CN1055986C - 点火控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明点火控制系统，使用两个CR电路相对于发动机转速进行点火定时控制，但在低转速时不进行。它包括第一和第二CR电路；火花提前角控制电路；用于在第一CR电路的放电曲线和第二CR电路的充电曲线的交点处产生点火信号；以最小火花提前角产生附加点火信号的电路；以及低发动机速度火花提前角控制电路，当第二CR电路的放电电压低于门限电压时，在火花提前角的可控范围内禁止充电，从而不产生由两个CR波形的交点决定的点火信号。

Description

点火控制系统

本发明涉及用于内燃机的火花提前角控制的点火控制系统。

在汽车点火系统中的火花提前角控制可以通过各种电路方案实现。例如，借助于使用产生CR波形的简单电路，可以获得相对于发动机速度的增加或减少作线性变化的点火定时，所述CR波形具有弯曲的特性，所述的作线性变化的点火定时是通过提供两个CR电路，在火花提前角的可控范围内，比较两个电路之一的放电波形和另一个电路的充电波形，并在两个波形的交点控制点火定时而获得。这种这路结构的一个例子示图7。

图7表示摩托车的4冲程发动机点火系统的控制电路的示意的例图。来自激励器线圈1的信号被加到该系统的控制电路2的端子EXT，并被二极管D1整流变成正半波信号。正半波信号对可由控制硅SCR进行选择地放电的主电容器C1充电。主电容器C1的放电电流通过端子IGN加于点火线圈系统3的一次线圈上，从而使和点火线圈系统3的二次线圈相连的火花室4产生火花。

送入端子EXT的信号通过电源方块5也送入可控硅触发电路块6。可控硅触发电路块6控制可控硅SCR的控制极。

控制电路2的端子PC连接于脉冲源线圈7，脉冲源线圈7在每个最大火花提前角和最小火花提前角产生脉冲信号，这些提前角限定火花提前角的可控范围。由脉冲源线圈7产生的脉冲信号通过端子PC加于控制电路2中的脉冲源控制电路方块8。从电路方块8，相应于最大火花提前角而产生的最大火花提前角脉冲信号和相应于最小火花提前角而产生的最小火花提前角脉冲信号被送到火花提前角控制电路块10。电路块10对可控硅触发电路块6提供火花提前角控制信号，触发电路块6响应这火花提前角控制信号，向可控硅SCR提供触发信号。

在火花提前角控制电路块10中，晶体管Q9，Q10被由脉冲源控制电路块8由在每个最大火花提前角产生的最大火花提前角信号(在节点D处信号的上升沿)导通，以由电容C2和电阻R11形成的RC电路决定的时间常数向电容器C2充电(如图8中节点E处的波形所示)。在每个最小火花提前角，晶体管Q9和Q10响应由脉冲源控制电路块8产生的在节点D处的信号的下降沿而截止，同时，晶体管Q8被最小火花提前角脉冲信号(节点C处的低电平(L)信号)导通，对电容器C2进行瞬时地充分充电。电容器C2从最小火花提前角脉冲信号的消失(在节点C的高电平(H)信号)直到下一个最大火花提前角脉冲信号输入，通过电阻R1放电，同时，电容器C2的电压信号(在节点E)被送到比较器CP1。

比较器CP1也具有要和上述信号(在节点E)进行比较的信号(在节点F)。该信号(图8中节点F的波形)是电容器C3的电压信号，电容器C3根据晶体管Q11的状态进行充电/放电，晶体管Q11响应最大火花提前角信号(节点D的信号的上升沿)而导通，并响应最小火花提前角信号(节点D信号的下降沿)而截止。

每个电容器C2，C3的电压(在节点E，F)被输入到火花提前角提前比较器CP1。来自比较器CP1的输出(在节点G)通过晶体管Q12使晶体管Q13导通，并把晶体管Q13的输出信号送到可控硅触发电路块6。

参看图8至图10，下面说明具有上述结构的点火控制电路的操作。在图7所示的节点A，在每个最大火花提前角产生正脉冲信号，在每个最小火花提前角产生负脉冲信号，如图8中最上方的波形所示。脉冲源控制电路块8在每个最小火花提前角产生低电平L的脉冲信号，如中上部的波形(在节点C)所示，在从最大火花提供角到相邻的最小火花提前角的间隔期间(火花提前角的可控范围)，产生高电平H的矩形波，如图8中部波形(节点D)所示。

在火花提前角电路块中的节点E和F的信号变化如图8中的中下部波形所示(节点E，F)，这是由于上述的CR电路的操作造成的，并且当信号E和F在火花提前角的可控范围内彼此相交时，在Ti产生相当于点火信号的信号，如图8最下方的波形所示(在节点G)。因此，在如图9所示的低于发动机速度N1的低速范围内，随着发动机速度的减少，节点E的信号减少到较低的电平，如图8中的虚线所示，并且由两个信号的交点决定的点火定时Td向最小火花提前角移动。

在上述的控制中，在用于火花提前角控制的从最小提前角DS下的转速N1到最大提前角DF下的转速N2的发动机转速范围内，通过改变点火定时，可以相对于发动机转速进行最佳点火定时控制。然而，当进行火花提前角控制的发动机转速范围的最大转速N2移向较高的转速时，会出现下面的问题。

在普通情况下，在某一低速范围内的火花提前角被控制在一个衡定的最小火花提前角，如图9的实线所示。然而，在对进行火花提前角控制的发动机转速范围的最大转速N2被设为某一高速的情况下，在节点E的放电波形在低速范围内扩展为几乎平的部分，因此，当充电开始时，在节点E的电压电平几乎为常数。同时，在节点F的放电曲线也随一个稳定的时间常数而改变。因而，相应于火花提前角的可控范围的时间间隔被扩展了(图10中的从T1到T2)，其扩展程度和从火花提前角的可控范围的开始到两个信号的交点的时间间隔的扩展程度(从图10中的Ti1到Ti2)相比，是相当长的。因此，由两个信号的交点决定的火花提前角被提前了。这样，则存在一个问题，就是当发动机速度减少时，火花提前角被提前，因而使发动机的启动特性变差。

从现有技术中的这一问题看来，本发明的目的在于提供一种点火控制系统，用于在相对于发动机转速控制点火定时，使得在低速范围内不发生点火定时提前，其中使用两个CR电路。

按照本发明，本点火控制系统包括第一第二CR电路；火花提前角控制电路，用于在第一CR电路的放电曲线和第二CR电路的充电曲线的交点产生点火信号；用于独立于火花提前角控制电路以最小火花提前角产生点火信号的电路；以及在发动机转速低于规定的转速(图9的N1)范围内，用于封锁火花提前角控制电路的装置。

在本发明的最佳实施例中，用于封锁火花提前角控制电路的装置包括一种低发动机速度火花提前角控制电路，用于当检测到第二CR电路的放电电压低于门限电压时，在火花提前角的可控范围内禁止第二CR电路充电。

现在结合附图说明本发明的最佳实施例，其中：

图1是按照本发明的适用于4冲程摩托发动机的点火系统的示意电路图；

图2是图1中的脉冲源输入电路块8a的电路图；

图3是图1中的脉冲源控制电压脉冲发生器块8b的电路图；

图4是图1中的低发动机转速火花提前角控制块14的电路图；

图5是图1中比较器电源块11的电路图；

图6是在控制电路中不同点的波形的定时图；

图7是适用于4冲程摩托发动机的常规的点火系统的示意电路图；

图8是表示点火定时控制的常规波形的定时图；

图9是表示常规点火定时的特性的曲线；

图10是点火定时控制的常规波形的定时图；

图11是图1中硬触发器方块的电路图。

下面参照附图根据本发明的具体实施例详细说明本发明。

图1是按照本发明的适用于4冲程摩托车发动机的点火系统的控制电路的示意图。和现有技术类似的部分用相同的标号表示，并省略其说明。

在本实施例中，脉冲源输入电路块8a和脉冲源控制电压脉冲发生器块8b构成相当于图7所示的现有技术中的脉冲源控制电路块8的电路。由脉冲源线圈7发生的脉冲信号通过端子PC被送到控制电路2中的脉冲源输入电路块8a。从电路块8a，相应于最大火花提前角而产生的最大火花提前角脉冲信号被输入到脉冲源控制电压脉冲发生块块8b，相应于最小火花提前角而产生的最小火花提前角脉冲信号被输入到脉冲控制电压脉冲发生块8b和火花提供角控制电路块10。

脉冲源控制电压脉冲发生块8b产生脉冲源控制电压脉冲信号，其脉宽相应于火花提前角的可控范围。脉冲源控制电压脉冲信号被送入火花提前角控制电路块10和比较器电源块11。

还提供了在图11中详细示出的硬触发器电路块13。硬触发器电路块13含有晶体管Q19，它由节点C的低电平信号(最小火花提前角信号)导通。晶体管Q19的ON信号使火花提前角控制电路块10的晶体管Q13导通，从而以最小火花提前角DS产生点火信号。

此外，提供了低发动机转速火花提前角控制制块14，它和火花提前角控制电路块10电气相连。低发动机转速火花提前角控制块14被这样构成，使得它被来自比较器电源块11的电源信号激励。类似地，火花提前角控制电路块10也被如此构成，使得其被来自比较器电源块11的电源信号激励。

脉冲源输入电路块8a的结构如图2所示。在此实施例中，来自脉冲源线圈7的最大火花提前角脉冲信号是正的，来自脉冲源线圈7的最小火花提前角脉冲信号是负的。最大火花提前自脉冲信号使晶体管Q2导通，而最小火花提前角脉冲信号使晶体带Q3导通。晶体管Q2的ON信号被供给脉冲源控制电压脉冲发生块8b，在另一方面，晶体管Q3的ON信号被供给脉冲源控制电压脉冲发生块8b和火花提前角控制电路块10。

如图3所示，在脉冲源控制电压脉冲发生块8b中，使用晶体管Q4，Q5，Q6和Q7形成触发器电路。当脉冲源输入电路块8a的晶体管Q2响应上述的最大火花提前角脉冲信号而导通时，晶体管Q4导通，从而使晶体管Q5导通。这接着使晶体管Q7导通，并且把晶体管Q7的ON信号作为上述的脉冲源控制电压脉冲信号送入火花提前角控制电路块10和比较器电源块11。当晶体管Q3响应最小火花提前角脉冲信号而导通时，晶体管Q6导通。这使晶体管Q7截止，从而切断脉冲源控制电压脉冲信号的输出。

如图4所示，低发动机转速火花提前角控制块14含有比较器CP3。比较器CP3的输出控制火花提前角控制电路块10中的晶体管Q9。

对于比较器CP3，提供有在火花提前角控制电路块10中节点E的信号和来自由电阻R9，R10构成的分压器的恒定的电压门限信号VL。通过由来自比较器电源块11的电源信号导通的晶体管Q20提供比较器的CP3的电源电压。

比较器电源块11的结构如图5所示。脉冲源控制电压脉冲发生块8b中的晶体管Q7的ON信号使晶体管Q14导通，这接着使晶体管Q15导通。这又使晶体管20导通，从而把控制电源电压加到上述的比较器CP3上作为它的电源电压。因而，比较器CP3只在火花提前角的可控范围内被激励，而在范围外被封锁，从而消除无用的动率消耗，以减少功率消耗。

点火信号按现有技术中的常规方法在火花提前角的可控范围内产生，即在节点F的信号的放电波形超过节点E的信号的充电波形时的交点(图8中Ti)产生。随着发动机速度的减少，和节点E的信号有关的放电的时间间隔变长。结果，如图8的虚线所示，在充电于始时的电压变低，信号E和F的交点向最小火花提前角移动，从而，响应发动机速度的减少实现火花提前角延迟控制。

当发动机速度进一步减小时，节点E和信号已经减小到门限值VL以下，如图6所示，在低发动机转速火花提前角控制块14中的比较器CP3产生低电平信号，从而阻止晶体管Q9导通。这样，即使当在节点D的正的矩形信号被产生时，晶体管Q10也不导通，从而阻止电容器C2充电(图6中的虚线)。在这种情况下，只由硬触发器电路块13以最小火花提前角产生点火信号。这样，在低速范围内的点火定时被控制在最小的火花提前角上。

当发动机转速增加因而节点E的信号已经高于门限值VL从而使得它们不再彼此相交时，便允许晶体管Q9和Q10导通，并且由信号E和F的交点按常规方式控制火花提前角。通过改变用于确定门限值VL的电阻R9和R10的值，可以调节使点火定时控制方式发生转换的发动机的速度，因而容易设计和调整。

按照本发明，如上所述，在由两个CR电路的放电示充电波形的交点进行控制的火花提前角控制中，当CR电路的放电电压已经减小到低于门限值时，在火花提前角的可控范围内，从火花提前角的可控范围的开头应该被充电的CR电路的充电被禁止。这在某个低的发动机转速范围内，能够确保点火定时保持为最小火花提前角，从而使进行火花提前角控制的发动机转速范围被加宽到较高的发动机转速。这种控制可以使用简单的进行比较放电电压和门限值的电路实现，从而使系统简单，成本低。

Claims (2)

1.一种用于内燃发动机的点火控制系统，包括：

第一CR电路，它从和发动机的火花提前角的可控范围的最大火花提前角相关的时刻开始放电；

第二CR电路，它从和最大火花提前角相关的时刻开始充电，并在被充分地充电之后，在和火花提前角的可控范围的最小火花提前角相关的时刻放电；

火花提前角控制电路，用来在第一CR电路的放电曲线和第二CR电路的充电曲线的交点处产生点火信号；

用于不依赖于火花提前角控制电路以最小火花提前角产生点火信号的电路；以及

用于在低于规定的发动机转速的发动机速度范围内禁止火花提前角控制电路的装置。

2.根据权利要求1所述的点火控制系统，其中用于禁止火花提前角控制电路的装置包括低发动机转速火花提前角控制电路，用于当检测到第二CR电路的放电电压低于门限电压时，在火花提前角的可控范围内禁止第二CR电路的充电。

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