[发明专利]汽油机能量平衡点火电路及平衡控制方法

说明书

现有汽油机CDI点火技术存在点火能量供需不平衡，点火电路输出能量不能据发动机需求准确提供。恒压点火电路，包括控制电路，点火电路，储能电路，驱动电路，升压电路。还有测量电路，测量储能电路电压，并据以控制升压电路的运行状态，使储能电压在点火前恒为达标电压。检测影响点火能量需求的发动机工况因素，如转速，加速度，缸温，节气门位置等，计算所需储能电压。逐周期对点火能量作定量补偿或定量配置，形成工况平衡点火电路。电路的运行包含一系列控制方法，统称平衡控制方法。恒压和工况平衡点火电路统称为能量平衡点火电路，可使点火电压或对应的储能电压恒为设计值或工况所需值，误差分别小于3%和5%，是新一代成熟的汽油机CDI点火电路。

技术领域

本方案属于内燃机点火技术领域，尤其涉及汽油机CDI直流点火电路。

背景技术

点火器应在恰当时机以适当能量给发动机点火。CDI点火电路的发展已经历三代，第一代交流充电加机械控制提前角，第二代交或直流充电加电路控制提前角，第三代利用单片机使提前角的控制更准确，已可准确控制提前角即点火时机，并改进了点火能量均衡性。点火能量来自储能电路，储能电路主要是一个电容，储能电路电压或储能电压指该电容的电压。点火电压指储能电压经高压包后至火化塞的电压。本文或对点火电压和点火能量及与之对应的储能电压或能量不作区分，以方便叙述。

现有CDI直流点火电路在每个点火周期产生的点火能量是由转速，直流升压电路的工作状态和电池状态决定的。当发动机转速高时，充电时间缩短，点火密度加大，需要直流升压电路提高输出功率以保证每次提供储能电路的电能达到点火要求。而电池电压下降时，若不加调节，升压电路每周期输出即给每次点火提供的能量就会下降。因此，为保证不利条件下仍能提供足够的点火能量，直流升压电路的输出功率必被设计得较大，以满足低电压及较高转速不利条件下的点火能量要求。而当电池及转速处于常态或有利于升压时，直流升压电路输出能量就必然大幅偏高合理的点火能量需要，以致需要依靠最大电压限制电路防止电压进一步升高。实际上，如摩托车电池，从使用初期至后期，平均电压可以有3v降低，而日常又会有3v波动。还需加上转速变化的影响。由此可见，必须对升压电路的工作状态依据整车设备及运行状态作在线调节，否则，点火电压或点火电路所提供的能量必与点火需求不符。现有技术也可以采用测量电池电压和转速的方法通过控制储能电容电压修正点火电压，但因没有以恒压技术为基础，也没有对储能电路和升压电路采用好的定量控制手段，恒压点火和按工况调节点火能量的技术尚未成熟。

发明内容

迄今为止，无论是否结合有单片机，直流CDI点火器每周期输出能量尚不能较好地据发动机转速或设备状态及发动机其他工况变化引起的需求变化作出调节。直流点火器的每周期产生的点火能量与实际点火所需能量常不一致即能量供需不平衡。储能电压则会因转速和电池电压变化有高达70V以上的非期望波动。不利于燃烧及减排，还导致电子电路负荷大，可靠性降低。有鉴于此，新一代点火电路应在现有技术基础上实现点火能量按需准确提供即点火能量平衡控制，改变现有技术对能量控制的粗放。

本方案主要解决现有汽油机点火电压不均衡及点火能量不能与变工况匹配引起的问题。通过实时监测储能电路电压，及时调节升压电路工作状态，实现点火电压恒定或在此基础上依发动机工况需求提供点火能量，总称为能量供需平衡控制或能量平衡。新技术改善燃烧，提高效率，降低排放，降低器件温升。提高点火电路运行的可靠性。

电路组成方案见图1，包括控制电路，点火电路，储能电路，驱动电路，升压电路，控制电路的一个输出端连接点火电路的控制端，点火电路的一个功率端连接储能电路，点火电路另一个功率端接地。点火电路闭合时经功率端释放储能电路电能并使外接高压包经历电流，火花塞放电。控制电路另一个输出端连接驱动电路的输入端，该驱动电路的输出端连接升压电路的控制端，升压电路的高压输出端连接储能电路，在升压电路工作时向储能电路充电。方案的特征是：还设置有测量电路，其输入端连接储能电路，其模拟信号输出端连接控制电路的数据转换输入端或经数据转换后的逻辑信号输出接控制电路的输入端。