專利名稱：車用發動機電控點火能量控制方法
技術領域：
本發明涉及一種點火能量控制方法，應用于車用天然氣發動機的電控點 火系統，來確保點燃各種工況下的燃燒室內的可燃混合氣。屬于內燃機代用 燃料領域。
背景技術：
電子控制點火系統的工作原理控制系統首先對轉速信號和負荷信號進 行采樣，這些信號被送入計算單元中，根據轉速和負荷使用插值法査存儲在 控制單元存儲器中的點火MAP圖，找到最佳點火提前角，控制系統同時采集 其他發動機工作參數信號，根據這些信號查出點火提前角的修正值，將最佳 點火提前角進行修正后轉化為相應的點火提前時間。當點火基準信號(一般是 一個用來確定曲軸位置的信號)到來時，控制系統計數器開始計數，計數結束 后，控制單元通過接口發送點火信號，點火驅動電路得到這個信號后使點火 線圈的初級線圈斷開，次級線圈產生高壓，擊穿點火塞間隙，點燃燃燒室內 的可燃混合氣。
點火能量是指發動機點火時消耗在火花塞間隙的能量，是點火系統次級 高壓作用在火花塞電極間隨時間變化的電壓與電流的乘積對時間的積分。點 火能量容易受到發動機實際工況的影響，以相對穩定的點火線圈次級輸出的 能量作為評價點火系統點火能量的重要參數。點火線圈次級輸出的能量由點 火線圈初級的充電時間決定。
點火能量對保證點火系統的工作可靠性具有特別重要的意義。點火能量 過低，導致發動機燃燒狀況惡化，功率、扭矩下降，油耗上升，排放變壞，
起動性能變差；點火能量過高，容易燒蝕火花塞電極，縮短點火系統的壽命， 甚至會引發早燃爆震，使發動機功率下降，機件受損。因此，有必要把點火 能量限定在一個合適的范圍內。
發明內容
本發明的目的在于克服了現有點火控制方法的上述缺陷，提供了一種新的車用發動機電控點火能量控制方法，精確控制各種工況下的點火能量，以 優化發動機的動力性能和排放性能。
發動機在起動過程中需要較高的點火能量，因此本發明在低轉速條件下 采用時序性多次點火策略，通過控制點火次數、多次點火之間的時間間隙、 初級點火線圈的閉合時間來控制點火能量。采用多次點火，既能保證點燃各 種工況下的混合氣，又能最大程度的減輕火花塞燒蝕。其具體技術方案如下: 轉速傳感器檢測發動機的轉速信號將其傳給電控單元，電控單元根據轉速信 號輸出點火控制信號給點火線圈，來控制點火線圈初級邊的閉合時間，進而 來控制點火線圈次級邊的輸出能量，能量聚集在火花塞中心電極，擊穿火花 塞間隙進行點火。電控單元根據轉速信號來確定不同的點火次數，具體為
當轉速w低于200rpm(轉/分)時，采用在壓縮行程末期三次點火；當轉速/7為 200rpm 600rpm時采用在壓縮行程末期二次點火，當轉速/ 高于600rpn時采 用在壓縮行程末期一次點火；所述的壓縮形成末期為上止點前20nCA 30°CA (曲軸轉角)。
當采用三次點火或兩次點火時，各次點火之間的時間間隔為1.02ms 1.54ms (毫秒)，這樣的時間間隔既可以保證大部分點火能量及時釋放，又不 會明顯推遲點火提前角。
電控單元根據轉速信號量來控制點火線圈初級邊的閉合時間，具體為 當轉速低于2500rpm時，點火線圈初級邊的閉合時間為5ms 7ms;當轉速在 2500rpm 5000rpm時，點火線圈初級邊的閉合時間為2ms 4ms;當轉速高于 5000rpm時，點火線圈初級邊的閉合時間為2ms lms。
與現有的點火控制方法相比，本發明具有以下優點
發動機在起動過程中，采用時序性多次點火，有效解決了發動機起動困難 問題，避免了多火花塞帶來的機體改裝。根據當前轉速確定點火次數，可以 減輕多次點火對火花塞電極的過度燒蝕，減少能量的浪費。
圖1點火正時的控制示意圖
圖2時序性多次性點火的示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明
轉速信號由曲軸相位信號傳感器獲得，輸入到控制點火的控制單元，作 為點火控制的基準信號。
本系統中，來自點火控制單元的點火信號驅動功率晶體管控制點火線圈 初級回路的通斷，從而使次級感應出高壓，經分電器的分火作用，分別使4 個氣缸依次發火。由于電控點火系統取消了機械觸點而使用無觸點的晶體管 開關，分電器只起分火作用，因而避免了觸點高速時抖動及低速時放電所損 失的能量，提高了次級電壓點火信號通過驅動電路控制點火線圈初級回路的 通斷，從而使次級感應出高壓，擊穿火花塞間隙，點燃燃燒室內的可燃混合 氣，完成做功行程。
天然氣發動機起動需要較高的點火能量，因此在起動過程中，采用時序 性多次點火策略(多次點火示意圖如圖2所示)，以增大點火能量，解決起動 困難的問題，而且可以避免充電時間過長、點火線圈發熱和縮減壽命的問題。 電控單元根據當前轉速信號，確定點火次數，輸出相應的點火控制信號。當
轉速/7低于200rpm時，采用在壓縮行程末期(上止點前20"CA 3(TCA)三次 點火；當轉速/ 為200rpm 600rpm時采用在壓縮行程末期二次點火，轉速/7 高于600rpm采用在壓縮行程末期一次點火。
發動機在起動過程中，采用多次點火策略，當采用兩次或三次點火時， 多次點火之間的時間間隙確定為1.28ms。多次點火之間的時間間隔越長，能 量釋放越充分，但時間間隔過長，會造成點火在做功行程，成為廢火；時間 間隔太短，第一、二次點火線圈的儲能不能充分釋放，造成最后一次的點火 時點火線圈儲能太多，引起點火線圈發熱。因此，把多次點火之間的時間間 隔確定為1.28ms，有利于大部分能量的釋放，而且又能保證多次點火都在壓 縮行程。
根據轉速不同確定點火初級線圈的充電時間。點火能量控制需要滿足各 種轉速條件下的能量要求。因此，發動機電控點火系統初級點火線圈的充電 時間隨轉速變化當轉速低于2500rpm時，初級點火線圈的充電時間為6ms;轉速在2500rpm至5000rpm時，充電時間為3ms;轉速高于5000rpm時，充電 時間為2ms，既能保證點燃各種工況下的混合氣，又能最大程度的減輕火花塞 燒蝕，減少點火能量的浪費。
本實施例中的點火系統由轉速傳感器、電控單元、驅動電路、點火線圈、 火花塞等組成。轉速傳感器采集的轉速信號輸入給電控單元，電控單元以輸 入的轉速信號為基準，計算點火提前角和閉合時間，輸出點火控制信號；點 火控制信號通過驅動電路控制點火線圈初級邊的閉合時間和斷電時刻來控制 點火能量和點火提前角；通過控制點火次數、多次點火之間的時間間隙、初 級點火線圈的閉合時間來控制點火能量。
本實施例采用三個計數器來控制電控能量，計數器1用來捕獲發動機的 轉速信號。在主程序中打開計數器1的捕獲功能，設置為下降沿觸發模式。 當轉速信號出現下降沿時，觸發計數器1的捕獲中斷，由主程序跳轉到捕獲 中斷子程序；在中斷子程序中，除了獲取發動機轉速信號以外，還可以提供 開始點火的基準信號(上止點前86。CA，如圖l)。
計數器0負責記錄從基準信號開始到點火線圈開始閉合這段時間，在霍 爾傳感器信號下降沿觸發的計數器1捕獲中斷程序里開啟，并賦初值，計數 器O開始計數，等計到255時，觸發計數器O溢出中斷，進入溢出中斷子函 數，關閉計數器O，開啟計數器2，并賦初值，點火線圈開始閉合。
計數器2負責記錄點火線圈的閉合時間，將閉合時間換算為計數器2的 脈沖數，在計數器0的溢出中斷子函數里打開計數器2，并賦相應的初值，點 火線圈開始閉合，等計數器2計滿溢出的時候，將觸發計數器2溢出中斷， 進入中斷子函數，關閉計數器2，點火線圈初級邊斷開，擊穿火花塞間隙， 并且根據當前的轉速值，確定點火次數，實現發動機起動時低轉速下的多次 點火，有效緩解了天然氣發動機起動困難的問題。
權利要求
1、車用發動機電控點火能量控制方法，轉速傳感器檢測發動機的轉速信號將其傳給電控單元，電控單元根據轉速信號輸出點火控制信號，控制點火線圈初級邊的閉合時間，進而來控制點火線圈次級邊的輸出能量，能量聚集在火花塞中心電極，擊穿火花塞間隙進行點火；其特征在于電控單元根據轉速信號來確定點火次數，具體為當轉速n低于200rpm時，采用在壓縮行程末期三次點火；當轉速n為200rpm～600rpm時采用在壓縮行程末期二次點火，當轉速n高于600rpm時采用在壓縮行程末期一次點火；所述的壓縮形成末期為上止點前20℃A～30℃A。
2、 根據權利要求1所述的車用發動機電控點火能量控制方法，其特征在于 當采用三次點火或兩次點火時，各次點火之間的時間間隔為1. 02ms 1. 54ms。
3、 根據權利要求1所述的車用發動機電控點火能量控制方法，其特征在于 電控單元根據轉速信號控制點火線圈初級邊的閉合時間當轉速低于2500rpm 時，點火線圈初級邊的閉合時間為5ms 7ms;當轉速在2500rpm 5000rpm時， 點火線圈初級邊的閉合時間為2ms 4ms;當轉速高于5000rpm時，點火線圈 初級邊的閉合時間為lms 2ms。
全文摘要
本發明是一種用于車用發動機點火系統的點火能量控制方法，屬于內燃機控制領域。天然氣發動機點燃燃燒室內的可燃混合氣需要較高的能量，所以本發明在低轉速條件下采用時序性多次點火策略，通過控制點火次數、多次點火之間的時間間隙、初級點火線圈的閉合時間來控制點火能量。采用時序性多次點火，有效解決了發動機起動困難問題，避免了多火花塞帶來的機體改裝，根據當前轉速確定點火次數，可以減輕多次點火對火花塞電極的過度燒蝕，減少能量的浪費。
文檔編號F02P5/15GK101498270SQ200910079500
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者凱 劉, 張紅光, 王道靜, 鄭國勇 申請人:北京工業大學