引擎點火系統的控制方法及裝置的製作方法

2023-11-06 02:27:52 3

專利名稱：引擎點火系統的控制方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種引擎點火系統的控制方法及裝置，尤其涉及一種可隨轉速變化及供油量大小適應性地調整點火電壓的相關技術。
背景技術：
一般引擎利用高壓電火花點燃混合汽以進行運轉，前述的點火系統主要以數千伏特的高壓電跳過火星塞的電極間隙以產生火花，並點燃已壓縮的混合汽以形成火焰核，再迅速擴及整個燃燒室以產生快速的燃燒，使氣體迅速膨脹，並推動活塞產生動力。根據實驗得知，汽缸內產生最大壓力時，曲軸位置在上死點前15°左右，引擎可以得到最大動力，但自火星塞跳火至混合汽燃燒以產生最高壓力所需的時間，受引擎的壓縮比、汽油辛烷值、混合汽量、混合汽濃度、引擎轉速等因素影響而有所不同。換言之，引擎欲獲得最大動力，點火的時機必須隨引擎工作情況而改變。又汽油引擎性能良窳受點火系統的影響極大，火花微弱或點火時間不準確，將使引擎無力、耗油、爆震，並會大量排出一氧化碳等廢氣。因此良好的點火系統控制裝置必須考慮前揭因素。如中國臺灣發明專利權第1227302號「一種提升機車引擎點火效率的方法」，主要是在使用化油器的機車引擎上組設電子控制單元(ElectronicControl Unit，ECU)，請參閱圖3所示，該電子控制單元I(ECU)內建多段式變化點火角度的邏輯分析程序6，且電子控制單元1輸出端通過電容放電單元(Capacitance Discharge Ignition，CDI) 11與火星塞12 連接，以執行點火動作；再者，該電子控制單元1亦分別接收引擎轉數2、引擎負載3及引擎溫度7等信息，經過分析後以決定最佳的點火角度。另電子控制單元1輸出端設有警示燈 8，且電子控制單元1並與電腦4連接，以便更邏輯分析程序6的設定，另可接受檢測器5的檢測。而前述專利案的主要特徵在於電子控制單元1隨時檢知引擎轉速及引擎負載的信息，從而選擇最佳點火角度，再命令電容放電單元11以最佳點火角度進行放電點火的作業，以達到提升機車引擎的點火效率的目的。前述發明專利案所揭示的點火控制方法雖除了檢知引擎轉速信號以外，更進一步檢知引擎負載的信息(如引擎的歧管壓力、油門開度等)，以決定最佳的點火角度，然而前述發明專利案並未進一步揭示引擎轉速、歧管壓力或油門開度之間的關係，亦未詳細揭示當引擎轉速、歧管壓力或油門開度在何種條件下所決定的點火角度為何？因此儘管前述專利案提示了同時檢知引擎轉速、歧管壓力或油門開度等信息以決定最佳的點火角度，進而提升點火效率，然而具體的技術手段則付之闕如。另如前揭所述，當引擎點火的火花微弱或點火時間不準確，將出現引擎無力、耗油、爆震及大量排出廢氣等狀況，不僅浪費能源，更影響環境品質。由上述可知，既有引擎點火系統的控制裝置仍未盡周延，有待進一步檢討改進，並謀求可行的解決方案。

發明內容
因此，本發明主要目的在提供一種引擎點火系統的控制方法，其同時根據引擎的轉速信息與燃料供應量的多寡，以決定點火電壓；使在低速或高油量的狀況下提升電壓進行點火以達到充分燃燒、提高點火效率的目的；又由於燃燒完全，可避免火星塞積碳，又因大幅降低廢氣排放量，故有助於節能減碳。為達成前述目的採取的主要技術手段是令前述控制方法令點火系統的控制裝置執行以下步驟，包括接收引擎轉速信號，並判斷引擎轉速是否滿足設定條件；接收油門開度信號，以判斷是否滿足高油量條件；交叉判斷前述引擎轉速信號及油門開度信號是否符合轉速油量設定條件；當引擎轉速低於設定條件或滿足高油量條件時，將提供升壓後的點火電壓進行點火，由於高油量狀況下以高電壓進行點火，可使混合汽充分燃燒，而大幅提高點火效率，且由於燃燒完全，故可有效降低廢氣排放量，符合減碳的環保概念；若引擎轉速或油門開度未滿足設定條件，則不提升點火電壓，而依一般條件進行點火。本發明又一目的在提供一種引擎點火系統的控制裝置，該控制裝置包括有控制單元，內建判斷程序，並設定有一個以上的轉速設定值及一個以上的油門開度設定值；又控制單元分別連接並接收引擎轉速信號及油門開度信號，並通過前述判斷程序交叉分析引擎轉速信號與油門開度信號，以判斷引擎轉速與油門開度是否滿足對應的設定值；電容式放電點火單元，主要由電容、點火線圈及電子開關組成，其中電子開關與前述控制單元連接，並接受控制單元的控制，以決定電容是否對點火線圈放電而執行點火；充電電壓供應單元，設於前述控制單元與電容式放電點火單元之間，其受控制單元控制而決定是否提升或降低電容式放電點火單元中的電容電壓；利用前述裝置以控制引擎的點火時，當引擎轉速低於轉速設定值或油門開度符合設定值(高油量)，控制單元將使充電電壓供應單元提升對電容放電式點火單元的電容電壓，而在電子開關導通時，遂以較高的電容電壓送至點火線圈進行點火；又若為高轉速/低油量時，則以較低的電容電壓送至點火線圈進行點火，從而可使燃燒系統的燃燒完全，不僅有效提高點火效率，更可大幅減少排放廢氣，達到節能減碳的目的。


圖1是本發明控制裝置的電路圖。圖2是本發明控制方法的流程圖。圖3是中國臺灣發明專利權第1227302號的結構示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，揭示有本發明控制裝置可行實施例的具體電路構造，主要由控制單元(10)、電容放電式點火單元00)及充電電壓供應單元(30)等組成；其中該電容式放電點火單元00)主要由電容01)、點火線圈02)及電子開關03)組成，其中電容—端通過電子開關與充電電壓供應單元(30)的輸出端連接，電容 (21)另一端則連接至點火線圈02)；在本實施例中，該電子開關03)由矽控整流器(SCR) 構成，其陽極A與電容及充電電壓供應單元(30)的輸出端連接，其柵極G則與控制單元(10)的輸出端連接，接受控制單元(10)的輸出信號控制其導通與否，進而決定電容是否對點火線圈02)放電以執行點火。該充電電壓供應單元(30)設於前述控制單元(10)與電容式放電點火單元OO) 之間，在本實施例中，該充電電壓供應單元(30)主要由放大電路(31)及升壓用的變壓器 (32)組成，其中放大電路(31)包括場效電晶體Q1，其柵極與控制單元(10)的輸出端連接， 又場效電晶體Ql的漏極則與變壓器(32)的一次側連接，而變壓器(32)的二次側則與電容放電式點火單元OO)的輸入端連接，當控制單元(10)的輸出端送出脈衝信號，將通過放大電路(31)放大後送至變壓器(3 的一次側，並在變壓器(3 的二次側感應產生電壓信號，用以對電容放電式點火單元OO)中的電容充電，一旦控制單元(10)使電容放電式點火單元OO)中的電子開關03)導通，則充電電壓供應單元(30)輸出端接地，電容 (21)隨即對點火線圈02)放電而執行點火；根據上述工作原理，當控制單元(10)送至充電電壓供應單元(30)的電壓信號提高時，充電電壓供應單元(30)對電容充電的電壓亦將提高；反之，若控制單元(10)送至充電電壓供應單元(30)的電壓信號降低時，充電電壓供應單元(30)對電容充電的電壓亦相對降低。該控制單元(10)由微控制器構成，並進一步可為具備脈寬調變(PWM)功能的控制器，又控制單元(10)除與電容放電式點火單元OO)及充電電壓供應單元(30)具備前述的連接關係外，該控制單元(10)的輸入端進一步充電電壓供應單元(30)的輸出端連接，以檢測其輸出的充電電壓；又控制單元(10)另分別接收引擎轉速信號及油門開度信號，其中引擎轉速信號可通過傳感器檢測取得，該油門開度信號則取自化油器節流閥的開度。再者，該控制單元(10)內建判斷程序，並設定有一個以上的轉速設定值及一個以上的油門開度設定值；其中可行的轉速設定值包括小於100RPM、大於100 RPM且小於1000 RPM、大於1000 RPM且小於6000 RPM ；又油門開度設定值可為大於或小於50%。(前述數值為方便以後的實施例說明，非用以限定於該具體的數值，合先陳明)；又控制單元(10)將根據接收的引擎轉速信號、油門開度信號及前述設定值，通過前述判斷程序交叉分析引擎轉速信號與油門開度信號是否滿足對應的設定值，其具體流程請參閱圖2所示，包括檢知引擎轉速信號以判斷引擎轉速是否小於100 RPMQ01)；若小於100RPM，表示機車為熄火停止狀態，故停止充電(電容電壓為0)，以節省電力；當引擎轉速大於100RPM，接著判斷是否大於1000 RPM^)2)，若小於1000 RPM 則提升電容電壓至275V，並送至點火線圈執行點火動作Q06)；該點火線圈的匝數比若為 1 100，則可將點火電壓提升至27500V;若引擎轉速信號大於1000 RPM，則進一步判斷引擎轉速是否小於6000RPMQ03)；若引擎轉速大於6000 RPM，即交叉分析油門開度信號以檢知油門開度是否小於 50% (205)；若油門開度小於50%，即降低電容電壓至225V，並送至點火線圈執行點火動作 (206)；此時經過點火線圈升壓後的點火電壓約22500V，相較於高油量時的點火電壓已大幅降低；
當前述步驟(203)判斷引擎轉速小於6000 RPM，且交叉判斷油門開度小於50%時 004)，則控制單元(10)將不提升也不降低充電電壓供應單元(30)輸出的充電電壓，即以常態的電容電壓進行充電及點火。除前述判斷流程外，該控制單元(10)亦可設定其他條件，例如設定引擎轉速在某一高轉速(如6000 RPM)以下，而油門開度達一定開度(如80% )以上時(例如爬坡時即為高轉速高油量)，亦可提升電容電壓，使燃燒完全，提升點火效率並減少排放廢氣。由上述可知，引擎轉速低或油門開度大時，顯示為低速高油量的狀態，在此狀況下提升電容電壓執行點火，將可使混合汽充分燃燒，不僅提高點火效率且有效減少廢氣排放量、避免火星塞積碳；另一方面，當引擎高速運轉，但油門開度小時，顯示為高速低油量的狀態，在此狀況下則降低電容電壓以執行點火，以減少能量消耗，因此本發明根據引擎的轉速與化油器供油的狀況適應性地調節點火用的電容電壓，以達到提高點火效率、節約電力及節能減碳的目的。
權利要求
1.一種引擎點火系統的控制方法，令點火系統的控制裝置執行以下步驟，其特徵在於接收引擎轉速信號，並判斷引擎轉速是否滿足設定條件；接收油門開度信號，以判斷是否滿足高油量條件；交叉判斷前述引擎轉速信號及油門開度信號是否符合轉速油量設定條件；當滿足某一轉速油量設定條件時，即提升或降低點火電壓。
2.如權利要求1所述的引擎點火系統的控制方法，所述轉速油量設定條件指在低轉速或高油量的狀態下提升點火電壓。
3.如權利要求2所述的引擎點火系統的控制方法，所稱低轉速，其特徵在於指 1000RPM以下，高油量指油門開度50%以上。
4.如權利要求1所述的引擎點火系統的控制方法，所述轉速油量設定條件，其特徵在於指在高轉速低油量的狀態下降低點火電壓。
5.如權利要求4所述的引擎點火系統的控制方法，所稱高轉速，其特徵在於指 6000RPM以上，低油量指油門開度50%以下。
6.一種引擎點火系統的控制裝置，其特徵在於控制單元，內建判斷程序，並設定有一個以上的轉速設定值及一個以上的油門開度設定值；又控制單元分別連接並接收引擎轉速信號及油門開度信號，並通過前述判斷程序交叉分析引擎轉速信號與油門開度信號，以判斷引擎轉速與油門開度是否滿足對應的設定值；電容式放電點火單元，主要由電容、點火線圈及電子開關組成，其中電子開關與前述控制單元連接，並接受控制單元的控制，以決定電容是否對點火線圈放電而執行點火；充電電壓供應單元，設於前述控制單元與電容式放電點火單元之間，其受控制單元控制而決定是否提升或降低電容式放電點火單元中的電容電壓。
7.如權利要求6所述的引擎點火系統的控制裝置，所述控制單元的輸入端進一步與充電電壓供應單元的輸出端連接，其特徵在於以檢測其輸出的充電電壓；又控制單元通過傳感器檢測取得引擎轉速信號，另通過化油器節流閥取得油門開度信號。
8.如權利要求7所述的引擎點火系統的控制裝置，所述充電電壓供應單元主要由放大電路及升壓用的變壓器組成，其特徵在於放大電路包括場效電晶體，其柵極與控制單元的輸出端連接，又場效電晶體的漏極則與變壓器的一次側連接，而變壓器的二次側則與電容放電式點火單元的輸入端連接。
9.如權利要求8所述的引擎點火系統的控制裝置，所述電容式放電點火單元的電容一端，其特徵在於通過電子開關與充電電壓供應單元的輸出端連接，電容另一端則連接至點火線圈；所述電子開關由矽控整流器構成，其陽極與電容及充電電壓供應單元的輸出端連接，其柵極則與控制單元的輸出端連接。
10.如權利要求6至9中任一項所述的引擎點火系統的控制裝置，所述控制單元內建的判斷程序，其特徵在於接收引擎轉速信號，並判斷引擎轉速是否滿足設定條件；接收油門開度信號，以判斷是否滿足高油量條件；交叉判斷前述引擎轉速信號及油門開度信號是否符合轉速油量設定條件；當滿足低轉速或高油量設定條件時，即提升或降低點火電壓。
全文摘要
本發明涉及一種引擎點火系統的控制方法及裝置，主要是令控制單元同時接收引擎轉速信號及油門開度信號，並交叉判斷所述這些信號是否低於或高於設定值，在滿足不同的判斷條件時，則提升或降低點火電壓，以便在低速高油量時，提高電壓進行點火，高速低油量時則降低電壓進行點火，利用此種適應性控制技術可達成充分燃燒、提高點火效率、節約電力及節能減碳等目的。
文檔編號F02D43/00GK102235290SQ201010170488
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者呂坤郎, 謝世甲, 郭永吉 申請人:光陽工業股份有限公司