CN214355885U - 一种用于汽车点火提前器的数据采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及CNG汽车点火技术，特别是一种用于汽车点火提前器的数据采集电路。包括汽车ECU信号获取电路、汽车燃料状态获取电路和存储器，汽车ECU信号获取电路的输入端与汽车ECU信号输出端口连接，用于获取汽车的点火信号；汽车ECU信号获取电路对所述点火信号进行稳压和限流后，用于通过复合晶体管阵列输出点火调理信号到存储器；汽车燃料状态获取电路的输入端与汽车燃料状态信号端口连接，用于获取汽车燃料状态信号，汽车燃料状态信号为天然气燃料或汽油燃料；汽车燃料状态获取电路用于对汽车燃料状态信号进行调理，输出汽车燃料状态调理信号到存储器。提供了具体的汽车点火提前器的数据采集电路，能实时获取汽车的ECU信号和车辆燃料状态。

Description

一种用于汽车点火提前器的数据采集电路

技术领域

本实用新型涉及CNG汽车点火技术，具体涉及一种用于汽车点火提前器的数据采集电路。

背景技术

考虑节约能源或者节约成本等多种因素，越来越多的汽车采用天然气作为主要燃料，汽油作为辅助燃料，采用双燃料汽车，既能实现节能环保，又可以采用燃烧汽油获取汽车动力，弥补天然气燃料动力不足的问题。

采用双燃料汽车，控制点火时刻是关键，发动机以天然气为燃料时，输出动力弱于烧汽油, 会出现燃料始点滞后的问题，因此通常控制点火器提前点火，让天然气燃料在缸内提前燃烧，达到提升输出动力的目的。最终使得无论使用天然气燃料还是汽油燃料，发动机动力输出不会有太明显的差距。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：基于汽车提前点火原理，在原车ECU和点火线圈之间增加了原车ECU点火信号电路，提出了一种用于汽车点火提前器的数据采集电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，包括汽车ECU信号获取电路、汽车燃料状态获取电路和存储器；

汽车ECU信号获取电路的输入端与汽车ECU信号输出端口连接，用于获取汽车的点火信号；汽车ECU信号获取电路对点火信号进行稳压和限流后，用于通过复合晶体管阵列输出点火调理信号到存储器；

汽车燃料状态获取电路的输入端与汽车燃料状态信号输出端口连接，用于获取汽车燃料状态信号，汽车燃料状态信号为天然气燃料或汽油燃料；汽车燃料状态获取电路用于对汽车燃料状态信号进行调理，输出汽车燃料状态调理信号到存储器；

存储器与汽车ECU信号获取电路的输出端连接，用于接收并存储点火调理信号；存储器还与汽车燃料状态获取电路的输出端连接，用于接收并存储汽车燃料状态调理信号。

作为本实用新型的优选方案，汽车ECU信号获取电路包括稳压电容C2，分流电阻R5，电阻R2，开关二极管D1、复合晶体管阵列U2，电阻R3和电容C3，

稳压电容C2并联于汽车ECU信号输出端口和参考地之间，用于对点火信号进行稳压；

分流电阻R5并联于汽车ECU信号输出端口和参考地之间，用于对点火信号进行分流；

电阻R2的一端与汽车ECU信号输出端口连接，电阻R2的另一端与开关二极管D1的第三端口连接，开关二极管D1为三端口开关二极管；

开关二极管D1的第一端口连接参考地，开关二极管D1的第二端口连接+5V电源；开关二极管D1的第三端口还连接了复合晶体管阵列U2的输入端；

复合晶体管阵列U2的输出端口输出点火调理信号到存储器，并且，电阻R3的一端连接+5V电源，电阻R3的另一端连接复合晶体管阵列U2的输出端口；电容C3的一端连接参考地，电容C3的另一端连接复合晶体管阵列U2的输出端口。

作为本实用新型的优选方案，复合晶体管阵列U2的型号为ULH2003A。

作为本实用新型的优选方案，电容C2的取值是1000皮法，电阻R5的电阻值是100kΩ。

作为本实用新型的优选方案，开关二极管D1的型号为BAV99。

作为本实用新型的优选方案，复合晶体管阵列U2输入端并行接入两路点火信号，并且并行输出两路点火调理信号到存储器。

作为本实用新型的优选方案，采用两路汽车ECU信号获取电路输入四路点火信号，并且并行输出四路点火调理信号到存储器。

作为本实用新型的优选方案，汽车燃料状态获取电路包括电阻R6，电阻R10，电阻R11，电阻R12和三极管Q1，

电阻R10并联于汽车燃料状态信号输出端口和参考地之间，电阻R6的一端连接汽车燃料状态信号输出端口，电阻R6的另一端连接三极管Q1的基极，电阻R11并联于三极管Q1的基极和参考地之间，三极管Q1的发射极连接+5V电源，三极管Q1的集电极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端连接参考地，三极管Q1的集电极输出汽车燃料状态调理信号到存储器。

作为本实用新型的优选方案，三极管Q1的型号为BC807。

作为本实用新型的优选方案，电路还包括节气门电压传感器和单片机，

单片机与存储器连接，用于从存储器中读取点火调理信号和汽车燃料状态调理信号，单片机还与节气门电压传感器连接，用于从节气门电压传感器获取节气门电压；

当汽车燃料状态调理信号为高电平时，单片机直接输出点火调理信号，点火调理信号用于控制点火线圈的开启；

当汽车燃料状态调理信号为低电平时，单片机用于比较节气门电压与阈值电压的大小，当节气门电压大于或等于阈值电压，则，单片机输出点火控制信号，点火控制信号用于控制点火线圈的开启。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种具体的汽车点火提前器的数据采集电路，能实时获取汽车的ECU信号，还能实时获取汽车燃料状态（燃料为汽油或者天然气），获取的ECU信号和车辆燃料状态，用于点火提前时刻的判断。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中汽车点火提前器的数据采集电路示意图；

图2是本实用新型实施例1中汽车ECU信号获取的电路原理图；

图3是本实用新型实施例1中汽车燃料状态采集电路原理图；

图4是本实用新型实施例1中增加了单片机的点火提前器的数据采集和控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

汽车的提前点火控制的关键在于，提前点火时刻的确定，以及点火开关的控制。通常采用单片机来进行是否进行点火的判断，并且当点火时刻到来时，单片机输出相应的点火控制信号。

实施例1给出了一个具体的汽车点火提前器的数据采集电路，汽车点火提前器的数据采集电路连接在汽车的ECU信号输出口,用于获取汽车ECU点火信号，汽车点火提前器的数据采集电路示意图如图1所示。

汽车点火提前器的数据采集电路包括汽车ECU信号获取电路和汽车燃料状态获取电路。图2中给出了汽车ECU信号获取的电路原理图。汽车ECU信号获取电路的主要元器件为高耐压、大电流的复合晶体管阵列。现以ECU_FIRE1点火信号所在支路为例，进行说明。ECU_FIRE1是来自汽车ECU的点火信号，通常为方波信号，但是该信号的电压值和电流值通常都比较大，不能直接输入到存储器或单片机，因此，需要另外设计电路对汽车ECU信号进行调理，从而得到能够输入存储器或单片机的点火调理信号。

首先，在ECU_FIRE1信号输入端并入了用于稳压的电容C2，稳压电容C2用于避免输入信号中的耦合干扰，减小ECU_FIRE1信号与参考地之间的高频干扰阻抗，通常设置稳压电容C2的取值为1000p。其次，在ECU_FIRE1信号与参考地之间还并入了电阻R5，起到分流的作用，避免ECU_FIRE1信号电流过大，烧毁后端的元器件，一般的，电阻R5的值取100k。电容C2和电阻R5主要是起到稳压限流的作用，对后端的元器件起到保护的作用。再次，ECU_FIRE1信号输入端串联了电阻R2，电阻R2一端与ECU_FIRE1信号输入端连接，另一端与开关二极管D1的第三个端口连接，开关二极管D1的第一端口连接参考地，开关二极管D1的第二端口接+5V电压，同时开关二极管D1的第三个端口还连接了复合晶体管阵列的一个输入端。ECU_FIRE1信号的输入使得电阻R2上产生了压降，当电阻R2两端的电压大于+5v时，开关二极管D1的第一和第三端口之间的二极管关断，第二和第三端口之间的二极管导通，因此，开关二极管D1的第三个端口的电压被强制置为+5V，当电阻R2两端的电压为负值时（小于0V），则开关二极管D1的第一和第三端口之间的二极管导通，第二和第三端口之间的二极管断开，因此，开关二极管D1的第三个端口的电压被强制置为0V。通过上述原理，将ECU_FIRE1信号调理为方波信号，并且方波信号的高电平为+5V，低电平为0V，方波信号输入复合晶体管阵列的一个输入端，并行方波信号在复合晶体管阵列内部进行反向后，从一个输出端输出点火调理信号（反向的方波信号，也就是FIRE_SIG1）。点火调理信号输出端并联了电容C3和电阻R3，电容C3的一端连接点火调理信号输出端，另一端连接参考地，用于滤除干扰。电阻R3的一端连接点火调理信号输出端，另一端连接+5V，用于稳压和增大点火调理信号的驱动能力。FIRE_SIG1输出到存储器，存储器与点火调理信号输出端连接，用于接收并存储所述点火调理信号。

作为优选方案，复合晶体管阵列采用ULV2003芯片，ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成，每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在+5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关断状态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行，非常适合用于汽车点火提前器的数据采集电路中。

作为优选方案，一个汽车ECU信号获取电路中采用一个ULV2003芯片，并行输入两路点火信号：ECU_FIRE1信号和ECU_FIRE2信号，相应的，输出两路点火调理信号FIRE_SIG1信号和FIRE_SIG2信号到存储器。

作为优选方案，一个汽车ECU信号获取电路中采用2个ULV2003芯片，每个并行输入两路点火信号。因此，ULV2003芯片U2并行输入两路点火信号为：ECU_FIRE1信号和ECU_FIRE2信号，相应的，输出两路点火调理信号FIRE_SIG1信号和FIRE_SIG2信号到存储器。ULV2003芯片U3并行输入两路点火信号为：ECU_FIRE3信号和ECU_FIRE4信号，相应的，输出两路点火调理信号FIRE_SIG3信号和FIRE_SIG4信号到存储器。若汽车为四缸发动机，则每个发动机对应输出一个ECU_FIRE信号。本实用新型的汽车点火提前器的数据采集电路，可以用于对每个缸的点火时间进行控制。

另外，作为汽车点火提前控制，只获取点火时刻是不够的，还需要判断燃料的状态，如果是汽油燃料，则无需进行提前点火，如果是天然气，才需要提前点火，如图3所示，公开了一种汽车燃料状态采集电路原理图。

三极管Q1发射极连接+5V电压，基极与汽车燃料状态信号GAS_ SIG连接，集电极与电阻R12串联后，接地。三极管Q1的基极与地之间并联了电阻R11，通过电阻R11和电阻R12设置了参考电压，当汽车燃料状态信号GAS_ SIG大于或等于参考电压时，三极管导通，汽车燃料状态调理信号GAS_ Status被拉高为高电平+5V，当汽车燃料状态信号GAS_ SIG小于参考电压时，三极管关断，汽车燃料状态调理信号GAS_ Status被拉底为低电平0V，因此汽车燃料状态信号GAS_ SIG转换为可以输入存储器的高低电平信号GAS_ Status。当GAS_ Status为高电平时，表示燃料为汽油，不用进行点火提前控制；当GAS_ Status为低电平时，表示燃料为天然气，进行点火提前控制。

作为优选方案，三极管Q1为BC807芯片，该芯片直流电流增益 hFE为100；工作温度范围:-65°C 到 +150°C；SMD标号是5D；功耗为250mW；分装类型为SOT-23。

通过汽车ECU信号获取电路和汽车燃料状态获取电路，就获得了点火提前器的数据采集，后端的控制电路就可以对采集的数据进行分析判断，输出点火控制信号。

作为优选方案，电路还包括节气门电压传感器和单片机，单片机，用于根据采集信号输出点火控制信号，增加了单片机的点火提前器的数据采集和控制电路示意图如图4所示。

单片机与存储器连接，用于从存储器中读取点火调理信号和汽车燃料状态调理信号，单片机还与节气门电压传感器连接，用于从节气门电压传感器获取节气门电压；

当汽车燃料状态调理信号为高电平时，单片机直接输出点火调理信号，点火调理信号用于控制点火线圈的开启；

当汽车燃料状态调理信号为低电平时，单片机用于比较节气门电压与阈值电压的大小，当节气门电压大于或等于阈值电压，则，单片机输出点火控制信号，点火控制信号用于控制点火线圈的开启。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，包括汽车ECU信号获取电路、汽车燃料状态获取电路和存储器；

所述汽车ECU信号获取电路的输入端与汽车ECU信号输出端口连接，用于获取汽车的点火信号；所述汽车ECU信号获取电路对所述点火信号进行稳压和限流后，用于通过复合晶体管阵列输出点火调理信号到存储器；

所述汽车燃料状态获取电路的输入端与汽车燃料状态信号输出端口连接，用于获取汽车燃料状态信号，所述汽车燃料状态信号为天然气燃料或汽油燃料；所述汽车燃料状态获取电路用于对所述汽车燃料状态信号进行调理，输出汽车燃料状态调理信号到存储器；

所述存储器与所述汽车ECU信号获取电路的输出端连接，用于接收并存储所述点火调理信号；所述存储器还与所述汽车燃料状态获取电路的输出端连接，用于接收并存储所述汽车燃料状态调理信号。

2.如权利要求1所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述汽车ECU信号获取电路包括稳压电容C2，分流电阻R5，电阻R2，开关二极管D1、复合晶体管阵列U2，电阻R3和电容C3，

所述稳压电容C2并联于汽车ECU信号输出端口和参考地之间，用于对所述点火信号进行稳压；

所述分流电阻R5并联于所述汽车ECU信号输出端口和参考地之间，用于对所述点火信号进行分流；

所述电阻R2的一端与所述汽车ECU信号输出端口连接，所述电阻R2的另一端与所述开关二极管D1的第三端口连接，所述开关二极管D1为三端口开关二极管；

所述开关二极管D1的第一端口连接参考地，所述开关二极管D1的第二端口连接+5V电源；所述开关二极管D1的第三端口还连接了所述复合晶体管阵列U2的输入端；

所述复合晶体管阵列U2的输出端口输出点火调理信号到所述存储器，并且，所述电阻R3的一端连接+5V电源，所述电阻R3的另一端连接所述复合晶体管阵列U2的输出端口；所述电容C3的一端连接参考地，所述电容C3的另一端连接所述复合晶体管阵列U2的输出端口。

3.如权利要求2所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述电容C2的取值是1000皮法，所述电阻R5的电阻值是100kΩ。

4.如权利要求3所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述开关二极管D1的型号为BAV99。

5.如权利要求4所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述复合晶体管阵列U2输入端并行接入两路点火信号，并且并行输出两路点火调理信号到存储器。

6.如权利要求5所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，采用两路所述汽车ECU信号获取电路输入四路点火信号，并且并行输出四路点火调理信号到存储器。

7.如权利要求1-6任一所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述汽车燃料状态获取电路包括电阻R6，电阻R10，电阻R11，电阻R12和三极管Q1，

所述电阻R10并联于所述汽车燃料状态信号输出端口和参考地之间，所述电阻R6的一端连接所述汽车燃料状态信号输出端口，所述电阻R6的另一端连接所述三极管Q1的基极，电阻R11并联于三极管Q1的基极和参考地之间，三极管Q1的发射极连接+5V电源，三极管Q1的集电极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端连接参考地，三极管Q1的集电极输出所述汽车燃料状态调理信号到存储器。

8.如权利要求6所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号为BC807。

9.如权利要求8所述的一种用于汽车点火提前器的数据采集电路，其特征在于，所述电路还包括节气门电压传感器和单片机，

所述单片机与所述存储器连接，用于从所述存储器中读取所述点火调理信号和所述汽车燃料状态调理信号，所述单片机还与所述节气门电压传感器连接，用于从所述节气门电压传感器获取节气门电压；

当所述汽车燃料状态调理信号为高电平时，所述单片机直接输出所述点火调理信号，所述点火调理信号用于控制点火线圈的开启；

当所述汽车燃料状态调理信号为低电平时，所述单片机用于比较所述节气门电压与阈值电压的大小，当所述节气门电压大于或等于所述阈值电压，则，所述单片机输出点火控制信号，所述点火控制信号用于控制点火线圈的开启。

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