CN101576042A

CN101576042A - 汽车电子点火控制器

Info

Publication number: CN101576042A
Application number: CNA2009101170386A
Authority: CN
Inventors: 罗延阁
Original assignee: BENGBU SAIHUA ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BENGBU SAIHUA ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2009-11-11

Abstract

汽车电子点火控制器，包括单片机及与单片机连接的输入接口电路，其兼容多种点火控制输入信号，用于将点火控制输入信号传送给所述单片机。还有与单片机连接的标志选择电路，其用于确定点火控制输入信号来源。还有与单片机连接的输出驱动电路，用于驱动点火线圈实施点火控制。具有能与多种点火控制输入信号适配、出现反接电源时不致损坏、良好温度稳定性等优点。

Description

汽车电子点火控制器

技术领域

本发明涉及一种汽车电子点火控制器。

背景技术

随着汽车电子技术的飞速发展，各种汽车电子点火控制器应运而生，对汽车电子点火控制器的需求越来越多，对汽车电子点火控制器性能的要求也越来越高。为适应需要，用于汽车电子点火控制器的专用集成电路也得到迅猛发展，先后推出了MC79076、L497、89S01、K1055、T2228、VBG15NB22T、MC3334、MC33094等众多型号的专用集成电路产品。这些专用电子点火控制器的问世，在很大程度上缓解了汽车电子市场对汽车电子点火控制器的需求，但也存在如下缺憾，第一，上述任一种专用集成电路电子点火控制器只能用于一种或几种车型，且对所适配的传感器也有不同的要求；第二，这些集成电路多半是专为某家汽车公司或某种型号汽车产品开发生产的，导致品种繁多，功能大同小异，但互换性极差，不易形成标准化、系列化系列产品；第三，因其功能的局限性，对点火提前角只能根据发动机转速的变化做适当调整，越来越不适应现代汽车电子点火系统的发展要求；第四，因其应用的局限性，所以每种集成电路的生产批量有限，生产成本高，所以用以开发出来的汽车电子点火驱动控制器的成本也居高不下。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能与多种点火控制输入信号适配的汽车电子点火控制器；

本发明的另一目的是提供一种出现反接电源时不致损坏的汽车电子点火控制器；

本发明的还一目的是提供一种具有良好温度稳定性的汽车电子点火控制器。

为实现上述目的，本发明提供的汽车电子点火控制器包括单片机及与单片机连接的输入接口电路，其兼容多种点火控制输入信号，用于将点火控制输入信号传送给所述单片机。还有与单片机连接的标志选择电路，其用于确定点火控制输入信号来源。还有与单片机连接的输出驱动电路，用于驱动点火线圈实施点火控制。

由以上方案可见，由于本发明采用了与单片机连接且兼容多种点火控制输入信号的输入接口电路，及标志选择电路，使本发明可以适用于多种车型，对传感器没有特殊限定要求，即可与多种点火控制输入信号适配。

一个具体的方案是设计一个与输入接口电路连接的传感器接口电路，用于向传感器供电及接受感应信号。

更进一步的方案是还设计有一个反接保护电路，用于防止电源反接，一个低压差稳压源，连接反接保护电路与单片机，用于向所述单片机提供稳定的电压。

再进一步的方案是还设计有一个限流保护电路，其与输出驱动电路连接，用于限制输出驱动电路的工作电流。

这些方案更具体的说明及优点将在实施例中进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是本发明实施例单片机MCU的主程序框图；

图3是本发明实施例的电原理图，图中未示传感器接口电路；

图4是本发明实施例中的霍尔传感器接口电路图；

图5是本发明实施例中的光电传感器接口电路图；

图6是本发明实施例中的磁电传感器接口电路图。

具体实施方式

参见图1，反接保护电路用于防止控制器电源反接。当汽车电子点火控制器电源极性接反时，汽车电子点火控制器不工作，但不损坏。更正电源极性之后，汽车电子点火控制器仍可正常工作。

低压差稳压源用于给单片机MCU提供稳定的5V电源。当输入电源电压为6～30V时，输出电压为5.0V，当输入电源电压低于6V时，输出电压与输入电压约有1V的电压差。且利用器件本身的温度特性进行温度补偿，输出电压有良好的温度稳定性，电源滤波采用电容倍增器技术，滤波效果良好。

传感器接口电路用于给传感器供电和取出相应的感应信号。对于霍尔信号和光电信号控制器预留了传感器的电源接口、地线接口和输出接口。对于磁电信号，因其相当于一个小型磁电机，自身可以发电，不需另加电源，传感器只需预留输出接口。

输入接口电路用于接收来自相应的传感器或ECU的点火控制输入信号，送单片机MCU进行运算处理。它既是单片机MCU的信号输入端口，也是传感器的输出端口。

标志选择电路用于选择点火控制输入信号来自ECU或来自霍尔、光电还是磁电传感器，单片机MCU在读取所选择的标志后，自动转向执行相应的点火控制子程序。

单片机MCU用于运算处理采集到的来自传感器的点火控制输入信号，并将其转换成相应的实时点火控制信号，以推动功率晶体管实施点火控制。单片机MCU是本发明的核心控制器件，主要用来做数据采集、运算、处理和转换，其数据的采集、运算、处理、转换，均由相应的控制软件程序来实现。程序设计中采用了现代控制理论的理念和算法，使得主控电路可以接受来自ECU的点火正时信号，实施实时点火的驱动控制；也可以接受来自分电器的磁电传感器、霍尔传感器或光电传感器的控制信号实施实时点火驱动控制，并且可以精确控制闭合角和点火提前角，能提供充分的点火能量，使得发动机各汽缸能准确点火和充分燃烧，从而达到节能、降耗和减排的目的。

输出驱动电路用于驱动点火线圈实施点火控制。它可以是一只集电极开路的功率晶体管，功率晶体管的集电极就是汽车电子点火控制器的输出端口，在实际使用时该端口接点火线圈的初级绕组。此功率晶体管既是驱动输出接口，又兼作点火控制开关。功率晶体管导通时，点火线圈储能；功率晶体管截止，点火线圈初级绕组产生的感应电动势，在次级绕组感应出数万伏高压，使火花塞的火花间隙击穿放电实施点火操作。

限流保护电路用于限制功率晶体管的工作电流，使之控制在一定的范围之内，既能控制点火能量相对稳定，又可保护功率晶体管不会因工作电流过大而损坏。它没有采用通常的热敏电阻进行温度补偿，而是采用差分晶体管对的对称设计达到温度补偿的目的。这种设计只要电路结构和元器件的参数对称，在理论上与温度无关。因而可以在很宽的温度范围内，将限制电流的误差控制在很窄的误差范围之内。而且可以根据需要很方便地调整限制电流值，可以最大限度地向点火线圈提供初级工作电流，大大改善低电压启动和冷启动性能。

参见图2，在实际工作中，单片机MCU读标志位时，只要读取多个标志位其中之一，就转向执行相应的子程序，而不必每种状态都要读取。对于EST点火子程序，就是接受来自ECU的点火正时控制信号，进行运算、处理，实施正时点火控制的程序；对于霍尔点火子程序，就是接受来自霍尔传感器的点火控制信号，进行运算、处理，实施霍尔式分电器实时点火控制的程序；对于光电点火子程序，就是接受来自光电传感器的点火控制信号，进行运算、处理，实施光电式分电器实时点火控制的程序；对于磁电点火子程序，就是接受来自磁电传感器的点火控制信号，进行运算、处理，实施磁电感应式分电器实时点火控制的程序。

参见图3、图4、图5及图6，B+为电源正端；VCC为辅助电源端，是传感器的电源接口；EST为点火控制信号输入端；B-为电源负端，也就是接地端；Out为驱动信号输出端，接点火线圈初级绕组。

二极管VD1用作电源反接保护。如果用户不慎将电源的正负极接反，由于二极管VD1的存在，切断了反向电流通路，使控制器得到保护而不损坏。只要改正电源接线，控制器仍然能正常工作。

电容器C2、C3，电阻器R2、稳压二极管VD2和三极管VQ1一起组成低压差稳压源。根据稳压二极管的特性，稳压值为6V时，呈零温度系数；高于6V时，呈正温度系数；低于6V时，呈负温度系数，VD2选用5.6V的稳压二极管，应呈负温度系数，三极管VQ1的be结压降也呈负温度系数，在一定的温度范围内可进行温度补偿，使输出电压基本稳定在5V左右；当输入电压低于稳压二极管VD2的击穿电压时，三极管VQ1的基极电位与输入电压相同，其输出电压比输入电压只差一个PN结(be结)压降。

电容器C2、C3和电阻器R2一起组成∏形滤波器，经三极管VQ1组成的电容倍增器电路处理后，在其输出端的滤波效果应为原滤波器滤波效果的β倍，β为晶体三极管VQ1的电流放大系数，通常不小于100。也就是说它的滤波效果可以提高百倍以上。因而具有极好的电磁兼容性。

辅助电源端VCC、点火控制信号输入端EST、电源负端B-和电阻器R1一起组成传感器输入输出接口电路。图4、图5、图6分别为霍尔传感器、光电传感器和磁电传感器的接口电路。传感器的输出，就是控制器的点火控制信号输入，所以传感器的输出端与控制器的点火控制信号输入端相连。

电阻器R3、R4、R5、R6和开关S1、S2、S3、S4、一起组成标志选择电路。

标志选择电路用以标识单片机D1的两个I/O口的状态，借以区分点火控制信号的来源和所要执行的操作。开关S2、S4接通，标志位为“00”，表示控制器接受来自ECU的点火正时信号，实施实时点火控制；开关S2、S3接通，标志位为“01”，表示控制器接受来自霍尔传感器的点火正时信号，实施实时点火控制；开关S1、S4接通，标志位为“10”，表示控制器接受来自光电传感器的点火正时信号，实施实时点火控制；开关S1、S3接通，标志位为“11”，表示控制器接受来自光电传感器的点火正时信号，实施实时点火控制。

为便于对本发明的正确理解，图3中给出了4只电阻R3～R5和4只开关S1～S4，在实际应用中，可以只用两只电阻，选择上述4种状态中的一种接法就可以了。

电阻器R9、R10、R11、R12、R13、R14和差分三极晶体管对VQ2、VQ3及功率晶体管VQ4组成电流限制保护电路和功率输出驱动电路。

电流限制保护电路的特点是电流的大小只与差分三极晶体管对VQ2、VQ3的基极电位有关，而与温度无关。只要电阻器R9、R10和R14的温度系数保持一致，就可以保证限制电流稳定在某一确定的数值。要调节限制电流的大小，只需要调整电阻器R10的阻值就可以实现。这样可以采用较小的取样电阻，不仅可以减少不必要的能量消耗，而且可以储备更大的电流裕量。因而这种限流保护电路可以在低电压下最大限度地向点火线圈初级绕组提供工作电流，非常适合于低电压启动或冷启动。

功率晶体管VQ4采用电压控制器件IGBT作为功率输出驱动兼作点火控制开关。功率晶体管VQ4导通时电源对点火线圈初级绕组充电储能；功率晶体管VQ4截止时点火线圈初级绕组产生的感应电动势，在次级绕组感应出数万伏高压，使火花塞的火花间隙击穿放电实施点火操作。

汽车电子点火控制器的核心控制部件还是单片机D1。本实施例采用MCU，用于对点火控制输入信号进行采集、运算、处理、转换，最后驱动功率晶体管VQ4执行点火控制操作。

以上实施例只是对本发明的说明，不是对本发明的限制，依据本发明的构思还可以有多种简单变换，凡不脱离本发明构思的简单变换均在本发明的保护范围之内。

Claims

1、汽车电子点火控制器，其特征在于：包括

单片机；

输入接口电路，与所述单片机连接，兼容多种点火控制输入信号，用于将点火控制输入信号传送给所述单片机；

标志选择电路，与所述单片机连接，用于确定点火控制信号来源；

输出驱动电路，与所述单片机连接，用于驱动点火线圈实施点火控制。

2、根据权利要求1所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：还包括

传感器接口电路，与所述输入接口电路连接，用于向传感器供电及接受感应信号。

3、根据权利要求2所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：还包括

反接保护电路，用于防止电源反接；

低压差稳压源，连接所述反接保护电路与所述单片机，用于向所述单片机提供稳定的电压。

4、根据权利要求3所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：还包括

限流保护电路，与所述输出驱动电路连接，用于限制所述输出驱动电路的工作电流。

5、根据权利要求1至5任一项所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：

所述标志选择电路包括接在所述单片机两个I/O口上的电阻。

6、根据权利要求1至5任一项所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：

所述限流保护电路包括一对差分三极管VQ2、VQ3；

所述输出驱动电路包括一功率晶体管VQ4。

7、根据权利要求2至4任一项所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：

所述传感器接口电路为霍尔传感器接口电路。

8、根据权利要求2至4任一项所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：

所述传感器接口电路为光电传感器接口电路。

9、根据权利要求2至4任一项所述的汽车电子点火控制器，其特征在于：

所述传感器接口电路为磁电传感器接口电路。