CN211950724U - 一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，包括检测发动机曲轴旋转角度的位置信号检测器以及与火花塞连接的点火线圈，点火线圈与蓄电池正极连接，信号检测器与点火线圈之间设置控制单元，控制单元包括主控MCU、整形回路、驱动回路和功率元件，位置信号检测器采集的信号经整形回路传入主控MCU，主控MCU与功率元件设置有两条并行的支路，一条支路上设置驱动回路和二号三极管，另一条支路上设置一号三极管和负载，功率元件与点火线圈连接。本实用新型在保证控制器正常工作的基础上，有效的抑制了非正常点火现象的发生，提高了整个发动机系统的安全性和可靠性。

Description

一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器

技术领域

本实用新型涉及发动机智能控制领域，尤其是一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器。

背景技术

发动机系统中的主控ECU（Electronic Control Unit,电子控制单元），是发动机控制回路中最重要的部件。目前发动机控制领域的控制器基本已经全部数字化，而且其功能也从单一的点火功能扩展到整个系统的全面协同控制，例如汽车电喷系统。

发动机主控ECU单从点火方式上分类，可以分为电容放电式和电感放电式两大类型。其中电感放电式简要工作原理见附图1所示，当功率元件导通时，蓄电池正极通过点火线圈初级和功率元件组成回路，流经点火线圈初级的电流由小变大，点火线圈进行储能。当电流增长到一定程度时，功率元件快速关断，因为电流由大迅速变为零，所以此时会在点火线圈次级产生很高的感生电压，从而通过火花塞进行放电，产生火花。功率元件的导通时间和关断时刻完全由主控MCU控制。主控MUC（Microcontroller Unit，微控制单元）通过对发动机曲轴位置信号进行检查，计算出何时打开功率元件，何时关闭功率元件。如专利公告号为CN201269159Y中公开的一种摩托车点火器所采用的技术方案。

现阶段在主控ECU的点火控制逻辑中存在的问题隐患：控制器控制功率元件正常导通蓄能后未到正常点火点，此时发动机停转，那么但没有检测或者计算出正常关断点火的情况下，便需要强制关断功率元件。关闭功率元件都会产生高压放电，从而产生火花。此时，产生火花是不正确的，是会对系统产生不利影响的。尤其是当发动机发生反冲现象时，如果产生火花，相当于加速的发动机反冲。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，在保证控制器正常工作的基础上，有效的抑制了非正常点火现象的发生，提高了整个发动机系统的安全性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，包括检测发动机曲轴旋转角度的位置信号检测器以及与火花塞连接的点火线圈，所述点火线圈与蓄电池正极连接，其特征在于：所述位置信号检测器与点火线圈之间设置控制单元，控制单元包括主控MCU、整形回路、驱动回路和功率元件，所述位置信号检测器采集的信号经整形回路传入主控MCU，主控MCU与功率元件设置有两条并行的支路，一条支路上设置驱动回路和二号三极管，另一条支路上设置一号三极管和负载，功率元件与所述点火线圈连接。

在上述方案的基础上，进一步优选，所述一号三极管的基极与主控MCU连通，一号三极管的集电极输入+5V电压，一号三极管的发射极设置两条支路，一条支路经负载与功率元件连接，另一支路经电容接地。

在上述方案的基础上，进一步优选，所述二号三极管的基极与所述驱动回路连接，二号三极管的集电极与功率元件连接，二号三极管的发射极接地。

在上述方案的基础上，进一步优选，所述功率元件设置接地端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型中的发动机控制器，在原有电感放电式控制器的基础上，增加两个三极管作为开关，形成两个并联支路来控制功率元件，通过主控MCU控制两个三极管的通断，实现输出的驱动波形进行高低相位反转，在保证控制器正常工作的基础上，有效的抑制了非正常点火现象的发生，提高了整个发动机系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1是电感放电式控制器的简要框图；

图2是本实用新型的简要框图；

图中：1、发动机曲轴，2、位置信号检测器，3、整形回路，4、主控MCU，5、驱动回路，6、功率元件，7、点火线圈，8、火花塞，9、蓄电池正极，10、一号三极管，11、电容，12、二号三极管，13、负载。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

根据附图2可知，本实用新型具体涉及一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，包括检测发动机曲轴1旋转角度的位置信号检测器2以及与火花塞8连接的点火线圈7，点火线圈7与蓄电池正极9连接，点火线圈7为火花塞8提供高电压，使其在气缸内点火燃烧。为了控制火花塞的点火时机，在信号检测器2与点火线圈7之间设置控制单元。

本实用新型中的发动机控制器，其控制单元包括主控MCU4、整形回路3、驱动回路5和功率元件6，位置信号检测器2采集的发动机曲轴1位置信号经整形回路3传入主控MCU4，主控MCU4对点火线圈7进行放电控制，功率元件6设置接地端。为了保证放电时机，保证功率元件6正常导通蓄能，在主控MCU4与功率元件6设置有两条并行的支路，一条支路上设置驱动回路5和二号三极管12，另一条支路上设置一号三极管10和负载13，功率元件6与点火线圈7连接。一号三极管10支路，主要是为功率元件6门极提供稳定的上拉电源，二号三极管12支路配合第一条支路，当二号三极管12关断时，功率元件6导通；当二号三极管12导通时，功率元件6断开，从而实现主控MCU4输出的驱动波形进行高低相位反转，延缓功率元件的关闭速度，避免发动机发生反冲时产生电火花。

上述实施例中的位置信号检测器2采用的是普通磁电式曲轴位置传感器，其工作原理是在触发轮外圆上加工了若干齿与曲轴同步旋转，传感器固定再机体上，磁头与触发轮齿保持1～2mm的间隙。触发轮齿依次通过磁头，使磁隙不断发生变化，通过感应线圈绕组的磁通也不断发生变化，从而在线圈的两端产生了交变的感应电动势，此交流信号经整形、放大后，形成方波送入ECU。如果位置信号检测器2使用的霍尔转换类型，那么将可以省略整形回路3部分。

上述实施例中整形电路3采用的RC电路及集成芯片，其作用是把位置信号检测器采集的正弦波信号，转换为标准的方波信号，并传输至主控MCU4中，方便MCU识别计算。

上述实施例中的功率元件6为元件是 IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管），其功能是将主控MCU4传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。驱动回路5就是指驱动IGBT，结构很简单，只需要电阻适当限流和分压即可。因为驱动的不是晶闸管，所以不需要上面所说的放大回路。

本实用新型中的发动机控制器，一号三极管10的基极与主控MCU4连通，一号三极管10的集电极输入+5V电压，一号三极管10的发射极设置两条支路，一条支路经负载13与功率元件6连接，另一支路经电容11接地。二号三极管12的基极与驱动回路5连接，二号三极管12的集电极与功率元件6连接，二号三极管12的发射极接地。

本实用新型中的发动机控制器，是在上述控制器的基础上，增加一号三极管T1回路，当一号三极管T1持续导通时，可以为功率元件6门极提供稳定的上拉电源。同时，为配合新增的一号三极管T1回路，增加了二号三极管T2。当二号三极管T2关断时，功率元件6导通；当二号三极管T2导通时，功率元件6断开。所以需要将原方案的主控MCU输出的驱动波形进行高低相位反转。

在发动机运行过程中，若磁电机旋转一圈为360°，利用位置信号检测器2对发动机曲轴1旋转角度进行检查。假设现在需要在20°位置导通，60°位置关断。那么传统的电感放电式控制器发生以下异常情况：

异常情况1：磁电机在经过20°位置后就停止了，停在40°的位置上，没到60°位置；

异常情况2：磁电机在经过20°位置后发生反转，根本找不到60°位置；

异常情况3：磁电机在经过20°位置后发生反转，找错了60°位置；

控制器控制功率元件6正常导通蓄能，但没有检测或者计算出正常关断点火的情况下，便需要强制关断功率元件6。目前的做法是，设置一个导通蓄能的持续时间上限，当达到上限时，关闭功率元件6；或者是控制器判断发动机出曲轴1信号异常，强制关闭功率元件6。那么，无论哪种做法，关闭功率元件6都会产生高压放电，从而产生火花。

本实用新型中的发动机控制器，在实际的发动机控制过程为：1）当需要正常点火时，主控MCU4控制一号三极管T1持续导通；同时控制二号三极管T2导通和关断，来实现点火蓄能和点火放电。2）当出现正常蓄能，但不应该点火的特殊情况的时候，该设计方案可以延缓功率元件6的关闭速度，从而起到抑制高压产生的作用。蓄能状态时，二号三极管T2关断，一号三极管T1导通。如果希望抑制高压产生，二号三极管T2维持关断状态，首先关断一号三极管T1，这样切断了上拉电源。由于电容C1的存在，可以使功率元件6的门极电压缓慢降低，从而延缓关闭速度，于是便不会产生点火电压了。3）当一号三极管T1关闭一定时间后，二号三极管T2导通，完全拉低功率元件6门极电压。抑制过程结束。

Claims (4)

1.一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，包括检测发动机曲轴（1）旋转角度的位置信号检测器（2）以及与火花塞（8）连接的点火线圈（7），所述点火线圈（7）与蓄电池正极（9）连接，其特征在于：所述位置信号检测器（2）与点火线圈（7）之间设置控制单元，控制单元包括主控MCU（4）、整形回路（3）、驱动回路（5）和功率元件（6），所述位置信号检测器（2）采集的信号经整形回路（3）传入主控MCU（4），主控MCU（4）与功率元件（6）设置有两条并行的支路，一条支路上设置驱动回路（5）和二号三极管（12），另一条支路上设置一号三极管（10）和负载（13），功率元件（6）与所述点火线圈（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，其特征在于：所述一号三极管（10）的基极与主控MCU（4）连通，一号三极管（10）的集电极输入+5V电压，一号三极管（10）的发射极设置两条支路，一条支路经负载（13）与功率元件（6）连接，另一支路经电容（11）接地。

3.根据权利要求1所述的一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，其特征在于所述二号三极管（12）的基极与所述驱动回路（5）连接，二号三极管（12）的集电极与功率元件（6）连接，二号三极管（12）的发射极接地。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种具有抑制非正常点火功能的发动机控制器，其特征在于所述功率元件（6）设置接地端。

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