[发明专利]一种控制汽车发动机点火电流的方法及电路

说明书

本发明属于汽油发动机的点火电流控制，尤其涉及汽车用点火电流的控制方法电路结构。

在现有技术中，汽油发动机已采用电子技术控制点火正时及点火能量，在国际上更已普及，我国引进生产的桑塔纳、奥迪、标致等轿车，就都装备了这样的无触点电子点火系统。作为汽油发动机的点火控制线路，其核心任务是保证点火线圈中的点火能量(电流)及点火时刻，目前的产品采用了双斜积分及线性恒流技术，代表产品有意法半导体公司的L497、L484；德律风根半导体公司的T2228等控制集成电路及模块，分别用于控制霍尔传感器或磁脉冲传感器。采用双斜积分及线性恒流技术仍存在功耗大及电流控制精度低的问题。图1、2给出了现有技术的原理，如图1所示，Vin为传感器输入信号波形，I为点火线圈中的电流，图2功率级线路，由双斜积分电路计算出充电开始时间T1，由直流电源与点火线圈及功率管连成初级电流主回路，开启功率管Q导通。线圈中电流线性增长，当到达I0点时，功率管Q进入线性放大状态并保持至输入信号下降沿，Q关断、放电，如此往复。由上可知：

1、因为双斜积分线中是依靠RC回路充放电来计算充电起始点的，其精度严重依赖RC元件品质，很难满足。

2、由于本次充电起始点是由前一次计算而得，为了保证发动机的加减速性能及电源电压的波动，T2-T3段必须足够大。

3、由于在T2-T3段大功率开关管Q处于线性放大状态，其功耗很大，按桑塔纳轿车标准，点火电流为7.5A，工作电压为12V，此时大功率管功耗接近100W，这势必影响器件可靠性及点火效率。

4、为了获得好的电流控制特性，Q大多采用高压达林顿管，其价格昂贵，使产品性价比下降。

而国内不用L497、L484的点火器更加无法考虑对点火电流值的控制问题。

本发明的目的在于：提供并设计一种新的控制方法及功率线路结构，提高点火控制的精度、效率、产品可靠性和性价比。

本发明的目的是这样实现的：由直流电源与点火线圈及功率开关管连成初级电流主回路，其特征是另设有电流采样电路控制此回路的通断，同时在点火线圈的初级并联由功率开关管控制的回路，并由采样电路经比较器后控制此回路的功率开关管，当功率开关管的电流达到一定值时，由采样电路控制功率开关管的截止，同时开通续流回路的功率开关管，续流回路上亦设有采样或定时电路用以控制主回路的通断。本发明中在主回路及续流回路中均设有采样电阻测量回路中电流信号，经比较器后控制主回路和续流回路的通断。

本发明的功率开关管采用VMOS管，因而开关速度快，导通电阻小，管压降小。本发明的进一步改进是，当主回路截止后，续流回路采用定时方式控制，续流回路工作一段时间后，主回路恢复导通。

本发明的电路用上述方法构成，即在由直流电源与点火线圈及功率开关管连成初级电流主回路中，其特征是另设有电流采样电路控制此回路的通断，同时在点火线圈的初级设有与主回路并联的续流回路，并串联功率开关管，由采样电路经比较器后控制此回路的功率开关管，当功率开关管的电流达到一定值时，由采样电路控制功率开关管的截止，同时开通续流回路的功率开关管，续流回路上亦设有采样或定时电路用以控制主回路的通断。本发明中在主回路及续流回路中均设有采样电阻测量回路中电流信号，经比较器后控制主回路和续流回路的通断。

本发明的功率管采用VMOS管，因而开关速度快，导通电阻小，管压降小。本发明的进一步改进是，当主回路截止后，续流回路采用定时方式控制，续流回路工作一段时间后，主回路恢复导通。在电路中，续流回路的开关为VMOS管，并由定时电路连接控制VMOS管的栅极。

本发明具有以下优点：由于采用开关续流及电流调整技术，能达到下述性能：

1、由于功率管处于开关状态，其管压降很低、功耗大为下降。现场实测，在12V工作电压，7.5A点火电流，传感器信号占空比为70％时，两管总的平均功耗只有10.5W(高电平时两管持续工作)。

2、由于功率管功耗很低，可以连续工作，发动机的加速性能提高，而且提高加速特性与提高功率管可靠性已不再矛盾，其实在该电路结构下，已无需闭合角调整，如果加入此功能，也只是为了进一步降低功耗、提高效率。

3、由于对点火电流采取电流增量调整技术，所以其精度也得到进一步提高。在传通方案的产品中误差±0.5A，并会出现偶尔的欠电流问题，而该技术的精度可以在±0.1A以上，且不会出现欠电流问题。

以下结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明：

图1为现有技术的信号电压及与之对应的功率级电流电压波形图，

图2为现有技术的功率级线路图，