车用发动机电控点火能量控制方法技术

本发明专利技术是一种用于车用发动机点火系统的点火能量控制方法，属于内燃 机控制领域。天然气发动机点燃燃烧室内的可燃混合气需要较高的能量，所 以本发明专利技术在低转速条件下采用时序性多次点火策略，通过控制点火次数、多 次点火之间的时间间隙、初级点火线圈的闭合时间来控制点火能量。采用时 序性多次点火，有效解决了发动机起动困难问题，避免了多火花塞带来的机 体改装，根据当前转速确定点火次数，可以减轻多次点火对火花塞电极的过 度烧蚀，减少能量的浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种点火能量控制方法，应用于车用天然气发动机的电控点 火系统，来确保点燃各种工况下的燃烧室内的可燃混合气。属于内燃机代用 燃料领域。
技术介绍
电子控制点火系统的工作原理控制系统首先对转速信号和负荷信号进 行采样，这些信号被送入计算单元中，根据转速和负荷使用插值法査存储在 控制单元存储器中的点火MAP图，找到最佳点火提前角，控制系统同时采集 其他发动机工作参数信号，根据这些信号查出点火提前角的修正值，将最佳 点火提前角进行修正后转化为相应的点火提前时间。当点火基准信号(一般是 一个用来确定曲轴位置的信号)到来时，控制系统计数器开始计数，计数结束 后，控制单元通过接口发送点火信号，点火驱动电路得到这个信号后使点火 线圈的初级线圈断开，次级线圈产生高压，击穿点火塞间隙，点燃燃烧室内 的可燃混合气。点火能量是指发动机点火时消耗在火花塞间隙的能量，是点火系统次级 高压作用在火花塞电极间随时间变化的电压与电流的乘积对时间的积分。点 火能量容易受到发动机实际工况的影响，以相对稳定的点火线圈次级输出的 能量作为评价点火系统点火能量的重要参数。点火线圈次级输出的能量由点 火线圈初级的充电时间决定。点火能量对保证点火系统的工作可靠性具有特别重要的意义。点火能量 过低，导致发动机燃烧状况恶化，功率、扭矩下降，油耗上升，排放变坏，起动性能变差；点火能量过高，容易烧蚀火花塞电极，縮短点火系统的寿命， 甚至会引发早燃爆震，使发动机功率下降，机件受损。因此，有必要把点火 能量限定在一个合适的范围内。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服了现有点火控制方法的上述缺陷，提供了一种新的，精确控制各种工况下的点火能量，以 优化发动机的动力性能和排放性能。发动机在起动过程中需要较高的点火能量，因此本专利技术在低转速条件下 采用时序性多次点火策略，通过控制点火次数、多次点火之间的时间间隙、 初级点火线圈的闭合时间来控制点火能量。采用多次点火，既能保证点燃各 种工况下的混合气，又能最大程度的减轻火花塞烧蚀。其具体技术方案如下: 转速传感器检测发动机的转速信号将其传给电控单元，电控单元根据转速信 号输出点火控制信号给点火线圈，来控制点火线圈初级边的闭合时间，进而 来控制点火线圈次级边的输出能量，能量聚集在火花塞中心电极，击穿火花 塞间隙进行点火。电控单元根据转速信号来确定不同的点火次数，具体为当转速w低于200rpm(转/分)时，采用在压縮行程末期三次点火；当转速/7为 200rpm 600rpm时采用在压縮行程末期二次点火，当转速/ 高于600rpn时采 用在压縮行程末期一次点火；所述的压縮形成末期为上止点前20nCA 30°CA (曲轴转角)。当采用三次点火或两次点火时，各次点火之间的时间间隔为1.02ms 1.54ms (毫秒)，这样的时间间隔既可以保证大部分点火能量及时释放，又不 会明显推迟点火提前角。电控单元根据转速信号量来控制点火线圈初级边的闭合时间，具体为 当转速低于2500rpm时，点火线圈初级边的闭合时间为5ms 7ms;当转速在 2500rpm 5000rpm时，点火线圈初级边的闭合时间为2ms 4ms;当转速高于 5000rpm时，点火线圈初级边的闭合时间为2ms lms。与现有的点火控制方法相比，本专利技术具有以下优点发动机在起动过程中，采用时序性多次点火，有效解决了发动机起动困难 问题，避免了多火花塞带来的机体改装。根据当前转速确定点火次数，可以 减轻多次点火对火花塞电极的过度烧蚀，减少能量的浪费。 附图说明图1点火正时的控制示意图图2时序性多次性点火的示意图具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明转速信号由曲轴相位信号传感器获得，输入到控制点火的控制单元，作 为点火控制的基准信号。本系统中，来自点火控制单元的点火信号驱动功率晶体管控制点火线圈 初级回路的通断，从而使次级感应出高压，经分电器的分火作用，分别使4 个气缸依次发火。由于电控点火系统取消了机械触点而使用无触点的晶体管 开关，分电器只起分火作用，因而避免了触点高速时抖动及低速时放电所损 失的能量，提高了次级电压点火信号通过驱动电路控制点火线圈初级回路的 通断，从而使次级感应出高压，击穿火花塞间隙，点燃燃烧室内的可燃混合 气，完成做功行程。天然气发动机起动需要较高的点火能量，因此在起动过程中，采用时序 性多次点火策略(多次点火示意图如图2所示)，以增大点火能量，解决起动 困难的问题，而且可以避免充电时间过长、点火线圈发热和縮减寿命的问题。 电控单元根据当前转速信号，确定点火次数，输出相应的点火控制信号。当转速/7低于200rpm时，采用在压縮行程末期(上止点前20CA 3(TCA)三次 点火；当转速/ 为200rpm 600rpm时采用在压縮行程末期二次点火，转速/7 高于600rpm采用在压縮行程末期一次点火。发动机在起动过程中，采用多次点火策略，当采用两次或三次点火时， 多次点火之间的时间间隙确定为1.28ms。多次点火之间的时间间隔越长，能 量释放越充分，但时间间隔过长，会造成点火在做功行程，成为废火；时间 间隔太短，第一、二次点火线圈的储能不能充分释放，造成最后一次的点火 时点火线圈储能太多，引起点火线圈发热。因此，把多次点火之间的时间间 隔确定为1.28ms，有利于大部分能量的释放，而且又能保证多次点火都在压 縮行程。根据转速不同确定点火初级线圈的充电时间。点火能量控制需要满足各 种转速条件下的能量要求。因此，发动机电控点火系统初级点火线圈的充电 时间随转速变化当转速低于2500rpm时，初级点火线圈的充电时间为6ms;转速在2500rpm至5000rpm时，充电时间为3ms;转速高于5000rpm时，充电 时间为2ms，既能保证点燃各种工况下的混合气，又能最大程度的减轻火花塞 烧蚀，减少点火能量的浪费。本实施例中的点火系统由转速传感器、电控单元、驱动电路、点火线圈、 火花塞等组成。转速传感器采集的转速信号输入给电控单元，电控单元以输 入的转速信号为基准，计算点火提前角和闭合时间，输出点火控制信号；点 火控制信号通过驱动电路控制点火线圈初级边的闭合时间和断电时刻来控制 点火能量和点火提前角；通过控制点火次数、多次点火之间的时间间隙、初 级点火线圈的闭合时间来控制点火能量。本实施例采用三个计数器来控制电控能量，计数器1用来捕获发动机的 转速信号。在主程序中打开计数器1的捕获功能，设置为下降沿触发模式。 当转速信号出现下降沿时，触发计数器1的捕获中断，由主程序跳转到捕获 中断子程序；在中断子程序中，除了获取发动机转速信号以外，还可以提供 开始点火的基准信号(上止点前86。CA，如图l)。计数器0负责记录从基准信号开始到点火线圈开始闭合这段时间，在霍 尔传感器信号下降沿触发的计数器1捕获中断程序里开启，并赋初值，计数 器O开始计数，等计到255时，触发计数器O溢出中断，进入溢出中断子函 数，关闭计数器O，开启计数器2，并赋初值，点火线圈开始闭合。计数器2负责记录点火线圈的闭合时间，将闭合时间换算为计数器2的 脉冲数，在计数器0的溢出中断子函数里打开计数器2，并赋相应的初值，点 火线圈开始闭合，等计数器2计满溢出的时候，将触发计数器2溢本文档来自技高网...

【技术保护点】
车用发动机电控点火能量控制方法，转速传感器检测发动机的转速信号将其传给电控单元，电控单元根据转速信号输出点火控制信号，控制点火线圈初级边的闭合时间，进而来控制点火线圈次级边的输出能量，能量聚集在火花塞中心电极，击穿火花塞间隙进行点火；其特征在于：电控单元根据转速信号来确定点火次数，具体为：当转速ｎ低于２００ｒｐｍ时，采用在压缩行程末期三次点火；当转速ｎ为２００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ时采用在压缩行程末期二次点火，当转速ｎ高于６００ｒｐｍ时采用在压缩行程末期一次点火；所述的压缩形成末期为上止点前２０℃Ａ～３０℃Ａ。

【技术特征摘要】
1、车用发动机电控点火能量控制方法，转速传感器检测发动机的转速信号将其传给电控单元，电控单元根据转速信号输出点火控制信号，控制点火线圈初级边的闭合时间，进而来控制点火线圈次级边的输出能量，能量聚集在火花塞中心电极，击穿火花塞间隙进行点火；其特征在于电控单元根据转速信号来确定点火次数，具体为当转速n低于200rpm时，采用在压缩行程末期三次点火；当转速n为200rpm～600rpm时采用在压缩行程末期二次点火，当转速n高于600rpm时采用在压缩行程末期一次点火；所述的压缩形成末期为上止点前20℃A～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红光，王道静，刘凯，郑国勇，
申请(专利权)人：张红光，王道静，刘凯，郑国勇，
类型：发明
国别省市：11