[发明专利]发动机点火控制系统

说明书

本发明涉及发动机点火控制系统，具体来说，本发明在原来的点火定时信号的基础上，制成发动机点火控制系统，该系统可预告最佳点火状态时的发动机角位置。

火花点燃内燃机由燃烧混合物点燃驱动，混合物点燃后，对活塞产生压力，从而驱动曲轴，如果活塞正好在上死点位置时被驱动，这时对活塞做功的功率最大。当火花塞在一定时间产生火花时，燃烧室的燃料才能点火。火花塞点火时间是由点火系统来控制的。点火之后，经过一段时间的燃烧才能形成压力，所以，若要使功率达到最大，点火需在活塞达到上死点前发生。

点火控制系统的功用是产生点火，决定点火的确切时间并负责控制相关的装置，以便使它们有效地工作。

产生点火的方法一般有两种：

第一种点火发生系统是接触断路器系统。接触断路器与曲轴机械地耦合，可产生定时脉冲。正常情况下，接触点相连，电流通过点火线圈，正好到达点火时间时，接触点断开，点火线圈的磁场突然消失，点火线圈次级线圈中感应产生点火所需的高电压。有一些系统采用无断路器的电子装置，取代可能磨损的接触器，这些电子装置包括磁感应，霍尔效应和光学传感装置。这些装置实际上是不会磨损的。可是这些装置也有问题，由于为了保持磁场，电流就得不间断地流经点火线圈，结果，就得额外处理接点闭合的时间(闭合角)，否则点火线圈有大的功耗。

第二种点火发生系统是电容放电系统。当充电的电容迅速通过点火线圈放电时，就会产生点火火花。这类系统的优点是，当电容器完全充电之后，电流就会停止，电容内的能量相等于每一次火花放电时的能量，这方式使火花能量稳定，电容充电功耗低。缺点是高速时电容充电时间不足，影响火花强度。

上面所述的点火系统仅能为点火提供高能量火花。可是为了使发动机的效率提高，还应对这种火花的发生时间，精确地加以控制。假定点燃的混合物产生压力所需的时间是常数，那么，发动机的速度越高，活塞离到达上死点之前的位置越远。这一位置一般转换为角位置，称为点火提前角或简称点火提前。

实际上，影响燃烧达到最大功率所需时间的因素很多。点火提前会随发动机的转速而改变。正常情况下，速度低时，点火提前曲线较陡，而速度较高时，曲线就缓一些。

汽车有足够的空间使用机械方法来处理这种提前量。它们具备离心点火提前控制器，以补偿速度的变化；还有真空点火提前控制器来补偿空气燃料比。不过这些控制装置都不够精确，况且在速度变化快时，反应不及，而恰恰在此状况下，燃料的浪费最明显。

大多数摩托车的点火提前数值是固定的，例如在空转速度时，提前数值为上死点前BTDC18度，而且即使超出运行范围也保持不变，从这一简单事例可以看出，大多数摩托车并没有在最佳性能下工作。

如果存在一组用曲线表示在不同运动状态下的最佳点火提前角，那么，当点火系统按曲线所示的角度触发时，就可以说发动机点火状态达到最佳。在实践中，各种运转条件(如温度、湿度、辛烷值等)可以从储存在只读储存器中的表格中获得，也可以从与跟踪相关物理量值的传感器直接连接的计算装置来确定。需要具备一个足够精确的角位置参照值，以指示点火角度。

对每一种点火线圈而言，在不同电压磁场情况下都有一个最佳充电时间。若这些最佳时间值转换为发动机不同转速下的角度C，将P=90°-C(4汽缸)或P=60°-C(6汽缸)值存入只读储存器，将电压模拟值转换为数值，就可以读出包含不同电压值及发动机不同运转速度下P值的表格上的内容，控制触点闭合角。提高发动机效率是现代潮流，因为这有利于节约能源，也有利于环境保护。除了改变压缩率，增加阀门等方法之外，从机械角度看来，现代的发动机设计从两个主要方面来提高发动机的效率：

第一个方面是应用精确的点火控制。现代点火控制系统要求此类参照值精度在1度以内。控制装置能够对表上的数值进行计算和读取，以确定最佳点火角度。

第二方面是应用精确度高的燃料控制，计算机会根据运转条件来控制最佳燃料空气比、喷射状态等。

这两方面措施都要求有全新的装置。一般来说，点火定时信号并非来自分配器，而是来自新型曲轴位置检测器，而燃料并非由汽化器供应。上述两方面措施并不适用于传统的发动机。传统的发动机只能低效率地工作，造成污染，直到这些机器消亡为止。

本发明的目的是提供一种适用于任何一种发动机的发动机点火控制系统，使发动机实现最佳点火控制状态。