CN101701564B - 一种四冲程发动机用压缩行程点火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，微处理单元根据接收到的点火触发信号判断发动机压缩行程是否同步，压缩行程同步时，进一步判断发动机所处行程，当确定发动机处于压缩行程时，微处理单元在压缩行程末期或者视为压缩行程末期的时刻驱动点火单元进行点火，当确定发动机处于排气行程时，点火单元不动作。本发明总输出能量是传统的一半，节约整车电能消耗，提高了点火线圈的可靠性和耐久性，降低了无线电骚扰，本发明不需要改变传统点火系统的点火触发信号，不需要增加配气相位信号，通过微处理单元准确判断压缩行程，便能够实现最优的点火过程，其实现简单方便，成本得到有效控制。

Description

一种四冲程发动机用压缩行程点火系统

技术领域

本发明涉及一种摩托车发动机点火系统，特别是一种摩托车四冲程发动机用压缩行程点火系统。

背景技术

传统的摩托车四冲程发动机用点火系统工作方式是曲轴每转一周点火一次。四冲程发动机一个工作循环，曲轴转动两周，即一个工作循环，点火两次，一次是在压缩行程末期，另一次排气行程末期。压缩行程末期点火，可燃混合气燃烧做功，进入做功行程，这次点火是必须的。排气行程末期点火，气缸内的废气不能再次燃烧做功，这次点火是多余的。

这种点火系统有一半的输出能量被浪费，磁电机或电池的损耗大，整车电能消耗高，此外，由于点火单元中的点火线圈工作过程中具有一次无用的点火动作，此无用的点火动作会使得点火线圈的点火耗损增加一倍，点火线圈的温升增加，从而造成可靠性和耐久性减小。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种摩托车四冲程发动机用压缩行程点火系统。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，包括微处理单元和点火单元，微处理单元接收来自磁电机的点火触发信号，所述微处理单元根据接收到的点火触发信号判断发动机压缩行程是否同步，压缩行程同步的状态是指来自磁电机的点火触发信号的脉冲按照一定的规律发出，据此能够判断出发动机处于哪个行程的状态，所述压缩行程同步判定步骤包括：(a)微处理单元计算点火触发信号的两个触发脉冲之间的时间间隔(＝1，2，3，……)；(b)微处理单元计算相邻两个时间间隔的差值，得到一阶变化值，其中(＝1，2，3，……，＝1，2，3，……)；(c)微处理单元计算步骤(b)中得到的相邻两个一阶变化值的差值，得到二阶变化值，其中(＝1，2，3，……，＝1，2，3，……)；(d)当步骤(c)中得到的二阶变化值连续J个按正负规律变化时，压缩行程同步，当二阶变化值连续K个不按正负规律变化时，压缩行程不同步；压缩行程同步时，进一步判断发动机所处行程，当确定发动机处于压缩行程时，微处理单元在压缩行程末期或者视为压缩行程末期的时刻驱动点火单元进行点火，当确定发动机处于排气行程时，点火单元不动作。

进一步，当压缩行程不同步时，微处理单元在点火触发信号的脉冲到达即在发动机每一个压缩行程末期和排气行程末期或者视为压缩行程末期和视为排气行程末期驱动点火单元进行两次点火。

进一步，所述微处理单元包括一计数器，当判断为压缩行程同步的同时计数器置零，微处理单元每接收到一个点火触发信号的脉冲时计数器增加一个计数值，当计数值由偶数变为奇数时刻之前的行程为压缩行程，微处理单元驱动点火单元进行点火，当计数值由奇数变为偶数时刻之前的行程为排气行程，点火单元不动作。

本发明的有益效果是：本发明的点火次数是传统的一半，在每次点火能量不变的条件下，总输出能量是传统的一半，所以消耗磁电机或电池的能量是传统的一半，节约整车电能消耗；同时点火线圈的耗损功率也是传统的一半，有效减少了点火线圈的温升，提高点火线圈的可靠性和耐久性；由于总点火能量是传统的一半，在相同的环境下，总的电磁辐射也将是传统的一半，降低了无线电骚扰。此外，本发明不需要改变传统点火系统的点火触发信号，不需要增加配气相位信号，通过微处理单元准确判断压缩行程，便能够实现最优的点火过程，其实现简单方便，成本得到有效控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为四冲程发动机行程示意图；

图2为本发明的压缩行程同步判断示意图；

图3为本发明的程序逻辑框图。

具体实施方式

参照图3，本发明的一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，包括微处理单元和点火单元，微处理单元接收来自磁电机的点火触发信号，微处理单元对点火触发信号进行处理后驱动点火单元进行点火，微处理单元根据接收到的点火触发信号判断发动机压缩行程是否同步，压缩行程同步时，进一步判断发动机所处行程，当确定发动机处于压缩行程时，微处理单元在压缩行程末期或者视为压缩行程末期的时刻驱动点火单元进行点火，当确定发动机处于排气行程时，点火单元不动作。

当发动机工作时，磁电机外转子与发动机同轴旋转，在其外转子表面上的永久磁铁(俗称凸台)磁场使固定在车驾上的磁电机触发线圈感应出电压，由于永久磁铁有一定的宽度，所以其在接近触发线圈和离开触发线圈时，在触发线圈中各产生一个脉冲，该脉冲电压为先正后负，这就是点火触发信号。本发明中所提及的“压缩行程同步”指的是来自磁电机的点火触发信号的脉冲按照一定的规律发出，能够被本发明的判断方法判断出发动机处于哪个行程，在发动机以一定范围内的速度正常工作时其一般会处于这一状态，但由于发动机转速的变化主要受下面几个条件的影响：

1、路况，特别是颠簸的路面；

2、驾驶人油门控制方法；

3、驾驶人离合器控制方法；

4、车辆制动，特别是紧急制动。

因此发动机会有可能脱离这一状态，使得压缩行程不同步。当压缩行程不同步时，微处理单元在点火触发信号的脉冲到达即在发动机每一个压缩行程末期和排气行程末期或者视为压缩行程末期和视为排气行程末期驱动点火单元进行两次点火。这设置使得点火系统能够避开点火触发信号的无规律变化的少数情况，保证发动机能够正常工作。

在本发明的优选实施方式中，微处理单元包括一计数器，当判断为压缩行程同步的同时计数器置零，微处理单元每接收到一个点火触发信号的脉冲时计数器增加一个计数值，当计数值由偶数变为奇数时刻之前的行程为压缩行程，微处理单元驱动点火单元进行点火，当计数值由奇数变为偶数时刻之前的行程为排气行程，点火单元不动作。

图1为四冲程发动机行程的示意图，其一个工作循环包含吸气，压缩，做功，排气四个冲程，曲轴转动两周。微处理单元根据接收到的点火触发信号，可以知道吸气行程与压缩行程的时间之和以及做工行程与排气行程的时间之和的大小，这两个时间都可以通过点火触发信号的两个触发脉冲之间的时间间隔正确反映。分析曲轴瞬态转速，在做功冲程，可燃气体燃烧做功，曲轴转速增加，其它三个冲程，要克服各种阻力，曲轴转速减少，可以知道曲轴在吸气行程和压缩行程之间的平均转速比在做工行程和排气行程之间的平均转速低，因此吸气行程与压缩行程的时间之和比做工行程与排气行程的时间之和大。

参照图2和图3，基于上述描述的原理本发明采用如下的发动机压缩行程同步判断步骤：

(a)微处理单元计算点火触发信号的两个触发脉冲之间的时间间隔T_n(n＝1，2，3，……)；

(b)微处理单元计算相邻两个时间间隔的差值，得到一阶变化值W_m，其中W_m＝T_n-T_n-1(m＝1，2，3，……，n＝1，2，3，……)；

(c)微处理单元计算步骤(b)中得到的相邻两个一阶变化值W_m的差值，得到二阶变化值V_x，其中V_x＝W_m-W_m-1(x＝1，2，3，……，m＝1，2，3，……)；

(d)当步骤(c)中得到的二阶变化值V_x连续J个按正负规律变化时，压缩行程同步，当二阶变化值V_x连续K个不按正负规律变化时，压缩行程不同步。

在本实施例中，J的值为8。当然，J、K的值不限于特定的值，可以根据情况选择合适大小的数值，如J、K同时选为5。

下面结合表1说明本发明的压缩行程判断过程。

表1

其中

如上表所示，发动机处于压缩行程同步状态，二阶变化值V_x基本按照正负规律变化，二阶变化值V_x变为正值时刻的前一个行程微处理单元判断为压缩行程，二阶变化值V_x变为负值时刻的前一个行程微处理单元判断为排气行程，微处理单元在压缩行程末期或者视为压缩行程末期驱动点火单元进行点火。表1中序号23至25列的情况正负交替规律被打破，但没有达到失去同步的判断条件，点火系统继续正常点火。当微处理单元中具有计数器时，发动机压缩行程同步确认时计数器置零，计数器开始进行计数，根据上面所描述的，发动机处于表1中序号3、5、7、9……等的工作状态时计数器为偶数值，表明发动机运行至吸气行程和压缩行程，处于序号4、6、8、10……等的工作状态时计数器为奇数值，表明发动机运行至做工行程和排气行程。这时只要在计数值由偶数值变为奇数值时的时刻同时进行点火，在奇数值变为偶数值的时刻不进行点火，便可以实现压缩行程末期点火排气冲程末期不点火的功能。

基于本发明的原理，只要是依照本发明的保护范围所做的均等修饰与变化，不增加配气相位信号，仍然属于本发明的涵盖的范围之内。

Claims (3)

1.一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，包括微处理单元和点火单元，微处理单元接收来自磁电机的点火触发信号，其特征在于：所述微处理单元根据接收到的点火触发信号判断发动机压缩行程是否同步，压缩行程同步的状态是指来自磁电机的点火触发信号的脉冲按照一定的规律发出，据此能够判断出发动机处于哪个行程的状态，所述压缩行程同步判定步骤包括：

(a)微处理单元计算点火触发信号的两个触发脉冲之间的时间间隔T_n(n＝1，2，3，……)；

(b)微处理单元计算相邻两个时间间隔的差值，得到一阶变化值W_m，其中W_m＝T_n-T_n-1(m＝1，2，3，……，n＝1，2，3，……)；

(c)微处理单元计算步骤(b)中得到的相邻两个一阶变化值W_m的差值，得到二阶变化值V_x，其中V_x＝W_m-W_m-1(x＝1，2，3，……，m＝1，2，3，……)；

(d)当步骤(c)中得到的二阶变化值V_x连续J个按正负规律变化时，压缩行程同步，当二阶变化值V_x连续K个不按正负规律变化时，压缩行程不同步；

压缩行程同步时，进一步判断发动机所处行程，当确定发动机处于压缩行程时，微处理单元在压缩行程末期或者视为压缩行程末期的时刻驱动点火单元进行点火，当确定发动机处于排气行程时，点火单元不动作。

2.根据权利要求1所述的一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，其特征在于当压缩行程不同步时，微处理单元在点火触发信号的脉冲到达即在发动机每一个压缩行程末期和排气行程末期或者视为压缩行程末期和视为排气行程末期驱动点火单元进行两次点火。

3.根据权利要求1所述的一种四冲程发动机用压缩行程点火系统，其特征在于所述微处理单元包括一计数器，当判断为压缩行程同步的同时计数器置零，微处理单元每接收到一个点火触发信号的脉冲时计数器增加一个计数值，当计数值由偶数变为奇数时刻之前的行程为压缩行程，微处理单元驱动点火单元进行点火，当计数值由奇数变为偶数时刻之前的行程为排气行程，点火单元不动作。

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