CN1008465B - 使用微处理器的内燃机提前角点火变化装置 - Google Patents

Abstract

使用微处理器的内燃机提前角点火变化装置，在驱动轴每转一圈时，依次将相当于最大和最小提前角的第一和第二信号送至微处理器，在第一信号到达时，微处理器计算可以根据所述第一信号和前转的第二信号之间经过的时间得到的提前角数据，该数据是单位时间内驱动轴转数和发动机供料调整元件位置的函数，微处理器以此计算出的提前角命令点火；为可靠性和安全性起见，第二信号使微处理器的输出禁止将同一微处理器置初值。

Description

本发明涉及的是可控制点火的内燃机用点火提前角变化装置，其中，点火是由微处理器控制进行的。

众所周知，控制点火的发动机，无论是四冲程或二冲程，为了操作需要，在压缩冲程时，火花塞在相对于上死点的某提角，应确保点燃燃料混合物。

又知，为了得到发动机的最佳效能，每次都必须有一适当的提前角数值。根据此观念工作的设备分为简单型和完整型。在简单型的点火提前角控制设备中，是以机械的变化实施控制并以离心或气动方式驱动;而完整型则使用微处理器控制的设备。后者根据发动机的两个操作参数，即所需负载和转速，在存储器存储的图表中，选择于此情况下的最佳点火提前角。

目前所知的使用微处理器的点火提前角变化装置，在理论上是行得通的，然而，在实际使用中，却表明其操作可靠性和确定性不良。

例如，触发微处理器的电平就可导致混乱从而引起故障。

本发明的目的，在于提供一种点火提前角变化装置，该装置用于内燃机，使用了微处理器，具有高度操作可靠性和确定性的特点。

通过提供用于内燃机的点火提前角变化装置，可以实现该目的，这种装置配有在最小进料位置和最大进料位置之间进行操作的供料器，驱动轴，以及至少一个点火火花塞。该装置将高电压以提前角供给火花塞，而该提前角是单位时间内驱动轴转数以及供料器位置的函数，其特征包括：

一连接到驱动轴的发生器，每一火花塞，在驱动轴每转时顺次产生第一和第二信号，该第一和第二信号分别指定了最大和最小点火提前角;

一分离器，与发生器相连，将第一和第二信号分离并将它们送至两对应不同的输出端;

一检测装置，在供料调整元件的位置，将供料调整器位置数值转换成电量;

一微处理器，带有一CPU，该微处理器包括第一和第二计数器;并且有存储器，存储器中含有CPU的计算程序以及提前角数据，该提前角数据是供料调整元件的位置以及单位时间内驱动轴转数的函数;所述CPU与存储器彼此相连并连到检测装置，该CPU具有第一中断输入，连接于和第一信号有关的分离器输出，第一计数器通过它由第一信号停止，该第一计数器提供在第一信号和前转的第二信号之间的计数数据，该计数数据相当于每单位时间的驱动轴转数，该CPU还有第二复位输入，它与和第二信号有关的分离器的输出相连，借此将该CPU置初值，使微处理器的输出截止，而CPU的第二计数器被预置，该CPU可由第一计数器计算每单位时间的转数数据，并由检测装置计算发动机供料调整元件的位置数据，而由存储器得到相对应的提前角数据;且以第二计数器计数的相对应提前时间，命令发出引导信号;

一高电压发生器，与微处理器的该引导输出相连，适于依照该引导信号的命令，供应高电压给火花塞。

为了更为明瞭本发明的特性与优点起见，特以附图说明非限制性的实施方案如下，图中简略表示本发明点火提前角变化装置，可用于单缸控制点火的内燃机，例如小型摩托车的汽化器供料的发动机。

图示的变化装置具有发生器10，它可在内燃机驱动轴的每转依次产生某一符号的第一脉冲信号I₁和相反符号的第二脉冲信号I₂。发生器10包括牢固联结于驱动轴并随之转动的磁性飞轮11，沿周边有一磁铁12。在驱动轴每转中，磁铁12经过线圈13，从而在其内感应了一对符号相反的（电压）脉冲信号I₁和I₂。

线圈13与分离器14相连，它将两脉冲信号I₁和I₂分离并将它它们送至相应的不同输出端。

分离器14与微处理器15相连。

微处理器实质上包括CPU16，含有第一和第二计数器，由一方框17表示的存储器，输入/输出单元18和定时器19。所有这些组件均相互连接。

分离器14的两个输出分别连至微处理器的两个相应的输入端，从而与CPU16相连。尤其是，与脉冲信号I₁有关的分离器14的输出，与微处理器的“中断”输入20相连，而与脉冲信号I₂有关的分离器14的另一输出连至CPU的“复位”输入21。

当第一脉冲信号I₁到达中断输入20时，微处理器15内会发生如下动作。

-停止CPU16的第一计数器;

-启动定时器19，而且

-开始CPU16的第二计数器的减缩率。

当第二脉冲信号I₂到达复位输入21时，微处理器15内会发生如下动作：

-CPU被启动;

-微处理器输出禁止;

-该CPU16的第二计数器被复位;

-启动该CPU16的第一计数器。

输入/输出单元18和定时器19与外部延迟电路相连。延迟电路包括线圈22和电容器23。线圈22内侧有活动磁铁心24在运转，该铁心24是由控制输送燃料混合物至发动机燃烧室的汽化器阀构成的发动机供料调整元件所驱动的。

在图示的实施方案中，该阀为闸阀25，它可在汽化器本体26内， 依箭头F所示的方向双向运动，以控制通过和发动机燃烧室相通的本体26的管道27的混合物;阀25牢固地连接在铁心24上，所以阀沿其自有轴线移动，相当于铁心沿其在线圈22内的自有轴线等量移动。如本技术领域的技术人员所知，铁心24在线圈22内的位置变化，相当于该延迟电路的磁阻变化。分

分离器14的两输出还与触发器28的输入相连。与脉冲信号I₂有关的分离器14的输出还与“或”门29的输入相连。

“或”门29的另一输入，与微处理器15的输入/输出单元18的输出相连。

触发器28的输出和“或”门29的输出，分别和“与”门30的两输入端相连。

门30的输出连至缓冲器31的输入。缓冲器的输出又与电容放电的高压发生器32相连，该发生器32可对单缸发动机的一火花塞33供电（发生器32为虚线围绕的方框部分）。

微处理器15是利用同一飞轮磁铁11，经另一电枢（与线圈B分离）反馈，该电枢将电压信号通过一整流器-稳定器送至微处理器。

以上说明提前角控制设备的工作方式：

如上所述，磁铁12放置于和驱动轴有一相对角度的位置，使线圈B内感应的脉冲信号I₁和I₂限定一时间间隔，在此期间，必须发生点火，使脉冲信号I₁相当于最大提前角，而脉冲信号I₂相当于最小提前角。

如前所述，存储器17内含有CPU16的程序，和提前角数据，而该提前角数据是单位时间内驱动轴转数和阀25位置的函数，其形式如后详述。

当驱动轴连同磁性飞轮11开始稳定转动时，在磁铁12对应线圈13通过之处，便产生了第一对脉冲信号I₁和I₂。脉冲信号I₁复位 和启动定时器，而脉冲信号I₂启动CPU16，使微处理器输出禁止，预置第二计数器以单元17所得数据，并启动第一计数器。

在磁铁12连续对应线圈B通过时，连续的成对脉冲信号I₁和I₂便引起如下动作。

第一计数器的操作为同样的脉冲信号I₁所中断，相当于每单位时间内驱动轴转数的数据被存入同样计数器内;对输入/输出单元18发命令以脉冲信号送至上述延迟电路并使定时器19复位和启动。该脉冲信号（如图中箭头所示）从单元18处起，沿电路进行并返回到定时器19才停止。由定时器19产生的延迟时间信号，正如精通本技术领域的人们所知，是电路磁阻的函数，它作为与线圈22有关的铁心24的位置及因此为阀25的调整位置的函数而变。因而，在定时器19的寄存器中，所存储的数据相当于阀25的位置，或发动机供料调整元件的位置。

与此同时，通过第二计数器递减，单元16决定必须产生电火花的瞬时时刻，在该时刻，对单元18给予命令以便将驱动脉冲信号送到发生器32。

该命令脉冲信号通过门29和30及缓冲器31，以适当的功率到达发生器32。命令信号通过门30是由脉冲信号I₁特许的，后者通过触发器28启动门30。

如果微处理器因故不能提供任何命令信号，则可以最小提前角通过脉冲信号I₂确保点火，该信号I₂通过门29、30（由脉冲信号I₁触发门30）和缓冲器31，引导发生器32。当脉冲信号I₂到达时，单元16被启动且输出禁止。单元16本身即在存储器17中“读”出提前角数据，该数据与相当于单位时间内驱动轴转数和阀25的位置的两项数据有关，而且，单元16将该数据装入第二计数器;此后，单元16启用第一计数器，也考虑到引起前次操作的计算时间。

脉冲信号I₂通过触发器28（显然有一小延迟）去激励门30。

在驱动轮的连续转动中，上述作用被一再重复。

我们强调这一事实，即微处理器15的类型在市场上有售，故对其结构和操作过程不予赘述。

根据本发明所述的提前角变化装置，有数项优点。

首先，具有高度操作可靠性和确定性。

事实上，如前所述，以微处理器15不操作的情况而言，最小提前角的命令信号在任何情况下始终送到高压发生器32。

此外，在一对脉冲信号和顺次的一对脉冲信号之间，由于脉冲信号I₂的影响，不可能有误启动信号到达高压发生器32，因而不可能发生电火花点火，其中，微处理器15的输出被禁止，进而30也被禁止。

始终由于脉冲信号I₂的效果，如果因任何干扰使微处理器15“失灵”，则其正确操作会在驱动轴每转时存储;脉冲信号I₂在送至微处理器复位输入时，则在驱动轴每转准确地启动微处理器15。

应该指出的是，上述一切均可由极简单的结构制成。

使用上述延迟电路以检测发动机供料调整元件的位置，有助于简化变化装置的结构。

在使用微处理器的已知提前角变化装置中，如不进行模-数（A-D）转换，则在微处理器和发动机供料调整元件的转换器之间，通过模-数转换器可发生“对话”，但这显然会使提前角变化装置的构造和操作复杂化。

显而易见，本实施方案不会限制可能有其他的实施方案和/或另外的特点。

上述装置尚可进一步简化，如取消触发器28、门30，以及由分离器14与二输出的有关接头，而不会过分损及该装置的可靠性。

在图示的具体实施方案中，延迟电路线圈的活动铁心，是由汽化器 的闸阀所驱动的，但很显然，该铁心还可用已知技术手段，直接或间接利用任何型式的发动机供料调整元件来驱动。

还可设计出在驱动轴每转中，可依次发生成对脉冲信号，或具有同样效果的其他种类信号的发生器。

显然，若本发明变化装置应用于多气缸内燃机，即具有多个火花塞，则在驱动轴每转中，必须对每一火花塞发出相应的一对最小提前角和最大提前角信号，并进行上述计算操作。在这种情况下，必须改变发生器，以便能供给成对信号系列，并改变微处理器及其连接的电路，从而可以一适当的提前角，依正确顺序将高电压供至火花塞，这些，对于本技术领域的熟练工作人员而言是并不困难的。

Claims (8)

1、内燃机用点火提前角变化装置，配有在最小供料位置和最大供料位置之间操作的供料单元，驱动轴，以及至少一个点火火花塞，该装置以一个提前角将高电压供给火花塞，该提前角是单位时间内驱动轴转数和供料单元位置的函数，其特征包括：

一联接于驱动轴的发生器，在驱动轴每转中经过火花塞依次发生第一和第二信号，所述一对信号分别限定最大和最小点火提前角；

一联接于发生器的分离器，将第一和第二信号分离并将它们于两相应不同的输出端送出；

一位于供料调整元件位置处的检测装置，将供料调整器的位置转变成电量；

一具有CPU的微处理器，包括第一和第二计数器，并有存储器，该存储内含有CPU的计算程序及提前角数据，该数据为每单位时间的驱动轴转数和供料调整元件位置的函数，所述CPU和存储器彼此相连，并连至该检测装置，该CPU具有第一中断输入，与同第一信号有关的分离器输出相连，通过它利用第一信号来停止第一计数器，该第一计数器供应第一信号与前转第二信号之间的计数数据，该计数数据相当于每单位时间的驱动轴转数，所述CPU还有第二复位输入，与和第二信号有关的分离器输出相连，借此启动CPU，使微处理器输出禁止，而CPU的第二计数器被予置，CPU通过第一计数器计算每单位时间的转数数据，并通过检测装置计算发动机供料调整元件的位置数据，以便从存储器中获得相应的提前角数据；并且以第二计数器计数的相对应提前时间，命令发出引导信号；

一高压发生器，与微处理器的引导输出相连，用于根据引导信号的命令，提供高压给火花塞。

2、如权利要求1的提前角变化装置，其特征是所述的检测装置包括延迟电路，连接于该微处理器的输出和输入，该延迟电路包括一线圈和电容器，一可随与所述线圈相连的发动机供料调整元件活动的磁铁芯，在微处理器内有一定时器，该CPU经有关的微处理器输出将信号送至延迟电路，并由定时器计算延迟时间，该信号借此回到有关的微处理器输入，所述的延迟时间是供料调整元件的位置的函数。

3、如上述权利要求1的提前角变化装置，其特征是，所述第一和第二信号发生器包括固定随驱动轴转动的磁性飞轮，磁性飞轮本身带有一磁铁，在驱动轮每转时，磁铁与连接于分离器的固定线圈相关联以便产生一对构成第一和第二信号的脉冲信号。

4、如上述权利要求1的提前角变化装置，其特征是，与第二信号有关的分离器输出也与高压发生器相连以便命令其在驱动轴每转时以最小提前角将高电压供给火花塞。

5、如前述权利要求1的提前角变化装置，其特征是，与第一信号有关的分离器输出通过一触发器和一个与门与高压发生器相连，从而使微处理器根据所述第一信号的命令引导输出。

6、根据权利要求4的提前角变化装置，其特征是，与第一信号有关的分离器输出通过一触发器和一个与门与高压发生器相连，从而使所述微处理器根据所述第一信号的命令引导输出并使与第二信号有关的分离器输出和高压发生器相连。

7、根据权利要求6的提前角变化装置，其特征是，与第二信号有关的分离器输出与所述触发器相连，并通过一个或门与所述与门相连，其中，微处理器引导输出通过所述或门与所述与门相连。

8、根据权利要求2的装置，其特征是，该发动机供料调整元件是一汽化器阀，它与磁铁芯相连。