)時間仍是固定不變的，因此仍然存在上述點火不能復蓋全部曲軸轉(zhuǎn)角，引起燃燒不完全的敝病。
3、無觸點點火的高頻電子點火，例如中國專利CN1037869C公開的“一種高頻電子點火器的控制電路”，雖然能延長一定的點火持續(xù)時間，但由于受電路中的固定占空比電路的局限，在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)、不同轉(zhuǎn)速條件下，其所能覆蓋曲軸轉(zhuǎn)角度狹窄，無法使上止點后所覆蓋的與燃燒行程相對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角度保持相等和恒定不變；尤其高頻電子點火，現(xiàn)有的火花塞不具備高頻擊穿放電的特性，與火花塞的擊穿放電特性不相匹配，因而高頻頻率越高，其弧光放電現(xiàn)象越嚴重，而能量的損耗又使實際擊穿放電點火的效果愈差，因此實際使用效果不好。
本實用新型的目的就是為了克服目前點火器在使用中效果不佳的缺點，而提出的一種能根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不同情況有選擇的延長點火時間并恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種汽油機用恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置，其特征在于包括傳感器、控制器和中頻點火裝置；所述的傳感器包括與發(fā)動機連接的轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸位置傳感器和與化油器連接的節(jié)氣門位置傳感器；所述的控制器包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU單片機、ROM存貯器和輸入輸出接口電路，并通過數(shù)據(jù)總線相互連接；所述的中頻點火裝置包括一中頻脈沖信號發(fā)生器、開關(guān)管、功率驅(qū)動放大器以及高壓脈沖點火線圈，中頻脈沖信號發(fā)生器的輸出端與功率驅(qū)動放大器的輸入端連接，功率驅(qū)動放大器的輸出端與高壓脈沖點火線圈的初級連接；所述的從傳感器接收的三種采樣信號分別通過控制器的輸入接口電路并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換后輸出到CPU單片機進行數(shù)據(jù)處理，處理后的信號控制開關(guān)管動作，并控制中頻脈沖信號發(fā)生器發(fā)出與CPU單片機處理后的信號相同的脈沖信號，再通過功率驅(qū)動放大器信號放大后驅(qū)動高壓脈沖點火線圈高壓點火。
由于本實用新型采取了以上的措施，其產(chǎn)生的優(yōu)點是明顯的1、采用CPU控制點火，能對每一最佳點火提前角輸出的點火信號進行有選擇的延時，根據(jù)所需復蓋曲軸轉(zhuǎn)角度值進行計算持續(xù)點火的時間，使所設(shè)定的點火持續(xù)時間復蓋上止點后曲軸轉(zhuǎn)角度在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)且在不同轉(zhuǎn)速下始終保持相等并恒定不變。
2、由CPU控制的中頻持續(xù)點火，大大加強了電子轟擊氧分子的機率，極大的提高了空氣中基態(tài)氧轉(zhuǎn)化為高能量的單線態(tài)氧和臭氧的轉(zhuǎn)換率，加速了燃油中烴類分子的氧化合反應(yīng)，顯著提高了燃油和氧能量的利用率；而且，燃燒速度的加快使混合氣在上止點后60°角內(nèi)的推力角和后燃區(qū)的燃燒量劇增，增加了動力，并使發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速時都能獲得穩(wěn)定的燃燒溫度，提高了發(fā)動機的熱能利用率。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖進一步給出。


圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型控制器的電原理圖；圖3是本實用新型中頻點火裝置電原理圖4是本實用新型實施例之一示意圖；圖5是本實用新型實施例之二示意圖；圖6是本實用新型實施例之三示意圖。
請參閱附圖；本實用新型一種汽油機用恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置，包括傳感器1、控制器2、中頻點火裝置3。傳感器1包括與發(fā)動機4連接的轉(zhuǎn)速傳感器11、曲軸位置傳感器12以及與化油器5連接的節(jié)氣門位置傳感器13。所述傳感器可以是磁電感應(yīng)式傳感器，也可以是霍爾效應(yīng)傳感器或是光電傳感器，本實用新型的三個傳感器均采用光電傳感器。所述控制器2(參見圖2)包括A/D轉(zhuǎn)換器21、CPU單片機22、ROM存貯器23和輸入輸出接口電路24、25，采用數(shù)據(jù)總線相互連接。本實施例的CPU單片機22采用汽車專用的CPU單片機，并且，為提高抗外界干擾而采用帶有A/D轉(zhuǎn)換器和ROM存貯器的CPU單片機，并有一個恒定電壓電源26專門提供CPU工作。發(fā)動機工作時，從轉(zhuǎn)速傳感器11、曲軸位置傳感器12和節(jié)氣門位置傳感器13分別獲得轉(zhuǎn)速信號N、曲軸位置信號M以及0～5V的電壓信號V，該三種采樣信號分別通過控制器的輸入接口電路24送到控制器的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，輸入到CPU單片機進行數(shù)據(jù)比較和處理，將處理后的信號通過輸出接口電路25輸出到中頻點火裝置，從而控制高壓脈沖點火的時間。本實用新型所述的信息的采樣和處理均是在發(fā)動機工作整個過程中不斷和連續(xù)進行的，其輸出到中頻點火裝置的控制信號也是根據(jù)發(fā)動機實際工況不同而不斷變化，從而起到根據(jù)實際工況控制點火的持續(xù)時間的效果。
本實用新型的點火裝置是一個中頻高壓點火裝置，由開關(guān)管T、中頻脈沖信號發(fā)生器IC1、功率放大三極管G和輔助元器件電阻R、電容C以及高壓脈沖點火線圈B1構(gòu)成(參見圖3)。所述開關(guān)管T的基極與控制器的信號輸出端連接，其發(fā)射極與中頻脈沖信號發(fā)生器IC1的輸入端(4腳)連接，中頻脈沖信號發(fā)生器IC1的輸出端(3腳)通過一電阻R3與功率放大三極管G的基極連接，功率放大三極管G的集電極與高壓脈沖點火線圈B1的初級連接，本實施例的功率放大三極管G為一達林頓管。為提高可靠性，還可在開關(guān)管T的集電極與高壓脈沖點火線圈的另一端之間并接一穩(wěn)壓源IC2(例如型號7809)和一保護二極管D1。本實用新型的中頻脈沖信號發(fā)生器IC1是一個典型的IC555振蕩器，其2、6、7、8腳連接的是一個RC電路，由電阻R1、R2和電容C1構(gòu)成，選擇不同的R1、R2、C1的值，將決定振蕩器不同的振蕩頻率范圍，本實用新型選擇R1、R2、C1的值使其振蕩頻率范圍在1KHz～10KHz之間。本實用新型點火裝置優(yōu)先采用8KHz-10KHz的頻率段，因為該段頻率能可靠穩(wěn)定地與火花塞的中頻擊穿放電特性相匹配。
由控制器輸出的經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的信號是一個脈寬不等的脈沖信號，該脈沖信號的高電平使開關(guān)管T導通，控制中頻脈沖信號發(fā)生器IC555振蕩器輸出相應(yīng)頻率的中頻脈沖，該中頻脈沖輸出到功率驅(qū)動三極管G的基極，經(jīng)功率驅(qū)動三極管功率放大后，驅(qū)動脈沖高壓點火線圈高壓點火?？刂破鬏敵龅拿}沖寬度就是控制點火應(yīng)持續(xù)的時間。其工作過程是控制器輸出的點火控制信號A經(jīng)開關(guān)管T觸發(fā)中頻信號發(fā)生器IC1的第四腳，在其第三腳可輸出與脈沖A同步間隙振蕩的脈沖信號B，經(jīng)大功率三極管G放大送入高壓脈沖點火線圈B1的初級，在其次級可輸出與B點同步的高壓脈沖，使火花塞的中央電極與接地外殼間形成一連串高壓擊穿放電火花，其連續(xù)擊穿放電的持續(xù)時間與控制器輸出的點火控制信號同步一致。
當輸入到中頻信號發(fā)生器(第四腳)的電平是低電位時，中頻信號發(fā)生器停止振蕩，其第三腳無中頻振蕩輸出。
所述的控制器可以輸出一個信號控制一個點火裝置，驅(qū)動一個汽缸動作，如圖4所示。也可以同時輸出多個信號分別控制多個點火裝置，驅(qū)動多個汽缸動作。如圖5所示。
從控制器輸出的一個信號控制一個點火裝置后可通過一與該點火裝置的高壓脈沖點火線圈輸出端連接的分電器61，分別驅(qū)動多個汽缸動作。如圖6所示。
本實用新型的工作原理控制器的CPU單片機根據(jù)各傳感器器采集到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速負荷、曲軸位置以及節(jié)氣門位置等信號，一方面在存貯器中查到對應(yīng)的點火提前角和點火持續(xù)時間信號輸入中頻點火裝置，中頻點火裝置按點火信號實現(xiàn)連續(xù)點火，在發(fā)動機全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，單片機不斷根據(jù)各傳感器反饋的動態(tài)參數(shù)變化、查找、比較計算后得到一個個最佳點火提前角值和對應(yīng)的點火持續(xù)時間值，并與發(fā)動機當時的點火提前角進行比較，若不一致就輸出點火提前角調(diào)整信號，將點火提前角和點火持續(xù)時間調(diào)整到最佳值。本實用新型控制最佳點火提前角的具體值，是通過發(fā)動機臺架試驗中確定的。試驗中將發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、外特性等曲線分成若干個小區(qū)，將最佳點火提前角值即在爆震區(qū)前沿呈非線性的曲線構(gòu)成與轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的點陣線，有試驗確定的最佳點火時刻和點火信號持續(xù)時間，其值作為標準數(shù)據(jù)存入CPU的ROM存貯器中。在實際運轉(zhuǎn)中，單片機對發(fā)動機進行每秒鐘數(shù)百次的信息采樣，并根據(jù)所需覆蓋曲軸轉(zhuǎn)角度值計算應(yīng)持續(xù)點火的時間，其計算方法為當時轉(zhuǎn)速最佳提前角度與上止點后所需覆蓋的曲軸轉(zhuǎn)角度之和，再除以當時同一轉(zhuǎn)速時1毫秒時間所能覆蓋的曲軸轉(zhuǎn)角度。從而使發(fā)動機始終在最佳的點火時刻和對應(yīng)的點火持續(xù)時間內(nèi)運行。本實用新型整個操作由軟件控制。
本實用新型能對發(fā)動機點火時刻提前角控制，同時對點火持續(xù)時間進行控制，在持續(xù)時間內(nèi)由中頻高壓連續(xù)點火覆蓋全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)燃燒全行程所需的曲軸轉(zhuǎn)角度恒定不變。由于中低轉(zhuǎn)速點火持續(xù)時間的擴展，克服了傳統(tǒng)低頻單點火花和固定不變的點火時間不能重復點燃的缺陷，達到了凈化燃燒、減排節(jié)能的實際效果。
以下是本實用新型的實際測試效果與國家標準的對照表，本表中所述的國家標準是從1995年起執(zhí)行的標準(GB14761.5-93)
權(quán)利要求1.一種汽油機用恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置，其特征在于包括傳感器、控制器和中頻點火裝置；所述的傳感器包括與發(fā)動機連接的轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸位置傳感器和與化油器連接的節(jié)氣門位置傳感器；所述的控制器包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU單片機、ROM存貯器和輸入輸出接口電路，并通過數(shù)據(jù)總線相互連接；所述的中頻點火裝置包括一中頻脈沖信號發(fā)生器、開關(guān)管、功率驅(qū)動放大器以及高壓脈沖點火線圈，中頻脈沖信號發(fā)生器的輸出端與功率驅(qū)動放大器的輸入端連接，功率驅(qū)動放大器的輸出端與高壓脈沖點火線圈的初級連接；所述的從傳感器接收的三種采樣信號分別通過控制器的輸入接口電路并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換后輸出到CPU單片機進行數(shù)據(jù)處理，處理后的信號控制開關(guān)管動作，并控制中頻脈沖信號發(fā)生器發(fā)出與CPU單片機處理后的信號相同的脈沖信號，再通過功率驅(qū)動放大器信號放大后驅(qū)動高壓脈沖點火線圈高壓點火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽機用恒定復蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置，其特征在于，所述的中頻點火裝置的中頻脈沖信號發(fā)生器的頻率范圍為1KHz～10KHz。
專利摘要本實用新型公開了一種汽油機用恒定覆蓋曲軸轉(zhuǎn)角的點火裝置，其特征在于包括傳感器、控制器和中頻點火裝置。從傳感器接收的轉(zhuǎn)速、曲軸位置、和節(jié)氣門位置三種信號分別通過控制器的A/D轉(zhuǎn)換器后輸出到CPU單片機進行數(shù)據(jù)處理，然后控制開關(guān)管動作驅(qū)動高壓脈沖點火線圈點火。本實用新型能根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不同情況有選擇的延時點火時間并恒定覆蓋曲軸轉(zhuǎn)角。
文檔編號F02P5/15GK2355121SQ9822568
公開日1999年12月22日 申請日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月19日
發(fā)明者吳雄良 申請人:吳雄良