CN102032086B - 单片机控制的汽油机点火器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用单片机控制的汽油机点火器，它包括电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路以及单片机芯片IC1，电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路均受单片机芯片控制，信号触发电路与单片机芯片供电电路相互独立，互不干扰，单片机芯片供电电路也就不会吸收信号触发电路的触发线圈中的电流，提高点火能量以及整体电路的稳定性，保证发动机中的汽油充分燃烧，降低环境污染。

Description

单片机控制的汽油机点火器

技术领域

本发明涉及一种汽车点火器，尤其涉及一种利用单片机控制的汽油机点火器。

背景技术

目前的汽油机点火器技术多采用单片机进行控制，这一类型的点火器中的单片机供电电压均取自触发线圈回路，单片机芯片的供电电路会吸收点火器触发线圈回路中大部分电流，造成点火器的点火电流低且不稳定，从而造成点火能量总体偏低、高速点火能量衰减快等后果，出现汽油燃烧不彻底、废气排放不达标以及发动机高速稳定性差等问题。

公开日为2000年6月7日、公开号为CN2381806Y的单片机控制高压高频点火器，其电路包括电源电路、由微处理器IC1及其外围电路构成的控制核心微处理器、由高速光耦IC4及外围电路构成的信号传输电路以及由场效应管N1和高压包H构成的点火电路，控制核心微处理器输出接信号传输电路输入，信号传输电路输出接点火电路输入，电源电路给其它各电路提供电源。此点火电路实现了对点火能量的灵活调整，但是所采用的电路结构复杂，且电源与触发线圈回路相连，易吸收触发线圈回路中的能量，造成点火能量降低、整体电路稳定性差等缺点，因而造成发动机中汽油燃烧不充分，并带来严重的环境污染。

发明内容

本发明针对现有汽油机点火器中所存在的点火电流低以及电流不稳定等问题，提供了一种单片机芯片供电电路与信号触发电路相独立的单片机控制的汽油机点火器。

针对上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种单片机控制的汽油机点火器，它包括电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路以及单片机芯片IC1，电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路均与单片机芯片连接；信号触发电路包括二极管D1，二极管D1的负极与电阻R1相连，电阻R1再与电阻R2、R3串联后连接稳压二极管D5的负极、电容C1以及电阻R4，电阻R4的另一端连接电容C2、电阻R5和三极管Q1的基极，稳压二极管D5的正极连接电容C1和电容C2、电阻R5的另一端、三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接电容C3、电阻R6和单片机芯片IC1，电阻R6的另一端连接单片机芯片IC1；单片机芯片供电电路包括电感L2，电感L2连接桥式整流电路1、3两端，桥式整流电路的2端连接电解电容C9的正极、稳压二极管D6的负极、电容器C8和电阻R8，电阻R8的另一端连接稳压二极管D7的负极、电容C7和单片机芯片IC1，桥式整流电路的4端连接电解电容C9的负极、稳压二极管D6的正极、电容C8的另一端、稳压二极管D5的正极、电容C7的另一端。

在现有技术中，单片机芯片的供电电路是设于信号触发电路的回路中的，而在本发明中，单片机芯片供电电路与信号触发电路是相互独立的。在单片机供电电路中，电感L2两端感应所产生的脉冲电动势经桥式整流电流电路整流后输出再经后接的电容、二极管等电子件进行滤波，所得到的直流电流输入单片机芯片IC1，为单片机芯片IC1供电；在信号触发电路中，电感L1两端感应产生脉冲电动势，然后经由二极管D1、电阻R1、R2、R3组成的电路整流分压，再接入由电容C1、 电阻R4 、电容C2、电阻 R5 所组成的π型滤波电路剔除脉冲杂波后接入三极管Q1，基极用于控制三极管Q1的导通截止状态，三极管Q1集电极接入单片机芯片作为触发信号使用。单片机芯片供电电路与信号触发电路相独立，供电电路不会吸收信号触发电路的触发线圈中的电流，提高点火能量以及整体电路的稳定性。

对于上述技术方案，我们还有进一步的优化措施：

作为优化，电容放电式点火电路包括电感L1，电感L1的首端连接二极管D1的正极、二极管D2的正极和电阻R7，电感L1的尾端连接稳压二极管D5的正极，二极管D2的负极连接电容C6、二极管D4的负极和可控硅Q2的A端，电容C6的另一端连接变压器TK的初级线圈L3的尾端，初级线圈L3的首端连接变压器TK的次级线圈L4的首端、二极管D4的正极、可控硅Q2的K端，可控硅Q2的G端连接单片机芯片IC1的信号输出端。电感L1两端所产生的脉冲电动势经二极管D2进行半波整流后向电容C6中贮存电流，回路电流再经过变压器TK的初级线圈L3回到电感L1的尾端，随着电容CP的充电时间增长，电容C6两端的直流脉冲电压将高达200V至300V，在接收到触发信号后即可在次级线圈L4处感应出脉冲高压点燃汽油机运转。

作为优化，电感L1的尾端接地，电感L3、电感L4的首端接地，电感L4的尾端接高压输出HVOUT。

作为优化，单片机芯片IC1的信号输出端连接电阻R11，电阻R11的另一端连接稳压二极管D9的负极和可控硅Q2的G端，稳压二极管D9的正极连接桥式整流电路的4端。电阻R11的设置所起到的效果是分流作用，保护所连接电路中的电子元件，使其不易受损。

作为优化，稳压二极管D9的正极接地。

作为优化，单片机芯片供电电路外设有点火器熄火电路，点火器熄火电路包括电阻R9和R10、二极管D3、稳压二极管D8、电容C4，电阻R9的一端连接芯片供电电路的正极，电阻R9的另一端连接稳压二极管D8的负极、电容C5、二极管D3的正极和单片机芯片IC1，二极管D3的负极连接电容C4和熄火端KILL，电容C4的另一端连接电阻R10，稳压二极管D8的正极、电容C5的另一端和电阻R10的另一端均与桥式整流电路的4端相连。稳压二极管D8起嵌位作用，限制熄火端KILL所引起的感应电压电动势，防止击穿单片机IC1，熄火端KILL对地时，由单片机芯片IC1所输出的电平为低电平，无输出电压，可控硅Q2无触发信号而停止工作，点火器便无充放电而不点火，汽油机停止运转。

作为优化，稳压二极管D8的正极接地，所述的电容C5的另一端接地，所述的电阻R10的另一端接地。

作为优化，桥式整流电路的4端接地，所述的电解电容C9的负极接地，所述的稳压二极管D6的正极接地，所述的电容C8、电容C7的另一端接地，所述的稳压二极管D7的正极接地，所述的二极管D4的正极接地，所述的可控硅Q2的K端接地。

与现有技术相比较，本发明的优点在于：采用单片机控制控制汽油机点火器，精密控制点火角度，而且单片机芯片供电电路与信号触发电路相独立、互不干扰，单片机芯片供电电路也就不会吸收信号触发电路的触发线圈中的电流，提高点火能量以及整体电路的稳定性，保证发动机中的汽油充分燃烧，降低环境污染。

附图说明

图1为本发明的工作电路原理图；

其中：L1、L2、电感；L3、初级线圈；L4、次级线圈；D1-D4、二极管；D5-D9、稳压二极管；R1-R11、电阻；C1-C8、电容；C9、电解电容；Q1、三极管；Q2可控硅；IC1、单片机芯片。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，本实施例中，汽油机点火器电路包括单片机芯片供电电路、信号触发电路、电容放电式点火电路以及点火器熄火功能电路，单片机芯片供电电路为单片机芯片提供工作时所必须的工作电压，而信号触发电路则由另一电感及其后端电路实现触发信号的产生，与供电电路互不干扰，然后在单片机芯片正常工作的情况下，接收到触发信号后，由单片机芯片输出触发电平使得点火器工作点火。

信号触发电路中，二极管D1与电阻R1、R2、R3相串联，所组成的电路实现对电感L1输出电流进行整流分压，二极管D1的正极连接电感L1的首端，电阻R3的另一端连接稳压二极管D5的负极，稳压二极管D5的正极连接电感L1的尾端；电容C1、电容C2、电阻R5均与稳压二极管D5并联连接，在电容C1与电容C2间串联连接有电阻R4，电阻R4、电容C1、电容C2与电阻R5四者构成π型滤波电路，从而消除电感L1中所产生的脉冲杂波；电阻R5的一端连接三极管Q1的基极，电阻R5的另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接电容C3、电阻R6以及单片机芯片IC1的第5脚，电容C3的另一端接地，电阻R6的另一端连接单片机芯片IC1的第1/2/3/4脚，R6是作为上拉电阻而存在。如此，实现单片机芯片IC的触发信号的稳压输出，并且保证了电路的运行安全。

电容放电式点火电路中，电感L1的首端还与二极管D2的正极、电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，二极管D2的负极连接电容C6、二极管D4的负极和可控硅Q2的A端，电容C6的另一端连接变压器TK的初级线圈L3的尾端，初级线圈L3的首端连接变压器TK的次级线圈L4的首端、二极管D4的正极、可控硅Q2的K端，次级线圈L4的尾端连接高压输出端HVOUT，可控硅Q2的K端连接稳压二极管D9 的正极，可控硅Q2的G端连接稳压二极管D9 的负极、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接入单片机芯片IC1的第7脚。

单片机芯片供电电路中，电感L2的首端连接桥式整流电路的1端，电感L2的尾端连接桥式整流电路的3端，电感L2连接桥式整流电路1、3两端，桥式整流电路的2端连接电解电容C9的正极、稳压二极管D6的负极、电容器C8和电阻R8，电阻R8的另一端连接稳压二极管D7的负极、电容C7的一端、单片机芯片IC1的第1/2/3/4脚以及电阻R9的一端，桥式整流电路的4端连接电解电容C9的负极、稳压二极管D6的正极、电容C8的另一端、稳压二极管D9的正极、电容C7的另一端，电阻R9的另一端连接稳压二极管D8的负极电容C5的一端、二极管D3的正极以及单片机芯片IC1的第6脚，稳压二极管D8的正极、电容C5的另一端连接桥式整流电路的4端，二极管D3的负极连接电容C4的一端以及熄火端KILL，动容C4的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接桥式整流电路的4端以及稳压二极管D9的正极。

除此之外，电感L1的尾端接地，电感L3、电感L4的首端接地，单片机芯片IC1的第8脚接地。

点火器正常工作时，磁飞轮旋转，电感L1的两端感应出脉冲电动势，该电动势所产生的电流经二极管D4进行半波整流后向电容C6中贮能，回路电流经过变压器TK的初级线圈L3回到电感L1的尾端，电容C9两端的电压随着充电时间而增长，电容C9饱和时其两端的直流脉冲电压约为300V，电容C9饱和后通过二极管D4续流，保持电容C9两端的电压。

电感L1所输出的电流经二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3整流分压后，再接入电容C1、电容C2、电阻R4、电阻R5所组成的π型滤波电路消除电感L1中所产生的脉冲杂波，最后将滤波后的电流输入三极管Q1，控制三极管Q1的导通截止状态。一般情况下，由于上拉电阻R6的作用，与三极管Q1集电极相连的单片机芯片IC1第5脚为高电平，单片机芯片IC1的第7脚为低电平，可控硅Q2由第7脚所接收的电压为低调平，即无触发信号，所以点火器关闭；在电容C6中充能结束时，三极管Q1受控导通，IC1第5脚输入由高电平转为低电平，当IC1第6脚为高电平即电源正常供电的状态下，IC1第7脚就由低电平转为高电平，IC1第7脚的输出信号经电阻R11 、稳压二极管D9分压后触发可控硅Q2使其触发极导通，通过可控硅Q2阳极和阴极，向初级线圈L3放电，在次级绕组L4上感应出脉冲高压从而在高压输出端HVOUT输出，点燃汽油机运转。

电感L2所输出电流先经桥式整流电路整流，将脉冲电转换为直流电，再通过后端所设的电解电容C9滤除整流过程中所产生的脉冲直流电，稳压二极管D6则起到稳定直流电压及限制直流电压的作用，电容C8滤除直流电压中的高频脉冲毛刺，电阻R8、稳压二极管D6、与电容C7组成π型滤波电路再次稳定直流电压，然后稳定的直流电接入上拉电阻R9后，IC1的第6脚在点火器正常工作情况下均为高电平，从而为单片机芯片IC1稳定供电。

当打开熄火端即熄火端KILL对地时，IC1的第6脚由高电平转为低电平，单片机芯片IC1无工作电流，其第7脚自动关闭，因而可控硅Q2无触发信号而停止工作，点火器无充放电不点火，汽油机停止运转。在熄火过程中，稳压管D5起到嵌位作用，限制了熄火端KILL所引起的感应电压电势，防止这一感应电压电势过大而击穿单片机芯片IC1；电容C5为高频去耦电容，D7的作用则是阻止熄火片端正电平的引入，防止偏误动作的产生。

在这一过程中，点火器所要求的功能及点火角度调整由单片机IC1的输入程序确认。

Claims (8)

1.一种单片机控制的汽油机点火器，它包括电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路以及单片机芯片IC1，所述的电容放电式点火电路、信号触发电路、单片机芯片供电电路均与单片机芯片连接，其特征在于，所述的信号触发电路包括二极管D1，二极管D1的负极与电阻R1相连，电阻R1再与电阻R2、R3串联后连接稳压二极管D5的负极、电容C1以及电阻R4，电阻R4的另一端连接电容C2、电阻R5和三极管Q1的基极，稳压二极管D5的正极连接电容C1和电容C2、电阻R5的另一端、三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接电容C3、电阻R6和单片机芯片IC1，电阻R6的另一端连接单片机芯片IC1；所述的单片机芯片供电电路包括电感L2，电感L2连接桥式整流电路1、3两端，桥式整流电路的2端连接电解电容C9的正极、稳压二极管D6的负极、电容C8和电阻R8，电阻R8的另一端连接稳压二极管D7的负极、电容C7和单片机芯片IC1，桥式整流电路的4端连接电解电容C9的负极、稳压二极管D6的正极、电容C8的另一端、稳压二极管D9的正极、电容C7的另一端。

2.根据权利要求1所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的电容放电式点火电路包括电感L1，电感L1的首端连接二极管D1的正极、二极管D2的正极和电阻R7，电感L1的尾端连接稳压二极管D5的正极，二极管D2的负极连接电容C6、二极管D4的负极和可控硅Q2的A端，电容C6的另一端连接变压器TK的初级线圈L3的尾端，初级线圈L3的首端连接变压器TK的次级线圈L4的首端、二极管D4的正极、可控硅Q2的K端，可控硅Q2的G端连接单片机芯片IC1的信号输出端。

3.根据权利要求2所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的电感L1的尾端接地，所述的初级线圈L3、次级线圈L4的首端接地，所述的次级线圈L4的尾端接高压输出HVOUT。

4.根据权利要求2所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的单片机芯片IC1的信号输出端连接电阻R11，电阻R11的另一端连接稳压二极管D9的负极和可控硅Q2的G端，稳压二极管D9的正极连接桥式整流电路的4端。

5.根据权利要求4所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的稳压二极管D9的正极接地。

6.根据权利要求1或2或3所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的单片机芯片供电电路外设有点火器熄火电路，所述的点火器熄火电路包括电阻R9和R10、二极管D3、稳压二极管D8、电容C4，电阻R9的一端连接芯片供电电路的正极，电阻R9的另一端连接稳压二极管D8的负极、电容C5、二极管D3的正极和单片机芯片IC1，二极管D3的负极连接电容C4和熄火端KILL，电容C4的另一端连接电阻R10，稳压二极管D8的正极、电容C5的另一端和电阻R10的另一端均与桥式整流电路的4端相连。

7.根据权利要求6所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的稳压二极管D8的正极接地，所述的电容C5的另一端接地，所述的电阻R10的另一端接地。

8.根据权利要求2所述的单片机控制的汽油机点火器，其特征在于，所述的桥式整流电路的4端接地，所述的电解电容C9的负极接地，所述的稳压二极管D6的正极接地，所述的电容C8、电容C7的另一端接地，所述的稳压二极管D7的正极接地，所述的二极管D4的正极接地，所述的可控硅Q2的K端接地。

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