CN102235290B - 引擎点火系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种引擎点火系统的控制方法及装置，主要是令控制单元同时接收引擎转速信号及油门开度信号，并交叉判断所述这些信号是否低于或高于设定值，在满足不同的判断条件时，则提升或降低点火电压，以便在低速高油量时，提高电压进行点火，高速低油量时则降低电压进行点火，利用此种适应性控制技术可达成充分燃烧、提高点火效率、节约电力及节能减碳等目的。

Description

引擎点火系统的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种引擎点火系统的控制方法及装置，尤其涉及一种可随转速变化及供油量大小适应性地调整点火电压的相关技术。

背景技术

一般引擎利用高压电火花点燃混合汽以进行运转，前述的点火系统主要以数千伏特的高压电跳过火星塞的电极间隙以产生火花，并点燃已压缩的混合汽以形成火焰核，再迅速扩及整个燃烧室以产生快速的燃烧，使气体迅速膨胀，并推动活塞产生动力。

根据实验得知，汽缸内产生最大压力时，曲轴位置在上死点前15°左右，引擎可以得到最大动力，但自火星塞跳火至混合汽燃烧以产生最高压力所需的时间，受引擎的压缩比、汽油辛烷值、混合汽量、混合汽浓度、引擎转速等因素影响而有所不同。换言之，引擎欲获得最大动力，点火的时机必须随引擎工作情况而改变。

又汽油引擎性能良窳受点火系统的影响极大，火花微弱或点火时间不准确，将使引擎无力、耗油、爆震，并会大量排出一氧化碳等废气。因此良好的点火系统控制装置必须考虑前揭因素。

如中国台湾发明专利权第I227302号“一种提升机车引擎点火效率的方法”，主要是在使用化油器的机车引擎上组设电子控制单元(ElectronicControl Unit，ECU)，请参阅图3所示，该电子控制单元1(ECU)内建多段式变化点火角度的逻辑分析程序6，且电子控制单元1输出端通过电容放电单元(Capacitance Discharge Ignition，CDI)11与火星塞12连接，以执行点火动作；再者，该电子控制单元1亦分别接收引擎转数2、引擎负载3及引擎温度7等信息，经过分析后以决定最佳的点火角度。另电子控制单元1输出端设有警示灯8，且电子控制单元1并与电脑4连接，以便更逻辑分析程序6的设定，另可接受检测器5的检测。

而前述专利案的主要特征在于电子控制单元1随时检知引擎转速及引擎负载的信息，从而选择最佳点火角度，再命令电容放电单元11以最佳点火角度进行放电点火的作业，以达到提升机车引擎的点火效率的目的。

前述发明专利案所揭示的点火控制方法虽除了检知引擎转速信号以外，更进一步检知引擎负载的信息(如引擎的歧管压力、油门开度等)，以决定最佳的点火角度，然而前述发明专利案并未进一步揭示引擎转速、歧管压力或油门开度之间的关系，亦未详细揭示当引擎转速、歧管压力或油门开度在何种条件下所决定的点火角度为何？因此尽管前述专利案提示了同时检知引擎转速、歧管压力或油门开度等信息以决定最佳的点火角度，进而提升点火效率，然而具体的技术手段则付之阙如。

另如前揭所述，当引擎点火的火花微弱或点火时间不准确，将出现引擎无力、耗油、爆震及大量排出废气等状况，不仅浪费能源，更影响环境品质。

由上述可知，既有引擎点火系统的控制装置仍未尽周延，有待进一步检讨改进，并谋求可行的解决方案。

发明内容

因此，本发明主要目的在提供一种引擎点火系统的控制方法，其同时根据引擎的转速信息与燃料供应量的多寡，以决定点火电压；使在低速或高油量的状况下提升电压进行点火以达到充分燃烧、提高点火效率的目的；又由于燃烧完全，可避免火星塞积碳，又因大幅降低废气排放量，故有助于节能减碳。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述控制方法令点火系统的控制装置执行以下步骤，包括：

接收引擎转速信号，并判断引擎转速是否满足设定条件；

接收油门开度信号，以判断是否满足高油量条件；

交叉判断前述引擎转速信号及油门开度信号是否符合转速油量设定条件；

当引擎转速低于设定条件或满足高油量条件时，将提供升压后的点火电压进行点火，由于高油量状况下以高电压进行点火，可使混合汽充分燃烧，而大幅提高点火效率，且由于燃烧完全，故可有效降低废气排放量，符合减碳的环保概念；若引擎转速或油门开度未满足设定条件，则不提升点火电压，而依一般条件进行点火。

本发明又一目的在提供一种引擎点火系统的控制装置，该控制装置包括有：

控制单元，内建判断程序，并设定有一个以上的转速设定值及一个以上的油门开度设定值；又控制单元分别连接并接收引擎转速信号及油门开度信号，并通过前述判断程序交叉分析引擎转速信号与油门开度信号，以判断引擎转速与油门开度是否满足对应的设定值；

电容式放电点火单元，主要由电容、点火线圈及电子开关组成，其中电子开关与前述控制单元连接，并接受控制单元的控制，以决定电容是否对点火线圈放电而执行点火；

充电电压供应单元，设于前述控制单元与电容式放电点火单元之间，其受控制单元控制而决定是否提升或降低电容式放电点火单元中的电容电压；

利用前述装置以控制引擎的点火时，当引擎转速低于转速设定值或油门开度符合设定值(高油量)，控制单元将使充电电压供应单元提升对电容放电式点火单元的电容电压，而在电子开关导通时，遂以较高的电容电压送至点火线圈进行点火；又若为高转速/低油量时，则以较低的电容电压送至点火线圈进行点火，从而可使燃烧系统的燃烧完全，不仅有效提高点火效率，更可大幅减少排放废气，达到节能减碳的目的。

附图说明

图1是本发明控制装置的电路图。

图2是本发明控制方法的流程图。

图3是中国台湾发明专利权第I227302号的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，揭示有本发明控制装置可行实施例的具体电路构造，主要由控制单元(10)、电容放电式点火单元(20)及充电电压供应单元(30)等组成；其中：

该电容式放电点火单元(20)主要由电容(21)、点火线圈(22)及电子开关(23)组成，其中电容(21)一端通过电子开关(23)与充电电压供应单元(30)的输出端连接，电容(21)另一端则连接至点火线圈(22)；在本实施例中，该电子开关(23)由硅控整流器(SCR)构成，其阳极A与电容(21)及充电电压供应单元(30)的输出端连接，其栅极G则与控制单元(10)的输出端连接，接受控制单元(10)的输出信号控制其导通与否，进而决定电容(21)是否对点火线圈(22)放电以执行点火。

该充电电压供应单元(30)设于前述控制单元(10)与电容式放电点火单元(20)之间，在本实施例中，该充电电压供应单元(30)主要由放大电路(31)及升压用的变压器(32)组成，其中放大电路(31)包括场效晶体管Q1，其栅极与控制单元(10)的输出端连接，又场效晶体管Q1的漏极则与变压器(32)的一次侧连接，而变压器(32)的二次侧则与电容放电式点火单元(20)的输入端连接，当控制单元(10)的输出端送出脉冲信号，将通过放大电路(31)放大后送至变压器(32)的一次侧，并在变压器(32)的二次侧感应产生电压信号，用以对电容放电式点火单元(20)中的电容(21)充电，一旦控制单元(10)使电容放电式点火单元(20)中的电子开关(23)导通，则充电电压供应单元(30)输出端接地，电容(21)随即对点火线圈(22)放电而执行点火；根据上述工作原理，当控制单元(10)送至充电电压供应单元(30)的电压信号提高时，充电电压供应单元(30)对电容(21)充电的电压亦将提高；反之，若控制单元(10)送至充电电压供应单元(30)的电压信号降低时，充电电压供应单元(30)对电容(21)充电的电压亦相对降低。

该控制单元(10)由微控制器构成，并进一步可为具备脉宽调变(PWM)功能的控制器，又控制单元(10)除与电容放电式点火单元(20)及充电电压供应单元(30)具备前述的连接关系外，该控制单元(10)的输入端进一步充电电压供应单元(30)的输出端连接，以检测其输出的充电电压；又控制单元(10)另分别接收引擎转速信号及油门开度信号，其中引擎转速信号可通过传感器检测取得，该油门开度信号则取自化油器节流阀的开度。

再者，该控制单元(10)内建判断程序，并设定有一个以上的转速设定值及一个以上的油门开度设定值；其中可行的转速设定值包括：小于100RPM、大于100 RPM且小于1000 RPM、大于1000 RPM且小于6000 RPM；又油门开度设定值可为：大于或小于50％。(前述数值为方便以后的实施例说明，非用以限定于该具体的数值，合先陈明)；又控制单元(10)将根据接收的引擎转速信号、油门开度信号及前述设定值，通过前述判断程序交叉分析引擎转速信号与油门开度信号是否满足对应的设定值，其具体流程请参阅图2所示，包括：

检知引擎转速信号以判断引擎转速是否小于100 RPM(201)；若小于100RPM，表示机车为熄火停止状态，故停止充电(电容电压为0)，以节省电力；

当引擎转速大于100RPM，接着判断是否大于1000 RPM(202)，若小于1000 RPM则提升电容电压至275V，并送至点火线圈执行点火动作(206)；该点火线圈的匝数比若为1∶100，则可将点火电压提升至27500V；

若引擎转速信号大于1000 RPM，则进一步判断引擎转速是否小于6000RPM(203)；

若引擎转速大于6000 RPM，即交叉分析油门开度信号以检知油门开度是否小于50％(205)；

若油门开度小于50％，即降低电容电压至225V，并送至点火线圈执行点火动作(206)；此时经过点火线圈升压后的点火电压约22500V，相较于高油量时的点火电压已大幅降低；

当前述步骤(203)判断引擎转速小于6000 RPM，且交叉判断油门开度小于50％时(204)，则控制单元(10)将不提升也不降低充电电压供应单元(30)输出的充电电压，即以常态的电容电压进行充电及点火。

除前述判断流程外，该控制单元(10)亦可设定其他条件，例如设定引擎转速在某一高转速(如6000 RPM)以下，而油门开度达一定开度(如80％)以上时(例如爬坡时即为高转速高油量)，亦可提升电容电压，使燃烧完全，提升点火效率并减少排放废气。

由上述可知，引擎转速低或油门开度大时，显示为低速高油量的状态，在此状况下提升电容电压执行点火，将可使混合汽充分燃烧，不仅提高点火效率且有效减少废气排放量、避免火星塞积碳；另一方面，当引擎高速运转，但油门开度小时，显示为高速低油量的状态，在此状况下则降低电容电压以执行点火，以减少能量消耗，因此本发明根据引擎的转速与化油器供油的状况适应性地调节点火用的电容电压，以达到提高点火效率、节约电力及节能减碳的目的。

Claims (5)

1.一种引擎点火系统的控制方法，令点火系统的控制装置执行以下步骤，其特征在于：

接收引擎转速信号，并判断引擎转速是否满足设定条件；

接收油门开度信号，以判断是否满足高油量条件；

交叉判断前述引擎转速信号及油门开度信号是否符合转速油量设定条件；

当满足某一转速油量设定条件时，即提升或降低点火电压，

所述转速油量设定条件指在低转速或高油量的状态下提升点火电压，并且在高转速低油量的状态下降低点火电压。

2.如权利要求1所述的引擎点火系统的控制方法，所称低转速，其特征在于：指1000RPM以下，高油量指油门开度50％以上。

3.如权利要求1所述的引擎点火系统的控制方法，所称高转速，其特征在于：指6000RPM以上，低油量指油门开度50％以下。

4.一种引擎点火系统的控制装置，其特征在于：

控制单元，内建判断程序，并设定有一个以上的转速设定值及一个以上的油门开度设定值；又控制单元分别连接并接收引擎转速信号及油门开度信号，并通过前述判断程序交叉分析引擎转速信号与油门开度信号，以判断引擎转速与油门开度是否满足对应的设定值；

电容式放电点火单元，主要由电容、点火线圈及电子开关组成，其中电子开关与前述控制单元连接，并接受控制单元的控制，以决定电容是否对点火线圈放电而执行点火；

充电电压供应单元，设于前述控制单元与电容式放电点火单元之间，其受控制单元控制而决定是否提升或降低电容式放电点火单元中的电容电压，

所述控制单元的输入端进一步与充电电压供应单元的输出端连接，其特征在于：以检测其输出的充电电压；又控制单元通过传感器检测取得引擎转速信号，另通过化油器节流阀取得油门开度信号，

所述充电电压供应单元主要由放大电路及升压用的变压器组成，其特征在于：放大电路包括场效晶体管，其栅极与控制单元的输出端连接，又场效晶体管的漏极则与变压器的一次侧连接，而变压器的二次侧则与电容放电式点火单元的输入端连接。

5.如权利要求4所述的引擎点火系统的控制装置，所述电容式放电点火单元的电容一端，其特征在于：通过电子开关与充电电压供应单元的输出端连接，电容另一端则连接至点火线圈；所述电子开关由硅控整流器构成，其阳极与电容及充电电压供应单元的输出端连接，其栅极则与控制单元的输出端连接。