使用微處理器的內燃機提前角點火變化裝置的製作方法
2023-05-08 14:56:06 1
專利名稱:使用微處理器的內燃機提前角點火變化裝置的製作方法
本發明涉及的是可控制點火的內燃機用點火提前角變化裝置，其中，點火是由微處理器控制進行的。
眾所周知，控制點火的發動機，無論是四衝程或二衝程，為了操作需要，在壓縮衝程時，火花塞在相對於上死點的某提角，應確保點燃燃料混合物。
又知，為了得到發動機的最佳效能，每次都必須有一適當的提前角數值。根據此觀念工作的設備分為簡單型和完整型。在簡單型的點火提前角控制設備中，是以機械的變化實施控制並以離心或氣動方式驅動;而完整型則使用微處理器控制的設備。後者根據發動機的兩個操作參數，即所需負載和轉速，在存儲器存儲的圖表中，選擇於此情況下的最佳點火提前角。
目前所知的使用微處理器的點火提前角變化裝置，在理論上是行得通的，然而，在實際使用中，卻表明其操作可靠性和確定性不良。
例如，觸發微處理器的電平就可導致混亂從而引起故障。
本發明的目的，在於提供一種點火提前角變化裝置，該裝置用於內燃機，使用了微處理器，具有高度操作可靠性和確定性的特點。
通過提供用於內燃機的點火提前角變化裝置，可以實現該目的，這種裝置配有在最小進料位置和最大進料位置之間進行操作的供料器，驅動軸，以及至少一個點火火花塞，該裝置將高電壓以提前角供給火花塞，而該提前角是單位時間內驅動軸轉數以及供料器位置的函數，其特徵包括
一連接到驅動軸的發生器，每一火花塞，在驅動軸每轉時順次產生第一和第二信號，該第一和第二信號分別指定了最大和最小點火提前角;
一分離器，與發生器相連，將第一和第二信號分離並將它們送至兩對應不同的輸出端;
一檢測裝置，在供料調整元件的位置，將供料調整器位置數值轉換成電量;
一微處理器，帶有一CPU，該微處理器包括第一和第二計數器;並且有存儲器，存儲器中含有CPU的計算程序以及提前角數據，該提前角數據是供料調整元件的位置以及單位時間內驅動軸轉數的函數;所述CPU與存儲器彼此相連並連到檢測裝置，該CPU具有第一中斷輸入，連接於和第一信號有關的分離器輸出，第一計數器通過它由第一信號停止，該第一計數器提供在第一信號和前轉的第二信號之間的計數數據，該計數數據相當於每單位時間的驅動軸轉數，該CPU還有第二復位輸入，它與和第二信號有關的分離器的輸出相連，藉此將該CPU置初值，使微處理器的輸出截止，而CPU的第二計數器被預置，該CPU可由第一計數器計算每單位時間的轉數數據，並由檢測裝置計算發動機供料調整元件的位置數據，而由存儲器得到相對應的提前角數據;且以第二計數器計數的相對應提前時間，命令發出引導信號;
一高電壓發生器，與微處理器的該引導輸出相連，適於依照該引導信號的命令，供應高電壓給火花塞。
為了更為明瞭本發明的特性與優點起見，特以非限制性的實施方案如下，圖中簡略表示本發明點火提前角變化裝置，可用於單缸控制點火的內燃機，例如小型摩託車的汽化器供料的發動機。
圖示的變化裝置具有發生器10，它可在內燃機驅動軸的每轉依次產生某一符號的第一脈衝信號I1和相反符號的第二脈衝信號I2。發生器10包括牢固聯結於驅動軸並隨之轉動的磁性飛輪11，沿周邊有一磁鐵12。在驅動軸每轉中，磁鐵12經過線圈13，從而在其內感應了一對符號相反的(電壓)脈衝信號I1和I2。
線圈13與分離器14相連，它將兩脈衝信號I1和I2分離並將它它們送至相應的不同輸出端。
分離器14與微處理器15相連。
微處理器實質上包括CPU16，含有第一和第二計數器，由一方框17表示的存儲器，輸入/輸出單元18和定時器19。所有這些組件均相互連接。
分離器14的兩個輸出分別連至微處理器的兩個相應的輸入端，從而與CPU16相連。尤其是，與脈衝信號I2有關的分離器14的輸出，與微處理器的「中斷」輸入20相連，而與脈衝信號I2有關的分離器14的另一輸出連至CPU的「復位」輸入21。
當第一脈衝信號I1到達中斷輸入20時，微處理器15內會發生如下動作。
-停止CPU16的第一計數器;
-啟動定時器19，而且
-開始CPU16的第二計數器的減縮率。
當第二脈衝信號I2到達復位輸入21時，微處理器15內會發生如下動作
-CPU被啟動;
-微處理器輸出禁止;
-該CPU16的第二計數器被復位;
-啟動該CPU16的第一計數器。
輸入/輸出單元18和定時器19與外部延遲電路相連。延遲電路包括線圈22和電容器23、線圈22內側有活動磁鐵心24在運轉，該鐵心24是由控制輸送燃料混合物至發動機燃燒室的汽化器閥構成的發動機供料調整元件所驅動的。
在圖示的實施方案中，該閥為閘閥25，它可在汽化器本體26內，依箭頭F所示的方向雙向運動，以控制通過和發動機燃燒室相通的本體26的管道27的混合物;閥25牢固地連接在鐵心24上，所以閥沿其自有軸線移動，相當於鐵心沿其在線圈22內的自有軸線等量移動。如本技術領域：
的技術人員所知，鐵心24在線圈22內的位置變化，相當於該延遲電路的磁阻變化。
分離器14的兩輸出還與觸發器28的輸入相連。與脈衝信號I2有關的分離器14的輸出還與「或」門29的輸入相連。
「或」門29的另一輸入，與微處理器15的輸入/輸出單元18的輸出相連。
觸發器28和輸出和「或」門29的輸出，分別和「與」門30的兩輸入端相連。
門30的輸出連至緩衝器31的輸入，緩衝器的輸出又與電容放電的高壓發生器32相連，該發生器32可對單缸發動機的一火花塞33供電(發生器32為虛線圍繞的方框部分)。
微處理器15是利用同一飛輪磁鐵11，經另一電樞(與線圈B分離)反饋，該電樞將電壓信號通過一整流器-穩定器送至微處理器。
以上說明提前角控制設備的工作方式
如上所述，磁鐵12放置於和驅動軸有一相對角度的位置，使線圈B內感應的脈衝信號I1和I2限定一時間間隔，在此期間，必須發生點火，使脈衝信號I1相當於最大提前角，而脈衝信號I2相當於最小提前角。
如前所述，存儲器17內含有CPU16的程序，和提前角數據，而該提前角數據是單位時間內驅動軸轉數和閥25位置的函數，其形式如後詳述。
當驅動軸連同磁性飛輪11開始穩定轉動時，在磁鐵12對應線圈13通過之處，便產生了第一對脈衝信號I1和I2。脈衝信號I1復位和啟動定時器，而脈衝信號I2啟動CPU16，使微處理器輸出禁止，預置第二計數器以單元17所得數據，並啟動第一計數器。
在磁鐵12連續對應線圈B通過時，連續的成對脈衝信號I1和I2便引起如下動作。
第一計數器的操作為同樣的脈衝信號I1所中斷，相當於每單位時間內驅動軸轉數的數據被存入同樣計數器內;對輸入/輸出單元18發命令以脈衝信號送至上述延遲電路並使定時器19復位和啟動。該脈衝信號(如圖中箭頭所示)從單元18處起，沿電路進行並返回到定時器19才停止。由定時器19產生的延遲時間信號，正如精通本技術領域：
的人們所知，是電路磁阻的函數，它作為與線圈22有關的鐵心24的位置及因此為閥25的調整位置的函數而變。因而，在定時器19的寄存器中，所存儲的數據相當於閥25的位置，或發動機供料調整元件的位置。
與此同時，通過第二計數器遞減，單元16決定必須產生電火花的瞬時時刻，在該時刻，對單元18給予命令以便將驅動脈衝信號送到發生器32。
該命令脈衝信號通過門29和30及緩衝器31，以適當的功率到達發生器32。命令信號通過門30是由脈衝信號I1特許的，後者通過觸發器28啟動門30。
如果微處理器因故不能提供任何命令信號，則可以最小提前角通過脈衝信號I2確保點火，該信號I2通過門29、30(由脈衝信號I1觸發門30)和緩衝器31，引導發生器32。當脈衝信號I2到達時，單元16被啟動且輸出禁止。單元16本身即在存儲器17中「讀」出提前角數據，該數據與相當於單位時間內驅動軸轉數和閥25的位置的兩項數據有關，而且，單元16將該數據裝入第二計數器;此後，單元16啟用第一計數器，也考慮到引起前次操作的計算時間。
脈衝信號I2通過觸發器28(顯然有一小延遲)去激勵門30。
在驅動輪的連續轉動中，上述作用被一再重複。
我們強調這一事實，即微處理器15的類型在市場上有售，故對其結構和操作過程不予贅述。
根據本發明所述的提前角變化裝置，有數項優點。
首先，具有高度操作可靠性和確定性。
事實上，如前所述，以微處理器15不操作的情況而言，最小提前角的命令信號在任何情況下始終送到高壓發生器32。
此外，在一對脈衝信號和順次的一對脈衝信號之間，由於脈衝信號I2的影響，不可能有誤啟動信號到達高壓發生器32，因而不可能發生電火花點火，其中，微處理器15的輸出被禁止，進而30也被禁止。
始終由於脈衝信號I2的效果，如果因任何幹擾使微處理器15「失靈」，則其正確操作會在驅動軸每轉時存儲;脈衝信號I2在送至微處理器復位輸入時，則在驅動軸每轉準確地啟動微處理器15。
應該指出的是，上述一切均可由極簡單的結構製成。
使用上述延遲電路以檢測發動機供料調整元件的位置，有助於簡化變化裝置的結構。
在使用微處理器的已知提前角變化裝置中，如不進行模-數(A-D)轉換，則在微處理器和發動機供料調整元件的轉換器之間，通過模-數轉換器可發生「對話」，但這顯然會使提前角變化裝置的構造和操作複雜化。
顯而易見，本實施方案不會限制可能有其他的實施方案和/或另外的特點。
上述裝置尚可進一步簡化，如取消觸發器28、門30，以及由分離器14與二輸出的有關接頭，而不會過分損及該裝置的可靠性。
在圖示的具體實施方案中，延遲電路線圈的活動鐵心，是由汽化器的閘閥所驅動的，但很顯然，該鐵心還可用已知技術手段，直接或間接利用任何型式的發動機供料調整元件來驅動。
還可設計出在驅動軸每轉中，可依次發生成對脈衝信號，或具有同樣效果的其他種類信號的發生器。
顯然，若本發明變化裝置應用於多氣缸內燃機，即具有多個火花塞，則在驅動軸每轉中，必須對每一火花塞發出相應的一對最小提前角和最大提前角信號，並進行上述計算操作。在這種情況下，必須改變發生器，以便能供給成對信號系列，並改變微處理器及其連接的電路，從而可以一適當的提前角，依正確順序將高電壓供至火花塞，這些，對於本技術領域：
的熟練工作人員而言是並不困難的。
權利要求
1、內燃機用點火提前角變化裝置，配有在最小供料位置和最大供料位置之間操作的供料單元，驅動軸，以及至少一個點火火花塞，該裝置以一個提前角將高電壓供給火花塞，該提前角是單位時間內驅動軸轉數和供料單元位置的函數，其特徵包括
一聯接於驅動軸的發生器，在驅動軸每轉中經過火花塞依次發生第一和第二信號，所述一對信號分別限定最大和最小點火提前角；
一聯接於發生器的分離器，將第一和第二信號分離並將它們於兩相應不同的輸出端送出；
一位於供料調整元件位置處的檢測裝置，將供料調整器的位置轉變成電量；
一具有CPU的微處理器，包括第一和第二計數器，並有存儲器，該存儲內含有CPU的計算程序及提前角數據，該數據為每單位時間的驅動軸轉數和供料調整元件位置的函數，所述CPU和存儲器彼此相連，並連至該檢測裝置，該CPU具有第一中斷輸入，與同第一信號有關的分離器輸出相連，通過它利用第一信號來停止第一計數器，該第一計數器供應第一信號與前轉第二信號之間的計數數據，該計數數據相當於每單位時間的驅動軸轉數，所述CPU還有第二復位輸入，與和第二信號有關的分離器輸出相連，藉此啟動CPU，使微處理器輸出禁止，而CPU的第二計數器被予置，CPU通過第一計數器計算每單位時間的轉數數據，並通過檢測裝置計算發動機供料調整元件的位置數據，以便從存儲器中獲得相應的提前角數據；並且以第二計數器計下的相反提前角對應，命令發出引導信號。
2、如權利要求
1的提前角變化裝置，其中所述的檢測裝置包括延遲電路，連接於該微處理器的輸出和輸入，該延遲電路包括一線圈和電容器，一可隨與所述線圈相連的發動機供料調整元件活動的磁鐵芯，在微處理器內有一定時器，該CPU經有關的微處理器輸出將信號送至延遲電路，並由定時器計算延遲時間，該信號藉此回到有關的微處理器輸入，所述的延遲時間與供料調整元件的位置成正比。
3、如上述權利要求
之一的提前角變化裝置，其中，所述第一和第二信號發生器包括固定隨驅動軸轉動的磁性飛輪，磁性飛輪本身帶有一磁鐵，在驅動輪每轉時，磁鐵與連接於分離器的固定線圈相關聯以便產生一對構成第一和第二信號的脈衝信號。
4、如上述權利要求
之一的提前角變化裝置，其中，與第二信號有關的分離器輸出也與高壓發生器相連以便命令其在驅動軸每轉時以最小提前角將高電壓供給火花塞。
5、如前述權利要求
之一的提前角變化裝置，其中，與第一信號有關的分離器輸出與啟動裝置相連，該啟動裝置利用第一信號，命令啟動微處理器輸出。
6、根據權利要求
4的提前角變化裝置，其中，與第一信號有關的分離器輸出與啟動裝置相連，該裝置利用第一信號命令，啟動微處理器引導輸出並允許與第二信號有關的分離器輸出和高壓發生器之間的連接。
7、根據權利要求
5和6的提前角變化裝置，其中，所述的啟動裝置包括一邏輯門。
8、根據權利要求
2的裝置，其中，該發動機供料調整元件是一汽化器閥，它以動力學方式與磁鐵芯相連。
專利摘要
使用微處理器的內燃機提前角點火變化裝置，在驅動軸每轉一圈時，依次將相當於最大和最小提前角的第一和第二信號送至微處理器；在第一信號到達時，微處理器計算可以根據所述第一信號和前轉的第二信號之間經過的時間得到的提前角數據，該數據是單位時間內驅動軸轉數和發動機供料調整元件位置的函數，微處理器以此計算出的提前角命令點火；為可靠性和安全性起見，第二信號使微處理器的輸出禁止將同一微處理器置初值。
文檔編號F02PGK85106245SQ85106245
公開日1986年8月20日 申請日期1985年8月19日
發明者吉亞科默·蒙塔諾 申請人:皮亞喬公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan