CN206539410U - 单缸发动机及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种单缸发动机及其控制电路，通过电控方式实现喷油控制及点火控制，单缸发动机的控制电路包括：信号处理器、用于连接喷油嘴的喷油控制电路以及用于连接点火器的点火控制电路；所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接；所述信号处理器检测到单缸发动机的曲轴及凸轮轴信号，分别向所述点火控制电路以及喷油控制电路发送点火驱动信号及喷油信号。

Description

单缸发动机及其控制电路

技术领域

本实用新型涉及单缸发动机领域，尤其涉及一种单缸发动机及其控制电路。

背景技术

单缸发动机是一种应用于摩托车等中小车型的发动机。单缸发动机需进行喷油及点火才能运行，目前单缸发动机控制方式是采用化油器进行喷油，化油器喷射的燃油和空气进行混合后再进入气缸，通过点火器进行点火，化油器不停的在喷射，点火器持续的点火，单缸发动机的工作是随曲轴转动断续进行的，目前这种喷油和点火方式不但不精确而且非常耗油，稳定性不高。

实用新型内容

基于此，本实用新型提出一种单缸发动机及其控制电路，通过电控方式实现喷油控制及点火控制。

一种单缸发动机的控制电路，其特征在于，包括：信号处理器、用于连接喷油嘴的喷油控制电路以及用于连接点火器的点火控制电路；

所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接；

所述信号处理器检测到单缸发动机的曲轴及凸轮轴信号后，根据所述曲轴及凸轮轴信号分别向所述点火控制电路以及喷油控制电路发送点火驱动信号及喷油信号。

一种单缸发动机，包括上述控制电路。

上述单缸发动机及其控制电路，包括信号处理器、喷油控制电路以及点火控制电路，所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接，喷油控制电路连接喷油嘴，点火控制电路连接点火器。当单缸发动机的曲轴及凸轮轴转动后，所述信号处理器检测到所述曲轴及凸轮轴信号后，便向所述点火控制电路发送点火驱动信号，使得点火控制电路与点火器导通，触发点火器点火。以及，所述信号处理器向喷油控制电路发送喷油信号，使得喷油控制电路与喷油嘴导通，触发喷油嘴喷油。单缸发动机及其控制电路通过电控方式实现了喷油控制及点火控制，较为精确，稳定性高，能够减少耗油量。

附图说明

图1为一个实施例中的单缸发动机控制电路结构示意图；

图2为一个具体实施例中的单缸发动机控制电路工作时序图；

图3为一个实施例中的点火控制电路的结构示意图；

图4为针对CG125点火器的点火控制电路的电路图；

图5为一个实施例中的喷油控制电路的结构示意图；

图6为针对MS305喷油嘴的喷油控制电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一个实施例中，请参阅图1，一种单缸发动机控制电路，其特征在于，包括：信号处理器10、用于连接喷油嘴的喷油控制电路20以及用于连接点火器的点火控制电路30；

所述信号处理器10与所述喷油控制电路20以及点火控制电路30连接；

所述信号处理器10检测到单缸发动机的曲轴及凸轮轴信号，分别向所述点火控制电路30以及喷油控制电路20发送点火驱动信号及喷油信号。

单缸发动机是发动机的基本形式，单缸发动机工作时，曲轴每转一圈(二冲程)或两圈(四冲程)，气缸内的混合气点火燃烧一次，因此单缸发动机的工作是断续的，常应用于摩托车等中小车型。单缸发动机控制电路用于控制发动机的喷油嘴的喷油以及点火器的点火，通过所述信号处理器检测单缸发动机的曲轴及凸轮轴信号，向喷油控制电路和点火控制电路分别发送喷油信号和点火驱动信号。曲轴是控制气缸转动的转轴，凸轮轴是发动机控制进气门和排气门的转轴，曲轴及凸轮轴信号是发动机控制系统最主要的输入信号，是控制喷油和点火时刻的必不缺少的信号，可确定发动机气缸位置、发动机转速以及其他参数。如图2为一个具体实例中的单缸发动机控制电路工作时序图，图2中，曲轴旋转720度(两圈),单缸发动机完成进气冲程,压缩冲程,做功冲程,排气冲程的一个工作循环。所述信号处理器检测到曲轴和凸轮轴信号后，可根据单缸发动机的不同工况发出点火驱动信号和喷油信号。

所述信号处理器由单片机及其外围电路组成，优选的，所述信号处理器包括MSP430单片机；

所述MSP430单片机与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接。

所述MSP430单片机是一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的信号处理器,可针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块以及微处理器集成在一个芯片上,具备多功能混合信号处理功能。所述信号处理器可通过连接滑动变阻器调节信号输入的电压大小，从而智能控制点火控制电路以及喷油控制电路工作。通过所述MSP430单片机的信号处理器，实现了电控式点火及喷油，控制精确，实现单缸发动机的智能化控制，电控式点火及喷油还可避免燃油的浪费。

喷油嘴为一电磁阀，当电磁线圈通电时，产生吸力，针阀被吸起，打开喷孔，燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，形成雾状，利于燃烧充分。喷油嘴本身是一个常闭阀，当没有输入控制讯号时，阀门一直处于关闭状态，由一个阀针上下运动来控制阀的开闭。当信号处理器下达喷油信号时，会使电流流经喷油嘴内的线圈，产生磁场来把阀针吸起，让阀门开启好使油料能自喷油孔喷出。所述喷油嘴具体可为MS305型号的喷油嘴。点火器指能在一瞬间提供足够的能量点燃油或气等燃料并能稳定火焰的装置。点火器主要由电源、点火线圈、分电器、点火开关、火花塞、附加电阻及其短接装置、高低压导线等组成。点火器可分为电子式脉冲式点火器和电子式高频高压点火器。具体地，所述点火器为CG125点火器。

点火控制电路连接点火器，用于控制点火器点火，一个实施例中，请参阅图3，所述点火控制电路包括放大电路301、滤波电路302以及连接所述点火器的充电点火电路303；

所述放大电路301与所述信号处理器以及所述滤波电路302连接，所述滤波电路302与所述充电点火电路303连接；

所述点火驱动信号经所述放大电路301放大，通过滤波电路302进行滤波，充电点火电路303接收放大及滤波后的点火驱动信号，向所述点火器发送所述点火驱动信号。

由信号处理器向点火控制电路发送的所述点火驱动信号还需进行信号运算如放大及滤波后，驱动点火器点火。所述点火驱动信号先经所述放大电路放大后，再通过滤波电路进行滤波，具体可通过滤波电容进行滤波，然后充电点火电路获取放大及滤波后的点火驱动信号，向所述点火器发送所述点火驱动信号。经过上述信号放大及滤波的处理过程，提高了点火驱动信号稳定性和健壮性，有利于控制点火器点火。

优选地，所述放大电路包括上拉电阻和三极管；

所述上拉电阻以及所述信号处理器与所述三极管的基极连接，所述滤波电路与所述三极管的集电极连接。

所述上拉电阻和所述三极管构成了两级放大电路，实现了点火驱动信号的两级放大，通过上拉电阻对点火驱动信号进行一级放大，具体地，上拉电阻可为10Ω大小的电阻，经一级放大后的点火驱动信号再经三极管进行二级放大，通过所述上拉电阻和所述三极管对点火驱动信号进行放大，有效增强了点火驱动信号。

优选地，所述充电点火电路包括二极管和开关三极管；

所述开关三极管的基极连接所述滤波电路；所述开关三极管的集电极连接所述二极管的正极和所述点火器，所述二极管的负极连接电源；

所述开关三极管的基极接收所述放大及滤波后的点火驱动信号，所述开关三极管导通，所述开关三极管的集电极输出点火驱动信号，使得点火器点火。

开关三极管工作于截止区和饱和区，相当于电路的切断和导通,所述开关三极管的集电极连接点火器对应的高压包的正极，所述开关三极管具体可为STGB10MOS开关三极管，点火驱动信号输入时，所述开关三极管导通，使得点火器对应的高压包的正负极形成回路，充电点火。当点火器点火完毕后，所述开关三极管断开，但点火器对应的高压包的线圈内还存在残余电量，此时通过所述二极管的单向导通特性，使得点火器对应的高压包的正负极回路放电，以保护整体电路。

请参阅图4，图4为针对CG125点火器的点火控制电路的电路图，在信号处理器检测到曲轴和凸轮轴信号后，发出点火驱动信号，通过图4的点火控制电路控制CG125点火器点火，该电路的原理是通过10KΩ的上拉电阻R1对点火驱动信号钳位在高电平进行一级放大，然后再使用三极管Q1对MSP430的输出信号进行二级放大，然后经滤波电容C1滤波，去除杂波，再经过STGB10MOS型开关三极管Q2进行弱电控强电，以控制点火器CG125的充电点火。而二极管D1 的作用是回流作用，当D1两端压差过高时可导通二极管实现回流，通过反接二极管使得点火结束后，开关三极管Q2回路断开，将点火器对应的高压包线圈中的残余电量进行释放，保护整体电路。上述控制电路通过上拉电阻R1和三极管 Q1提高放大了点火驱动信号。滤波电路通过串联电容接地，实现滤除输出的点火驱动信号中不稳定的杂波，避免出现由于杂波干扰而导致的错误点火，而开关三极管Q2以及二极管D1能够保护整体电路。可见该点火控制电路具有能很强的抗干扰性及稳定性，能够保护整体电路还能及时驱动点火器点火。

一个实施例中，请参阅图5，所述喷油控制电路20包括光电耦合隔离电路 201以及连接所述喷油嘴的喷油开关电路202；

所述光电耦合隔离电路201以与所述信号处理器以及喷油开关电路202连接；

所述光电耦合隔离电路201获取喷油信号后，先转换为光信号后，再将光信号转换为电信号并传输至所述喷油开关电路202。

所述光电耦合隔离电路将经电-光-电转换后的喷油信号，发送至喷油开关电路，使喷油开关电路导通，控制喷油嘴喷油。具体地，所述光电耦合隔离电路包括光电耦合隔离器；所述光电耦合隔离器的输入端连接所述信号处理器，所述光电耦合隔离器的输出端连接所述喷油开关电路。光电耦合隔离就是采用光电耦合隔离器进行隔离，光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏三极管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了电信号，又隔离干扰了信号。经过上述光电耦合隔离的处理过程，提高了喷油信号的稳定性，有利于控制喷油器喷油。

优选地，所述喷油开关电路包括场效应管；

所述场效应管的栅极连接所述光电耦合隔离电路，所述场效应管的源极连接电源端，所述场效应管的漏极连接所述喷油嘴。

场效应管是控制喷油的开通关断的执行机构，具体可为IRF5303场效应管。当所述场效应管的栅极有喷油信号输入，则喷油嘴与电源端形成回路，触发喷油嘴喷油。

请参阅图6，图6为针对MS305喷油嘴的喷油控制电路的电路图，在信号处理器检测到曲轴和凸轮轴信号后，发出喷油信号，经光敏二极管D2和电阻R4 后，再通过光电耦合隔离器进行光电耦合隔离，然后经过R5和R6分流，并通过R6输出至IRF5303场效应管的栅极，场效应管的漏极连接着喷油嘴负极，源极连接电源端，如此喷油嘴导通，实现了喷油控制。

一个实施例中，所述单缸发动机的控制电路还包括通信模块和显示模块；所述通信模块以及显示模块与所述信号处理器连接。使得所述单缸发动机的控制电路具备实时通信功能以及显示功能。所述单缸发动机的点火器角度可调，喷油时间可调，可以人为设定点火器的点火角度和喷油时刻。

上述单缸发动机的控制电路，包括信号处理器、喷油控制电路以及点火控制电路，所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接，喷油控制电路连接喷油嘴，点火控制电路连接点火器。当单缸发动机的曲轴及凸轮轴转动后，所述信号处理器检测到所述曲轴及凸轮轴信号后，便向所述点火控制电路发送点火驱动信号，使得点火控制电路与点火器导通，触发点火器点火。以及，所述信号处理器向喷油控制电路发送喷油信号，使得喷油控制电路与喷油嘴导通，触发喷油嘴喷油。所述单缸发动机的控制电路通过电控方式实现了喷油控制及点火控制，较为精确，稳定性高，能够减少耗油量。

一种单缸发动机，包括上述控制电路。

所述单缸发动机包括控制电路，所述控制电路包括信号处理器、喷油控制电路以及点火控制电路，所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接，喷油控制电路连接喷油嘴，点火控制电路连接点火器。当单缸发动机的曲轴及凸轮轴转动后，所述信号处理器检测到所述曲轴及凸轮轴信号后，便向所述点火控制电路发送点火驱动信号，使得点火控制电路与点火器导通，触发点火器点火。以及，所述信号处理器向喷油控制电路发送喷油信号，使得喷油控制电路与喷油嘴导通，触发喷油嘴喷油。所述单缸发动机通过电控方式实现了喷油控制及点火控制，较为精确，稳定性高，能够减少耗油量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能组合都进行描述，然而只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种单缸发动机的控制电路，其特征在于，包括：信号处理器、用于连接喷油嘴的喷油控制电路以及用于连接点火器的点火控制电路；

所述信号处理器与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接；

所述信号处理器检测到单缸发动机的曲轴及凸轮轴信号，分别向所述点火控制电路以及喷油控制电路发送点火驱动信号及喷油信号。

2.根据权利要求1所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述点火控制电路包括放大电路、滤波电路以及连接所述点火器的充电点火电路；

所述放大电路与所述信号处理器以及所述滤波电路连接，所述滤波电路与所述充电点火电路连接；

所述点火驱动信号经所述放大电路放大，通过滤波电路进行滤波，充电点火电路接收放大及滤波后的点火驱动信号，向所述点火器发送所述点火驱动信号。

3.根据权利要求2所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述充电点火电路包括二极管和开关三极管；

所述开关三极管的基极连接所述滤波电路；所述开关三极管的集电极连接所述二极管的正极和所述点火器，所述二极管的负极连接电源；

所述开关三极管的基极接收所述放大及滤波后的点火驱动信号，所述开关三极管导通，所述开关三极管的集电极输出点火驱动信号，使得点火器点火。

4.根据权利要求2或3所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述放大电路包括上拉电阻和三极管；

所述上拉电阻以及所述信号处理器与所述三极管的基极连接，所述滤波电路与所述三极管的集电极连接。

5.根据权利要求1或2所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述喷油控制电路包括光电耦合隔离电路以及连接所述喷油嘴的喷油开关电路；

所述光电耦合隔离电路与所述信号处理器以及喷油开关电路连接；

所述光电耦合隔离电路获取喷油信号后，先转换为光信号后，再将光信号转换为电信号并传输至所述喷油开关电路。

6.根据权利要求5所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述光电耦合隔离电路包括光电耦合隔离器；

所述光电耦合隔离器的输入端连接所述信号处理器，所述光电耦合隔离器的输出端连接所述喷油开关电路。

7.根据权利要求6所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述喷油开关电路包括场效应管；

所述场效应管的栅极连接所述光电耦合隔离电路，所述场效应管的源极连接电源端，所述场效应管的漏极连接所述喷油嘴。

8.根据权利要求1所述的单缸发动机的控制电路，其特征在于，所述信号处理器包括MSP430单片机；

所述MSP430单片机与所述喷油控制电路以及点火控制电路连接。

9.一种单缸发动机，包括权利要求1至8任一项所述单缸发动机的控制电路。