專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于低功率內(nèi)燃引擎的數(shù)字控制感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，舉例來(lái)說(shuō)，用于鏈鋸，割草機(jī)，小型機(jī)動(dòng)車(chē)輛以及類(lèi)似設(shè)備；更具體來(lái)講，本發(fā)明涉及一種感應(yīng)式的可調(diào)火花提前點(diǎn)火系統(tǒng)，它能夠根據(jù)引擎的可變速率，以區(qū)別模式控制火花的生成以及饋送電路的充電，以便在起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)期間獲得高效率的點(diǎn)火狀況。
背景技術(shù)：
眾所周知，感應(yīng)點(diǎn)火中火花的持續(xù)時(shí)間方面的特性以及效率方面的特性比電容點(diǎn)火的那些特性要更明亮些；在起動(dòng)或者當(dāng)可由電壓發(fā)生器的磁路制造的能量仍相對(duì)有限的時(shí)候發(fā)生的引擎低運(yùn)轉(zhuǎn)即低轉(zhuǎn)速期間，這一點(diǎn)尤其明顯。
為此相對(duì)于電容類(lèi)型點(diǎn)火而言，只要可能，一般喜歡使用電感式點(diǎn)火。
相反地，眾所周知，感應(yīng)點(diǎn)火的局限性在于僅僅在充分強(qiáng)的電流流入點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組時(shí)，才能產(chǎn)生火花。
在US4188929A、US4515118A和EP0727578A中說(shuō)明了電感式點(diǎn)火的實(shí)例。
在前兩個(gè)實(shí)例中，僅僅使用由電壓發(fā)生器周期產(chǎn)生的交變電壓信號(hào)的正半波，以便一個(gè)足夠值的電流流入點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組，隨著其突然中斷，引起充分高值的電壓峰值，以便產(chǎn)生點(diǎn)火火花。
具體來(lái)講US4515118A建議使用一個(gè)微處理器，用于根據(jù)引擎的轉(zhuǎn)速控制和計(jì)算電壓發(fā)生器的正半波期間的點(diǎn)火時(shí)間。
根據(jù)該文獻(xiàn)，在引擎的起動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，電壓的負(fù)半波用于對(duì)微處理器的輸入電容器充電，而正半波用于產(chǎn)生點(diǎn)火火花；這種解決方案包含提前火花角度選擇方面的限制。
考慮到具有可調(diào)提前火花的現(xiàn)代引擎傾向于利用例如2-3°左右或者更少的低提前角工作，而在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和高轉(zhuǎn)數(shù)下，傾向于根據(jù)引擎使用或者應(yīng)用的必要條件以更大的提前角度運(yùn)轉(zhuǎn)，僅僅在電壓發(fā)生器的正半波期間生成點(diǎn)火電流大大地限制了該類(lèi)型點(diǎn)火使用的性能以及可能性。
這樣一種點(diǎn)火類(lèi)型中的提前點(diǎn)火角度不能超過(guò)大約8-10°；此外在引擎以低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)而起動(dòng)的時(shí)候，由電壓發(fā)生器在負(fù)電壓半波期間提供的能量可能無(wú)法保證對(duì)控制微處理器的正確和適當(dāng)?shù)酿侂姟?br> 考慮到為了達(dá)到高轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)候的最高效率，正如在EP 0 727 578 A中提及的，可調(diào)提前點(diǎn)火的現(xiàn)代引擎必須利用高提前值工作，因此必須找到一種新的并且不同的解決方案，以允許在與普通類(lèi)型點(diǎn)火所允許的提前點(diǎn)火值范圍相比更加高的提前點(diǎn)火值范圍中進(jìn)行點(diǎn)火，并提供所有穩(wěn)態(tài)條件下的強(qiáng)火花能量。
盡管EP0 727 578 A建議了一種能夠改善感應(yīng)點(diǎn)火的前述已知問(wèn)題的解決方案，也就是說(shuō)，借助于一種電子控制的點(diǎn)火系統(tǒng)增加提前點(diǎn)火的角度，但這種解決方案也需要進(jìn)一步完善。
具體來(lái)講，根據(jù)EP 0 727 578 A，其使用了兩個(gè)成角度分離的相位傳感器，用于確定引擎起動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的點(diǎn)火的提前角。
在上述類(lèi)型的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)中，使用傳感器確定火花產(chǎn)生的瞬間，盡管在確定點(diǎn)火次數(shù)時(shí)具有固定機(jī)械基準(zhǔn)的正面特征，而且不受電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特性或者其他外部原因的影響，但相反地也提供了幾項(xiàng)負(fù)面特征，包括大線路復(fù)雜性，高成本以及不可能隨著引擎穩(wěn)態(tài)或者運(yùn)行狀態(tài)方面的變化優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是優(yōu)化微處理器控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)的性能效率，特別適于沒(méi)有使用專(zhuān)用基準(zhǔn)傳感器的低功率內(nèi)燃引擎；具體來(lái)講，在起動(dòng)階段，借助于與電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和功能特征，根據(jù)使用的轉(zhuǎn)子和磁鐵類(lèi)型、空隙，以及通常的選定機(jī)電系統(tǒng)的特征和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境溫度的變化無(wú)關(guān)的解決方案，最大化由點(diǎn)火線圈在火花塞上產(chǎn)生的電壓。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是提供一種數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其中利用針對(duì)特定引擎要求的特定可編程序微處理器和具體應(yīng)用程序，可以通過(guò)軟件，用不同的提前火花值在引擎起動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)期間操作，并可以控制引擎的提前火花。
使用本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)，可以使引擎起動(dòng)階段的火花生成時(shí)刻非常接近于上靜點(diǎn)并在少許度數(shù)之內(nèi)，以便保證火花適于所有情況中的點(diǎn)火，并保證所述點(diǎn)火系統(tǒng)還可以從引擎的最小至最大轉(zhuǎn)數(shù)下以所述提前火花工作，而提前火花可以在這些類(lèi)型的引擎所涉及的值的范圍之內(nèi)連續(xù)地變化，例如從18°到30°。
考慮到用于先前提及的那些使用的低功率引擎的應(yīng)用類(lèi)型，可以確定這類(lèi)電子點(diǎn)火所需要的重要特性；具體來(lái)講1)所述引擎必須平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在高轉(zhuǎn)數(shù)例如在9,000-10,000轉(zhuǎn)數(shù)/分左右時(shí)具有良好的扭矩；這意味著能夠使用一種在提前火花曲線中具有彈性的電子點(diǎn)火系統(tǒng)，這保證了具有持久特性的火花，尤其是在高速率的時(shí)候；2)在大多數(shù)情況下，所述引擎是人工起動(dòng)的，必須能在所有氣候條件下容易起動(dòng)，這意味著即使在極低引擎轉(zhuǎn)速例如700轉(zhuǎn)數(shù)/分左右的時(shí)候，以及在所有條件下也存在優(yōu)異的火花特性。
上述目的可以借助于一種具有數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的，決定使用一種被設(shè)置為產(chǎn)生交變電壓信號(hào)的電壓發(fā)生器，所述交變電壓信號(hào)包括具有第一極性的第一和第二端部半波，以及具有與第一個(gè)相反的第二極性的第三中間半波；根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還可以決定同時(shí)在由所述電壓發(fā)生器周期性地提供的每一交變電壓信號(hào)的正中間半波以及隨后的負(fù)端部半波上工作，以便使提前點(diǎn)火狀況最優(yōu)化，而且火花時(shí)刻和狀況的變化優(yōu)于傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)可得到的性能。
參照附圖中圖1里示出的電壓發(fā)生器的機(jī)械及磁性結(jié)構(gòu)，借此在轉(zhuǎn)子的每一次旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)交變電壓信號(hào)，其包括三個(gè)半波，也就是說(shuō)一個(gè)具有第一極性的中心或者中間半波以及都具有與第一個(gè)相反的第二極性的第一和第二端部半波，根據(jù)本發(fā)明，其可以滿足前面第1點(diǎn)中所要求的提前火花曲線靈活性方面的要求。
更確切地說(shuō)，在引擎的起動(dòng)階段，可以通過(guò)在由發(fā)生器周期提供的每一交變電壓信號(hào)的第二端部半波期間在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組中采用最大電流，來(lái)實(shí)現(xiàn)固定提前火花。一旦引擎起動(dòng)，比如達(dá)到或者超過(guò)1,000/1,500轉(zhuǎn)數(shù)/分，可以在中心半波的延伸度數(shù)的整個(gè)范圍內(nèi)，以完全靈活和連續(xù)的模式改變和控制提前點(diǎn)火的時(shí)刻，這樣點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組中的電流高到足以保證在火花塞上生成火花。
根據(jù)特定引擎的要求，在由發(fā)生器產(chǎn)生的每一交變電壓信號(hào)的中心半波期間內(nèi)對(duì)提前火花時(shí)刻的控制是通過(guò)軟件根據(jù)經(jīng)由一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)字類(lèi)型微處理器執(zhí)行的。
因此該點(diǎn)火系統(tǒng)可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段的火花生成時(shí)刻非常接近于上靜點(diǎn)，比如以一個(gè)等于或者小于2-3°的角度，借此幫助起動(dòng)；此后，引擎可以從最小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)直到最大速度，并且具有可以在這類(lèi)引擎的期望數(shù)值范圍之內(nèi)連續(xù)地變化的提前火花。
為了滿足上面闡述的第2點(diǎn)條件，本發(fā)明還決定在起動(dòng)階段，使得點(diǎn)火操作完全獨(dú)立于外部條件，并盡可能有效率考慮到在起動(dòng)階段，由于引擎旋轉(zhuǎn)的周期不規(guī)則性，建議通過(guò)采用發(fā)生器內(nèi)可用的所有磁能在固定基準(zhǔn)點(diǎn)上操作，因此決定在所述中心半波之后，在相反極性的第二端部半波上操作，在初級(jí)繞組中的電流達(dá)到其最大值的時(shí)刻產(chǎn)生該火花。
選擇這一類(lèi)型允許所述電子點(diǎn)火利用由磁路提供的所有能量，獨(dú)立于點(diǎn)火、機(jī)電系統(tǒng)和引擎工作溫度外部的所有條件，借此在點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組上產(chǎn)生所述系統(tǒng)本身能夠在起動(dòng)時(shí)為所述引擎點(diǎn)火提供的最大電壓。
因此根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于低功率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶有數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，包括-一磁性電壓發(fā)生器，它具有一個(gè)定子及一個(gè)連接到引擎的轉(zhuǎn)子，所述定子具有一第一磁路和一點(diǎn)火線圈，所述點(diǎn)火線圈具有一初級(jí)繞組及連接到一火花塞的一次級(jí)繞組，所述轉(zhuǎn)子具有與定子的磁路相互作用的磁極系統(tǒng)；一微處理器控制電路，用于使一點(diǎn)火電流的流動(dòng)，所述微處理器控制電路包括點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組；所述電壓發(fā)生器在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組上產(chǎn)生具有相反極性的半波的交變電壓信號(hào)；-所述微處理器控制電路中的第一和第二電子開(kāi)關(guān)，用于控制流入點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組的所述點(diǎn)火電流的流動(dòng)；以及一控制電路，它包括具有信號(hào)輸入端和輸出端的一個(gè)數(shù)字微處理器；其特征在于所述定子的磁路和點(diǎn)火線圈以及所述電壓發(fā)生器的轉(zhuǎn)子的磁極系統(tǒng)在磁性上被適當(dāng)?shù)貥?gòu)建和設(shè)置為產(chǎn)生交變電壓信號(hào)，所述交變電壓信號(hào)包括具有第一極性的第一和第二端部半波和具有與第一極性相反的第二極性的第三中心半波；-一點(diǎn)火電流測(cè)量裝置，它被連接在所述第一和第二電子開(kāi)關(guān)之間，并分別經(jīng)由一偏置電阻連接到所述微處理器的第一輸入端，以便為所述微處理器的所述第一輸入端提供一個(gè)電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)具有與流入所述點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火電流的值相關(guān)聯(lián)的值；-第一和第二信號(hào)產(chǎn)生裝置，用于提供與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組中產(chǎn)生的電壓相關(guān)聯(lián)的事件信號(hào)，所述第一和第二事件信號(hào)產(chǎn)生裝置與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組的相應(yīng)側(cè)相連接，并分別連接到所述微處理器的第二和第三輸入端；-所述微處理器包括一個(gè)連接到所述電子開(kāi)關(guān)的控制電極的第一輸出端；--所述微處理器還包括可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和計(jì)算裝置，用于對(duì)所述第一和第二電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行時(shí)間控制，以便當(dāng)引擎起動(dòng)時(shí)，在每一個(gè)電壓信號(hào)的第二端部半波期間，使點(diǎn)火電流流動(dòng)，所述電壓信號(hào)當(dāng)達(dá)到所述微處理器所檢測(cè)的最大值時(shí)使流入所述控制電路的電流中斷；并用于在引擎起動(dòng)之后，在每一電壓信號(hào)的中心半波期間，分別允許點(diǎn)火電流回路，所述電壓信號(hào)中斷存儲(chǔ)在微處理器中的一個(gè)提前點(diǎn)火值處的相同點(diǎn)火電流并取決于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步特征，所述微處理器被編程，用于允許在發(fā)生器的每一交變電壓信號(hào)期間對(duì)微處理器的一饋電電路的電容器充電，防止在火花生成的時(shí)候充電。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步特征，所述微處理器還被編程，以便識(shí)別引擎的速度和定向旋轉(zhuǎn)并禁止火花的生成，以便限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的最大數(shù)目，或者根據(jù)由控制電路供應(yīng)給微處理器的事件信號(hào)，防止引擎的可能反向旋轉(zhuǎn)。


根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字控制感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)的這些和進(jìn)一步的特征，將參照隨后的附圖實(shí)例所作的說(shuō)明而更加顯而易見(jiàn)，其中；圖1示出適用于本發(fā)明的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)的一電壓發(fā)生器；圖2示出適用于本發(fā)明的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)的布線圖；圖3示出在引擎前旋期間，在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組的空載狀態(tài)時(shí)的電壓信號(hào)的圖表；圖4示出在引擎起動(dòng)期間，在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組上的電壓信號(hào)的圖表；圖5示出根據(jù)圖4的電壓信號(hào)，點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組中的電流的圖表；圖6示出在引擎運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組上的電壓信號(hào)的圖表；圖7示出根據(jù)圖6的電壓信號(hào)，點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組中的電流的圖表；
圖8示出在引擎反向旋轉(zhuǎn)期間，在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組的空載狀態(tài)時(shí)的電壓信號(hào)的圖表。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖中的圖1和2說(shuō)明本發(fā)明的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)。
在圖1中，附圖標(biāo)記10指示一電壓發(fā)生器，其包括一個(gè)具有一磁極系統(tǒng)N、S并可操作地連接到一內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的磁性轉(zhuǎn)子11，以及一個(gè)裝備有一個(gè)與所述轉(zhuǎn)子11的磁極系統(tǒng)和一點(diǎn)火線圈17、18連接的磁路的定子12。
在所述轉(zhuǎn)子11每一次旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述電壓發(fā)生器10必須周期性地產(chǎn)生一個(gè)交變電壓信號(hào)VL，所述交變電壓信號(hào)VL包括兩個(gè)具有同一極性的端部半波S1、S2以及一個(gè)具有與第一極性相反極性的中心或者中間半波S3。
更確切地說(shuō)，參考圖3中的實(shí)例，根據(jù)圖1中所示電壓發(fā)生器的磁性結(jié)構(gòu)，所述磁體電壓發(fā)生器10必須能夠順序地產(chǎn)生交變電壓信號(hào)，例如所述交變電壓信號(hào)每一個(gè)都包括一個(gè)第一負(fù)端部半波S1，后面是大振幅的正中心半波S3，以及隨后的第二負(fù)端部半波S2，如圖3中圖表中所示，圖3表示由發(fā)生器10在所述點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17上相對(duì)于時(shí)刻t產(chǎn)生的電壓信號(hào)VL1，其中T表示兩個(gè)相鄰電壓信號(hào)之間的周期，相當(dāng)于所述轉(zhuǎn)子執(zhí)行一次360°旋轉(zhuǎn)需要的時(shí)間。
因此，再次根據(jù)圖1中的實(shí)例，轉(zhuǎn)子11包括由一放射狀延伸的永久磁鐵13提供的一磁極系統(tǒng)N、S；所述磁鐵13被沿橫向磁化，并在向轉(zhuǎn)子邊緣外部擴(kuò)展例如30°至40°的角范圍的兩個(gè)磁極塊14和15之間具有相反的磁極性S和N。
定子12包括一個(gè)向上的馬蹄形磁軛16；磁軛16帶有磁疊層并具有向轉(zhuǎn)子11外部邊緣延伸的支腳16A和16B，并限定了一個(gè)磁路，該磁路與由磁極14和15提供的轉(zhuǎn)子11的磁路相連接和相互作用。
一個(gè)點(diǎn)火線圈17、18被放置在所述定子12的磁軛16的支腳16B周?chē)?；如圖2中布線圖中所示，所述點(diǎn)火線圈包括一個(gè)與一次級(jí)繞組18電感耦合的初級(jí)繞組17，所述次級(jí)繞組18激勵(lì)一個(gè)點(diǎn)火火花塞CD。
所述點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組17中的電流IL1中的回路，以及用于產(chǎn)生火花的提前點(diǎn)火時(shí)刻，是借助于一數(shù)字微處理器Q1電子控制的，所述數(shù)字微處理器Q1構(gòu)成了由圖2中的布線圖示出的控制電路的一部分，其中附圖標(biāo)記L1和L2用于指示所述點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17和次級(jí)繞組18的電感，而附圖標(biāo)記CD指示點(diǎn)火火花塞；其中附圖標(biāo)記VL1和IL1用于分別指示由發(fā)生器10產(chǎn)生的電壓信號(hào)以及指示流入點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17的電流。
因此參照?qǐng)D2中的圖表，感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)包括電壓發(fā)生器10和一個(gè)點(diǎn)火線圈，所述點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17被放置在一微處理器控制電路20中，用于點(diǎn)火電流回路循環(huán)。除了初級(jí)繞組17之外，電路20還包括兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)，每一個(gè)電子開(kāi)關(guān)都具有一個(gè)內(nèi)部或者外部二極管，用于所述電流的反循環(huán)；這些電子開(kāi)關(guān)包括例如兩個(gè)開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2，其源-漏電路S-D借助于供電電極S彼此反向地連接，并連接到一電流測(cè)量設(shè)備，例如用于點(diǎn)火電流IR1的電阻器R1；在引擎起動(dòng)階段和正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，電阻器R1使得可以控制流入初級(jí)繞組17的點(diǎn)火電流IR1，并確定在點(diǎn)火火花塞CD中產(chǎn)生火花的時(shí)刻。
圖2中的圖表還包括一個(gè)第二控制電路21，用于控制電路20中的點(diǎn)火電流IR1的回路循環(huán)。
更確切地說(shuō)，控制電路21包括一數(shù)字微處理器Q1，所述數(shù)字微處理器Q1具有一個(gè)連接到兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2的控制電極G的第一輸出U1。
所述微處理器Q1具有一個(gè)第一輸入I1和一個(gè)第二輸入I2，用于與階段相關(guān)聯(lián)的事件信號(hào)和與由電壓發(fā)生器10在點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組17上提供的電壓信號(hào)VL1相關(guān)聯(lián)的極性。
更確切地說(shuō)，微處理器Q1的第一輸入II通過(guò)一第一事件信號(hào)產(chǎn)生裝置與初級(jí)繞組17的一端連接，由一分壓器R2和R3示意地表示，同時(shí)所述微處理器Q1的第二輸 12借助于一個(gè)與所述電壓VL1相關(guān)聯(lián)的第二事件信號(hào)產(chǎn)生裝置與初級(jí)繞組17的其他端連接，包括一分壓器R4和R5。
所述微處理器Q1的第三信號(hào)輸入13與電阻器R6和R7連接，用于輸入13的偏壓；R7反過(guò)來(lái)連接到測(cè)量電阻R1，并具有比同一測(cè)量電阻R1更高的值。所述微處理器Q1還具有連接到饋送電路22的第四輸入14。
所述饋送電路22包括一電容器C1，借助于一晶體管J1和一個(gè)二極管D1連接至所述點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17的一側(cè)，并借助于同一晶體管J1和一個(gè)與所述二極管D1極化方向相反的二極管D2連接到初級(jí)繞組17的另一側(cè)。
電阻器R8和齊納二極管DZ1使電容器C1的電壓穩(wěn)定在一預(yù)定值。
所述第一晶體管J1的基極與一個(gè)第二晶體管J2的集電極-發(fā)射極電路連接，而J2的基極反過(guò)來(lái)連接到所述微處理器Q1的第二輸出U2。
根據(jù)上述圖1中所示磁極性N和S，轉(zhuǎn)子11沿圖1中箭頭所示方向的旋轉(zhuǎn)在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組17上順序地產(chǎn)生在圖3中所示圖表中的交變電壓信號(hào)VL1；這些電壓信號(hào)用于各種目的，即A)用于當(dāng)所述微處理器Q1允許電流傳導(dǎo)時(shí)在電路20中產(chǎn)生點(diǎn)火電流IR1，閉合兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2；B)用于產(chǎn)生供應(yīng)給微處理器Q1的輸入I1和I2的事件信號(hào)，其中I1和I2組成了一個(gè)所述微處理器Q1將用以確定引擎方向和轉(zhuǎn)速的相位基準(zhǔn)信號(hào)，并根據(jù)微處理器Q1中的編程數(shù)據(jù)，實(shí)施提前點(diǎn)火方面的改變。具體來(lái)講，通過(guò)由所述分壓器R2-R3提供的所述事件信號(hào)發(fā)生器，所述微處理器Q1的所述輸入I1接收一個(gè)指示電壓VL1為負(fù)或者更一般的講是電壓為有第一極性的信號(hào)，同時(shí)通過(guò)由分壓器R4和R5提供的第二事件信號(hào)發(fā)生器，所述微處理器Q1的其他輸入12接收一個(gè)向同一微處理器指示所述電壓VL1為正或者具有與前述極性相反的極性的第二信號(hào)；C)最后，所述電壓VL1用于對(duì)為控制電路21饋電的電容器C1充電；如前所述，根據(jù)引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在借助于晶體管J2受到微處理器Q1的控制下，通過(guò)兩個(gè)二極管D1和D2以及晶體管J1，在中心半波S3或者與中心半波S3極性相反的端部半波31、32期間對(duì)所述電容器C1充電。
仍舊參照?qǐng)D2中的圖表以及剩余附圖，按照本發(fā)明感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)的操作順序進(jìn)行說(shuō)明。
從零轉(zhuǎn)數(shù)/分即引擎停止開(kāi)始直到獲得稱(chēng)為“正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速”的某些轉(zhuǎn)數(shù)/分，700RPM左右的某處，所述系統(tǒng)保持兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2打開(kāi)，而不在電路20中產(chǎn)生電流回路，也不在點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組18上產(chǎn)生任何感生電壓。
從“正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速”開(kāi)始直到的若干可以通過(guò)微處理器Q1中的軟件設(shè)置的每分轉(zhuǎn)數(shù)稱(chēng)作“初速”，即僅僅在空轉(zhuǎn)之下一點(diǎn)點(diǎn)，在VL1的中心半波S3處給系統(tǒng)供電(在所討論的情況中為正)，始終保持開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2打開(kāi)。
一旦微處理器Q1識(shí)別VL1的第二半波S2，則它允許開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2的導(dǎo)通，以便讓電流IR1從初級(jí)繞組17經(jīng)過(guò)電阻器R1流入MOS2，并經(jīng)由MOS1返回到繞組17。
如圖5的圖表中所示，當(dāng)在微處理器Q1的輸入13處以電壓形式檢測(cè)到的流過(guò)測(cè)量電阻R1的電流IR1在半波S2期間達(dá)到其絕對(duì)最大值的時(shí)候，開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2以在點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組17上產(chǎn)生一電壓峰值的方式突然地打開(kāi)，這將在次級(jí)繞組18中引起一高感生電壓，從而在火花塞CD上產(chǎn)生一火花。
如先前提及的，根據(jù)幾十m.Ohm的電阻器R1上產(chǎn)生的電壓測(cè)量電流IR1，其經(jīng)由兩個(gè)幾十K.Ohm的偏置電阻R6和R7體現(xiàn)在輸入13上。
因此以一種適當(dāng)?shù)乃惴▽?duì)配有一內(nèi)部模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的微處理器Q1進(jìn)行編程，以便檢測(cè)電流IR1絕對(duì)值達(dá)到其最大值的時(shí)刻，并在其輸出U1發(fā)射一個(gè)信號(hào)，用于控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2的電極G，這將使后者停止工作，以便僅僅根據(jù)電壓發(fā)生器的磁特性而不受任何外界影響的在非常接近于引擎的上靜點(diǎn)處開(kāi)啟并從而生成具有一幾乎固定的火花提前值的火花。
在兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2的閉合狀態(tài)中，所有流過(guò)點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組17的電流IL1與流過(guò)測(cè)量電阻R1的電流IR1相對(duì)應(yīng)；因此在該階段，沒(méi)有電流流向饋送電路22，于是其電容器C1將向微處理器Q1饋電。相反地，當(dāng)兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2打開(kāi)的時(shí)候，在初級(jí)繞組11上產(chǎn)生的電壓VL1將在正半波期間使電流IL1流向饋送電路22，用于對(duì)電容器C1充電。
在已經(jīng)超過(guò)引擎的正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速之后，在實(shí)例中示出的所述系統(tǒng)將使用兩個(gè)負(fù)半波31和32給自己供電，并保持所述電容器C1被充電。如圖6所示，一旦所述微處理器Q1根據(jù)在微處理器Q1的存儲(chǔ)器中的軟件編程的點(diǎn)火火花提前曲線，依據(jù)引擎的轉(zhuǎn)數(shù)，借助于在其輸入I1和I2提供的事件信號(hào)，在瞬間t1檢測(cè)VL1的正半波S3的存在，則允許兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)M031和MOS2導(dǎo)通，在瞬間t2重新打開(kāi)它們，以便在火花塞CD上產(chǎn)生一火花。VL1的正半波S3的事件信號(hào)被用作提前點(diǎn)火曲線的相位基準(zhǔn)。
通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇所述提前點(diǎn)火曲線，根據(jù)引擎使用的要求，可以控制生成顯著大于引擎起動(dòng)階段的提前點(diǎn)火的火花。
在引擎起動(dòng)之后，在兩個(gè)半波S1和S2期間系統(tǒng)將給自己供電，其極性與中心半波S3的相反。
應(yīng)被注意的是，在起動(dòng)階段和正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在中斷點(diǎn)火電流IR1以前的少許時(shí)刻，微處理器將使得借助于晶體管J2而對(duì)饋電電容器C1的充電無(wú)效。該步驟是必需的，以免斷續(xù)電流IR1的一部分對(duì)C1充電如果這樣的話，電流IR1中的瞬間變化將被破壞，而火花塞CD上感應(yīng)的電壓將從而更少。
在所需要的應(yīng)用中，本發(fā)明的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)還可以通過(guò)讓兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2只在流過(guò)測(cè)量電阻R1的電流IR1為零值時(shí)開(kāi)啟，為引擎確定最大轉(zhuǎn)數(shù)的限制，以免在點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組18上具有感生電壓。
實(shí)際上，提供給微處理器Q1的兩個(gè)輸入I1和I2的事件信號(hào)是作為引擎定時(shí)信號(hào)由后者感知的，它是一項(xiàng)足以用于了解引擎旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)的信息。
因此，當(dāng)微處理器Q1感知引擎達(dá)到一預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)并存儲(chǔ)在微處理器本身時(shí)，后者將在點(diǎn)火線圈的繞組17中的電流為零值時(shí)激勵(lì)兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2，借此避免在火花塞CD上生成火花。
對(duì)于在引擎以相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)火火花的某些應(yīng)用，與前向移動(dòng)相比，本發(fā)明的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)可以根據(jù)提供給微處理器Q1的輸入I1和I2的同一事件信號(hào)識(shí)別轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向并抑制火花的生成；實(shí)際上，如圖8中所示，在引擎反向旋轉(zhuǎn)期間，與圖3中情況相比，每一電壓信號(hào)VLl的半波S1、S2和S3的極性將被反向；換句話說(shuō)，參照特定實(shí)例，在引擎前旋期間，微處理器Q1將檢測(cè)與兩個(gè)負(fù)半波S1和S2交替的正半波S3，同時(shí)在引擎的反向旋轉(zhuǎn)期間，它將檢測(cè)與兩個(gè)正半波S′1和S′2交替的負(fù)半波S′3。
對(duì)于饋送電路22，如先前規(guī)定的，由中心半波S3或者點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組17的相反極性S1、S2根據(jù)環(huán)境保持對(duì)電容器C1充電。
為了在引擎的起動(dòng)期間得到一個(gè)滿意的電力供應(yīng)，這是特別需要的。在該情況下，實(shí)際上所述微處理器Q1必須僅僅使用由電容器C1形成的電壓來(lái)指導(dǎo)兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2工作，因此其必須足夠高，以便確保兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)的滿意的極化。在起動(dòng)期間，選擇在緊隨中心半波之后的半波、即圖3中電壓VL1的第二負(fù)半波S2上工作以產(chǎn)生點(diǎn)火火花，經(jīng)證明在向微處理器Q1提供電源方面取得了成功，因?yàn)殡娙萜鰿1是在允許兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2導(dǎo)通以前的少許時(shí)刻由中心半波S3充電的。
相反地，在引擎起動(dòng)之后，與中心半波S3的極性相反的兩個(gè)半波S1和S2的職責(zé)是保持電容器C1被充電；在該情況下，由發(fā)生器的磁路提供的再充電頻率和能量將高到足以確保電壓始終高于正確指導(dǎo)兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)MOS1和MOS2工作所需要的最小閾值。
根據(jù)已經(jīng)說(shuō)明的并從附圖中示出的內(nèi)容可知，顯然已經(jīng)提供了數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，利用它，可以用一個(gè)極其簡(jiǎn)單和便宜的電路實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，并可以在引擎起動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間改變和控制點(diǎn)火火花提前特性，使同樣系統(tǒng)的效率最佳化，所有這些都是依據(jù)與飛輪、磁鐵的各種類(lèi)型及所選定的機(jī)電系統(tǒng)的其他特征以及系統(tǒng)的外部條件無(wú)關(guān)的解決方案。
因此可以理解的是，可以對(duì)整個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)或者其若干部分進(jìn)行其他改進(jìn)或者變化，(例如，通過(guò)令轉(zhuǎn)子的磁鐵13的N和S極性反向、并從而令半波S1、S2和S3的極性反向)而不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于低功率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶有數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，包括-一磁性電壓發(fā)生器(10)，它具有一個(gè)定子(12)及一個(gè)連接到引擎的轉(zhuǎn)子(11)，所述定子具有一第一磁路(16)和一點(diǎn)火線圈，所述點(diǎn)火線圈具有一初級(jí)繞組(17)及連接到一火花塞(CD)的一次級(jí)繞組(18)，所述轉(zhuǎn)子具有與定子(12)的磁路相互作用的磁極系統(tǒng)(N，S)；一微處理器控制電路(20)，用于使一點(diǎn)火電流(IL1)的流動(dòng)，所述微處理器控制電路(20)包括點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)；所述電壓發(fā)生器(10)在點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)上產(chǎn)生具有相反極性的半波(S1，S2；S3)的交變電壓信號(hào)(VL1)；-所述微處理器控制電路(20)中的第一和第二電子開(kāi)關(guān)(MOS1，MOS2)，用于控制流入點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)的所述點(diǎn)火電流(IL1)的流動(dòng)；以及一控制電路(21)，它包括具有信號(hào)輸入端和輸出端的一個(gè)數(shù)字微處理器(Q1)；其特征在于所述定子(12)的磁路(16)和點(diǎn)火線圈(17，18)以及所述電壓發(fā)生器(10)的轉(zhuǎn)子(11)的磁極系統(tǒng)(N，S)在磁性上被適當(dāng)?shù)貥?gòu)建和設(shè)置為產(chǎn)生交變電壓信號(hào)，所述交變電壓信號(hào)包括具有第一極性的第一和第二端部半波(S1，S2)和具有與第一極性相反的第二極性的第三中心半波(S3)；-一點(diǎn)火電流測(cè)量裝置(R1)，它被連接在所述第一和第二電子開(kāi)關(guān)(MOS1，MOS2)之間，并分別經(jīng)由一偏置電阻(R7)連接到所述微處理器(Q1)的第一輸入端(I3)，以便為所述微處理器(Q1)的所述第一輸入端(I3)提供一個(gè)電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)具有與流入所述點(diǎn)火線圈(17)的點(diǎn)火電流(IL1)的值相關(guān)聯(lián)的值；-第一和第二信號(hào)產(chǎn)生裝置(R2，R3；R4，R5)，用于提供與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)中產(chǎn)生的電壓相關(guān)聯(lián)的事件信號(hào)，所述第一和第二事件信號(hào)產(chǎn)生裝置(R2，R3；R4，R5)與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)的相應(yīng)側(cè)相連接，并分別連接到所述微處理器(Q1)的第二和第三輸入端(I1，I2)；-所述微處理器(Q1)包括一個(gè)連接到所述電子開(kāi)關(guān)(MOS1，MOS2)的控制電極(G)的第一輸出端(U1)；-所述微處理器(Q1)還包括可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和計(jì)算裝置，用于對(duì)所述第一和第二電子開(kāi)關(guān)(MOS1，MOS2)進(jìn)行時(shí)間控制，以便當(dāng)引擎起動(dòng)時(shí)，在每一個(gè)電壓信號(hào)(VL1)的第二端部半波(S2)期間，使點(diǎn)火電流(IL1)流動(dòng)，所述電壓信號(hào)(VL1)當(dāng)達(dá)到所述微處理器所檢測(cè)的最大值時(shí)使流入所述控制電路(20)的電流中斷；并用于在引擎起動(dòng)之后，在每一電壓信號(hào)(VL1)的中心半波(S3)期間，分別允許點(diǎn)火電流回路，所述電壓信號(hào)(VL1)中斷存儲(chǔ)在微處理器(Q1)中的一個(gè)提前點(diǎn)火值處的相同點(diǎn)火電流并取決于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)用于所述微處理器(Q1)的饋送電路(22)，所述饋送電路(22)包括能量存儲(chǔ)電容器(C1)和用于有選擇地將所述電容器(C1)連接到電壓發(fā)生器(10)的微處理器控制開(kāi)關(guān)裝置(J1，J2)，所述微處理器(Q1)被編程用于激活所述開(kāi)關(guān)裝置(J1 J2)抑制由所述電壓發(fā)生器(10)向所述饋送電路(22)提供的點(diǎn)火電流(IL1)回路，防止在火花生成期間對(duì)所述能量存儲(chǔ)電容器(C1)充電。
3.如權(quán)利要求2所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器饋送電路(22)的電容器(C1)通過(guò)第一晶體管(J1)以及通過(guò)第一和第二二極管(D1，D2)連接到點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組(17)的兩側(cè)，并且所述第一晶體管(J1)的控制電極與第二晶體管(J2)的集電極-發(fā)射極電路連接，而所述第二晶體管(J2)具有與所述數(shù)字微處理器(Q1)的控制出口(U2)連接的控制電極。
4.如權(quán)利要求1或3所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器(Q1)被編程用于在引擎的起動(dòng)階段，當(dāng)在中心半波(S3)之后的反向極性的端部半波(S2)上生成點(diǎn)火火花的時(shí)候，允許通過(guò)每一電壓信號(hào)(VL1)的中心半波(S3)對(duì)能量存儲(chǔ)電容器(C1)充電。
5.如權(quán)利要求3所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器(Q1)被編程用于在引擎的正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段，當(dāng)在中心半波(S3)上生成點(diǎn)火火花的時(shí)候，允許在與每一電壓信號(hào)(VL1)的中心半波(S3)極性相反的兩個(gè)端部半波(S1，S2)期間，對(duì)能量存儲(chǔ)電容器(C1)充電。
6.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器(Q3)被編程用于根據(jù)由事件信號(hào)產(chǎn)生裝置(R2，R3；R4，R5)提供給微處理器(Q1)的輸入(I1，I2)的事件信號(hào)，檢測(cè)引擎的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；后者還被編程以便在所述點(diǎn)火電流(IL1)為零值的時(shí)候，一旦引擎達(dá)到最高轉(zhuǎn)數(shù)則開(kāi)啟所述第一和第二電子開(kāi)關(guān)(MOS1，MOS2)。
7.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器(Q1)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算裝置被編程用于根據(jù)由事件信號(hào)產(chǎn)生裝置(R2，R3；R4，R5)提供給微處理器(Q1)的事件信號(hào)，識(shí)別引擎的反向轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，用以抑制火花的生成。
全文摘要
一種用于低功率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)字控制的感應(yīng)點(diǎn)火系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括一個(gè)可操作地連接到引擎的電壓發(fā)生器(10)，所述引擎具有連接到一火花塞(CD)的與點(diǎn)火線圈(17，18)鏈接的磁路(16)。所述電壓發(fā)生器(10)周期地產(chǎn)生交變電壓信號(hào)(VL)，每一交變電壓信號(hào)包括第一極性的第一和第二半波(S1，S2)，相反極性的一中間半波(S3)。以不同的方式使用所述電壓信號(hào)，用于根據(jù)與電壓半波(S1，S2，S3)的極性以及引擎的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向相關(guān)聯(lián)的事件信號(hào)而提供點(diǎn)火控制電路(21)的微處理器(Q1)。所述微處理器(Q1)被編程用于分別在起動(dòng)階段的每一電壓信號(hào)(VL)的第二電壓半波(S2)期間和引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的中間半波(S3)期間控制經(jīng)由點(diǎn)火線圈(17，18)的初級(jí)繞組(17)的電流(IL1)流動(dòng)，從而在不同提前角產(chǎn)生點(diǎn)火火花。
文檔編號(hào)F02P5/15GK1475669SQ0315242
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
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