CN104074661B - 一种发动机点火电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机点火电压调节电路，接收汽车ACC点火信号，包括：电源输入电路、电源IC、电压输出电路、电压检测电路、电流检测电路和负反馈电路，所述电源输入电路接收所述汽车ACC点火信号，输出供电电压；所述电源IC将所述供电电压升压至预设电压；所述电压输出电路接收自所述电源IC的电压稳压后输出；所述电压检测电路检测出所述电压输出电路的输入电压和输出电压；所述电流检测电路连接在所述电压输出电路的输出端，检测输出电流；所述负反馈电路所述负反馈电路包括微处理器和数字电位器。本发明能自动检测转速并根据转速调节点火电压，同时有效稳定点火电压，明显提高燃油利用率。

Description

一种发动机点火电压调节电路

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域。

背景技术

随着能源危机到来，燃油价格一直在上涨。人类的碳排量也日益增加，大家都在呼吁节能环保。而国内汽车的人均持有量在逐年递增，节油技术逐渐被提升日程。

小汽车一般铅酸电池电压12.7V，而发动机输出电压在14.5V左右。汽车启动前母线电压为电池电压，启动后母线电压约等于发动机电压。母线从电池电压到发动机电压这个过程是有一定时间的。这期间电压不太稳定。同时车载设备也需要较大的能量需求。开大灯就要20A的电流。车载音响设备也对电源造成了不小的干扰。复杂的电源环境势必造成母线电压的不稳定/噪声。而点火器使用变压器升压，次级输出30～40KV高压。原级电源的电压抖动，将被大数量级的放大，导致火花塞点火能量波动，从而降低点火效果。特别是发动机高速运转时，点燃到膨胀到压缩排出废气，时间变短，混合气体油含量增加，燃烧不充分的可能性更高。所以稳定点火电压，有助于提高燃油的利用率。同时稍微提高次级输入的电压也会增加火花塞点火能量，尽可能的使点火效率提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机点火电压调节电路，能自动检测转速并根据转速调节点火电压，同时有效稳定点火电压，明显提高燃油利用率。

实现上述目的的技术方案是：

一种发动机点火电压调节电路，接收汽车ACC（点火信号/点火供电线）点火信号，包括：电源输入电路、电源IC（开关电源的脉宽控制集成）、电压输出电路、电压检测电路、电流检测电路和负反馈电路，其中：

所述电源输入电路接收所述汽车ACC点火信号，输出供电电压；

所述电源IC将所述供电电压升压至预设电压，并输出给所述电压输出电路；

所述电压输出电路包括由若干超级电容串接形成的超级电容器组，该超级电容器组将接收自所述电源IC的电压稳压后输出；

所述电压检测电路检测出所述电压输出电路的输入电压和输出电压；

所述电流检测电路连接在所述电压输出电路的输出端，检测输出电流；

所述负反馈电路包括微处理器和数字电位器，其中，所述微处理器根据所述电压输出电路的输入电压和输出电压以及所述电流检测电路输出的输出电流，计算出最终发动机转速，并根据该最终发动机转速输出相应信号给所述数字电位器；所述数字电位器根据接收的信号改变切入到所述电源IC的反馈回路中的输出电阻，调整所述电源IC的输出电压。

上述的发动机点火电压调节电路中，所述电压输出电路还包括用作上电时所述超级电容器组的充电限制电阻，该充电限制电阻的两端电压即为所述电压输出电路的输入电压和输出电压；所述微处理器将所述电压输出电路的输入电压和输出电压通过积分滤波后相减除以所述充电限制电阻的阻值得到输出电流值，并与所述电流检测电路输出的输出电流一样通过查表法得出发动机转速，将两个发动机转速进行加权运算得到最终发动机转速。

上述的发动机点火电压调节电路中，所述电压输出电路还包括与所述超级电容等数量且一一并联的若干电阻，该若干电阻各自阻值相等。

上述的发动机点火电压调节电路中，所述电源IC包括相互并联的两个升压电路。

上述的发动机点火电压调节电路中，所述汽车ACC点火信号还通过一个二极管连接所述电压输出电路的输出端。

本发明的有益效果是：

本发明针对汽油汽车，通过超级电容的应用稳定点火系统电压，稳定和提高单次点火能量，使得发动机点火系统不受车载发电/供电系统状态影响，这些影响包括自身点火脉冲造成的电压拉低，母线电压浪涌、纹波噪音，和电池欠压、启动初期母线电压偏低造成的点火能量偏低，使得燃油未能有效充分燃烧。同时，通过写入微处理器的闭环算法，根据电压、电流计算判断整个电路输出的能量等级，优化发动机不同转速下对点火能量的要求，在不同的转速下调整输出电压，补偿线路损耗和功率损耗。

附图说明

图1是本发明的发动机点火电压调节电路的结构示意图；

图2是本发明的一具体实施例的具体电路图；

图3是本发明中微处理器内程序运行的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的发动机点火电压调节电路，包括：电源输入电路1、电源IC2、电压输出电路3、电压检测电路4、电流检测电路5和负反馈电路6，其中：

电源输入电路1接收汽车ACC点火信号，输出供电电压；结合图2，当汽车ACC点火信号为高时，图2中Q1（PMOS管）打开给整个电路供电，图中U1（三端稳压集成电路7805）工作给整个控制电路提供5V电源。

电源IC2将供电电压升压至预设电压；结合图2，电源IC2包括相互并联的两个升压电路，每个升压电路均由LM2587（U2、U3）构成，将两个LM2587并联，更大的输出能力保证有足够的富余空间，将更加稳定；图2中U2、U3工作，将电压提升到设定电压，U3的电压反馈引脚为电压负反馈，与U2同步。输出电压发生变化时，U2、U3的PWM占空比会发生相应的变化。

结合图2，电压输出电路3包括由若干超级电容（C1、C6、C9、C10、C16、C20、C22）串接形成的超级电容器组，以及与超级电容等数量且一一并联的若干电阻（R1、R3、R6、R7、R9、R12、R14），该若干电阻各自阻值相等，组成简易的均压电路，在掉电时将不均衡超级电容电压释放，以均衡超级电容电压。超级电容器组将接收自电源IC2的电压稳压后输出，图2中串联了7个超级电容，其容值为20F/7=2.86F，用以应对车载点火电路自身的浪涌，有很强的镇定电压效果，强烈抑制电压的波动。稳定火花塞单次点火的能量。

电压输出电路3还包括用作上电时超级电容器组的充电限制电阻R4；

电压检测电路4检测出电压输出电路3的输入电压和输出电压，即为充电限制电阻R4的两端电压；

电流检测电路5连接在电压输出电路3的输出端，检测输出电流；图2中，使用两个TL431加10毫欧取样电阻，获取大概电流，传给微处理器U5以此判断发动机转速（转速与消耗电流基本上成正比关系）；

负反馈电路6包括微处理器U5和数字电位器U4，微处理器U5根据电压输出电路3的输入电压和输出电压以及电流检测电路5输出的输出电流，计算出最终发动机转速，并根据该最终发动机转速输出相应信号给数字电位器U4；数字电位器U4根据接收的信号改变切入到电源IC2的反馈回路中的输出电阻，调整电源IC2的输出电压。结合图2，当U1开始工作U5、U4启动，U5上电复位，程序开始工作，通过图中AD1~AD4信号连接的引脚，U5内部集成的ADC（模数转换）采集AD1~AD4的电压。AD1是输出电流检测，将电流检测电路5检出的电流值转换为数字信号，然后程序将相关值通过查表法校正为转速值。或者根据相关值的大小判断外部接地是否采用了搭铁。如果采用搭铁则以AD3（电压输出电路3的输入电压）减AD4（电压输出电路3的输出电压）的值为判断转速的主要因素。如果判断没有采用搭铁则以其值为判断转速的主因素。或者通过其值来判断负载是否异常，如异常则调低输出电压。AD2是输入电压检测，程序会根据AD2的值来确认输入电压是否正常。AD3和AD4检出数据程序将通过积分滤波后相减除以充电限制电阻R4的值得到输出电流值大小。然后程序通过查表法得出发动机大概转速，中和AD1检测值进行加权运算得到最终发动机转速。图中，U4通过SPI接口与U5相连。U5在需要时通过SPI将数据写入U4中，U4收到数据后会改变输出电阻，从图中可以看出，U4将电阻切入到U3的反馈回路中，与R15并联。其阻值为Ru4//R15，从而改变闭环回路的最终输出，使得程序可以在一定范围内修改输出电压，达到调整点火功率的效果。同时也可以补偿自身内阻造成的损耗。

当待机时，非常低的待机电流，在发动机熄火后整个电路的耗电经等于2只三极管的漏电流，不超过1uA，通过前面级PMOSQ1关断整个电路的电源。

同时，本发明还具有高冗余度设计，请参阅图2，如下：

如果整个电路失效，点火器供电将由原车载ACC信号并入，而不会影响汽车功能；图2中，J2的第二脚外接车载ACC信号。比如，当图中Q1损坏，电压输出无以为继，此时ACC将通过二极管D2向外输出电流。

如果微处理器损坏，数字电位器（U4）将按默认50K输出；

LM2587内部集成短路保护功能，如果损坏将自动关闭，不影响电路功能；

微处理器U5内部写入了闭环算法，会根据前面提到的两种电流检测方法，来判断整个电路输出的能量等级，优化发动机不同转速下对点火能量的要求，在不同的转速下调整输出电压，补偿线路损耗和功率损耗。即低转速下单次点火需求能量较低，高转速下单次点火需求相对要高。请参阅图3，为微处理器U5内程序运行的流程图。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种发动机点火电压调节电路，接收汽车ACC点火信号，其特征在于，所述发动机点火电压调节电路包括：电源输入电路、电源IC、电压输出电路、电压检测电路、电流检测电路和负反馈电路，其中：

所述电源输入电路接收所述汽车ACC点火信号，输出供电电压；

所述电源IC将所述供电电压升压至预设电压，并输出给所述电压输出电路；

所述电压输出电路包括由若干超级电容串接形成的超级电容器组，该超级电容器组将接收自所述电源IC的电压稳压后输出；

所述电压检测电路检测出所述电压输出电路的输入电压和输出电压；

所述电流检测电路连接在所述电压输出电路的输出端，检测输出电流；

所述负反馈电路包括微处理器和数字电位器，其中，所述微处理器根据所述电压输出电路的输入电压和输出电压以及所述电流检测电路输出的输出电流，计算出最终发动机转速，并且所述微处理器基于该最终发动机转速，输出信号给所述数字电位器；所述数字电位器根据接收的信号改变切入到所述电源IC的反馈回路中的输出电阻，调整所述电源IC的输出电压。

2.根据权利要求1所述的发动机点火电压调节电路，其特征在于，所述电压输出电路还包括用作上电时所述超级电容器组的充电限制电阻，该充电限制电阻的两端电压即为所述电压输出电路的输入电压和输出电压；所述微处理器将所述电压输出电路的输入电压和输出电压通过积分滤波后相减除以所述充电限制电阻的阻值得到输出电流值，并与所述电流检测电路输出的输出电流一样通过查表法得出发动机转速，将两个发动机转速进行加权运算得到最终发动机转速。

3.根据权利要求1所述的发动机点火电压调节电路，其特征在于，所述电压输出电路还包括与所述超级电容等数量且一一并联的若干电阻，该若干电阻各自阻值相等。

4.根据权利要求1所述的发动机点火电压调节电路，其特征在于，所述电源IC包括相互并联的两个升压电路。

5.根据权利要求1所述的发动机点火电压调节电路，其特征在于，所述汽车ACC点火信号还通过一个二极管连接所述电压输出电路的输出端。