图 2 主要波形图 到 V f 2 时, 限流电路起作用。设线圈初级电流
限流值为 I d , 则有:
R8 = 0. 25 R7 + R8 R 7+ R 8 ( 1) 即 I d = 0. 25 R s ・R 8 可见任意调整 R 7、 R 8 或 R s , 即可调整 I d V D = Id Rs
参考文献
1 郭孔辉 1 汽车操纵动力学 1 长春: 吉林科学技术
胎结构参数的识别 1 长春汽车研究所 1992 年学 术交流会优秀论文集 1
3 余志生 1 汽车理论 1 北京: 机械工业出版社, 19811 4 吉林工业大学编 1 汽车设计 1 北京: 械工业出版
社, 1981.
5 酒井秀男 1
学1
【摘要】 利用电压比较器, 设计出了霍尔效应式电子点火控制电路。 介绍了该控制电路的工作 原理, 导出了其线圈恒流值计算式和恒流裕量计算式, 并给出了该电路的钳位电压和停车断电保 护时间计算式。 该电路功能与进口专用点火集成电路功能十分相近。
1 前言
主题词: 汽车 点火系统 控制电路 设计 Top ic words: M otor veh icle , Ign ition system , Con trol c ircu it, D es ign 无触点电子点火系可以实现闭合角自动 控制功能和限流功能。 它能根据发动机转速、 蓄电池电压变化以及点火线圈特性来调整点 火闭合角, 以保证点火线圈的电流在发动机 工作转速范围内达到最佳值 ( 恒流) 。 另外, 电 子点火系还具有传统点火系无法实现的过压 保护功能、 停车断电保护功能、 钳位保护功能 以及反接保护功能等。 目前我国轿车上采用的无触点电子点火 系的点火控制电路, 即点火模块, 都是采用进 口专用点火集成电路芯片和相应外围线路,
图 1 点火控制电路原理
点火线圈初级充电时,D 点电压上升, 见 图 2c。 当 D 点电压达到参考电压值 V f 2 时, 比 较器 A 3 的输出端 E 点产生一个方波信号 ( 高电平) , 见图 2d。该信号通过电阻 R 6 使三 极管 T 2 导通, 以减小达林顿管 T D 的基极电 流, 使其集电极电流 I C 限制在某一个定值,
1996 年 第 12 期
从而达到了限制线圈初级电流的作用, 即恒 流功能。 另外, E 点的方波信号通过二极管 D 1 和 电阻 R 2、 放电。该信号 R 3 对电容 C 2 进行充、 的高电平持续时间就是线圈初级电流的恒流 持续时间。 恒流时间长, 说明线圈充电时间 — 21 —
长, 闭合角大。 而恒流时间长, 电容 C 2 的充电 时间也长, 使 B 点电压上升到更高值, 从而 使 C 点开关信号的低电平持续时间减小, 因 而减小了 T 1 的截止时间和 T D 的导通时间, 即减小了线圈的初级电流充电时间, 或者说 使闭合角减小。 反之, 当 E 点的方波信号高 电平持续时间过短, 说明闭合角过小, 此时电 容 C 2 的充电时间也很短, B 点电压即下降, 使闭合角增大。 如此形成一个动态过程, 以调 整闭合角的大小, 使线圈初级电流有足够的 时间达到恒流值, 并使恒流持续时间与对应 周期的比保持为一个固定值, 此时动态过程 达到平衡。 这就是闭合角的恒流裕量控制法。 当恒流裕量为零时, 电容 C 2 一直放电至最小 值, 使闭合角达到最大值。 2. 2 恒流值计算公式 恒流值的大小是通过调整电阻值 R 7 和 R 8 的大小来确定的, 见图 1。参考电压 V f 2 一 般取 250mV 。 当线圈充电, D 点电压 V D 上升 — 22 —
出版, 1987.
( 责任编辑 文 需)
原稿收到日期为 1996 年 2 月 29 日, 修改稿收 到日期为 1996 年 8 月 30 日。 汽 车 技 术
— 20 —
通过厚膜封装工艺生产而成。 我们在研究分 析国外专用点火集成电路特性的基础上, 设 计出了用电压比较器构成的点火控制电路。 该控制电路适用于霍尔效应式无触点电子点 火系, 其功能与进口专用点火集成电路功能 相近。
V
z1
时, D z1 导通, 使 T 1 导通, 达林顿管 T D 截 二极管 D 0 起电源反接保护作用。 当电源
止, 点火停止。 反接时, D 0 截止, 无电流通过控制电路, 以保 护点火电路。
2. 5 钳位保护电路
Σ
=V
f3
( 8)
电阻 R 9、 R 10 和稳压管 D z2 构成达林顿管 集电极电压钳位保护电路。 当达林顿管突然 关断时, 将在线圈初级产生一个较高的瞬间 反电压, 并作用到达林顿管集电极。 当此电压 上升到某一值 ( 一段为 380V ) 时, 由于电阻
汽车电子点火控制电路设计
武汉汽车工业大学 吴光仁
【Abstract】 A H a ll effect typ e electron ic ign ition con tro l circu it ha s been designed by m ean s of
vo ltage com p a ra to r. W o rk ing p rincip le of the con tro l circu it is p resen ted, exp ression s fo r ca lcu la t2 ing con stan t cu rren t va lue of its co il and con stan t cu rren t su rp lu s quan tity a re derived and ca lcu la t2 ing exp ression s of clam p ing vo ltage and cu rren t b reak p ro tecting ti m e of the circu it a re a lso given. T he function of the circu it is very clo se to tha t of i m po rted single p u rpo se ign ition in tegra ted cir2 cu it.
的大小。 一般情况是固定 R s 和 R 8 , 调整 R 7 来调整 I d 的大小。
2. 3 恒流裕量与周期的比的计算公式
设电容 C 2 为线性充电和线性放电, 当电 路达到动态平衡时, 电容 C 2 在一个周期内的 充电和放电电荷相等 ( 见图 2b ) 。 因此有
∫
0
t2
I放 dt =
I ∫
2 工作原理
2. 1 闭合角控制和恒流控制原理
闭合角是指在一个点火触发信号周期内 点火线圈初级电流充电时间所对应的曲轴转 角。 所以闭合角控制就是对点火线圈初级电 流充电时间的控制。 闭合角控制有开环控制 和闭环控制两种方法。 由于开环控制精度不 高, 适应性不强, 因此目前点火专用集成电路 主要采用的是闭环控制法。 本文所设计电路
出版社, 1991.
2 王彦军, 郭孔辉 1 轮胎侧偏特性的理论模型及轮
汽车发动机传统点火系的点火闭合角是 固定的, 它不随发动机转速和蓄电池电压等 参数的变化而变化。 因而造成低速时点火线 圈充电时间长, 线圈发热, 浪费电能, 甚至损 坏点火线圈; 而在发动机高速运转时, 由于充 电时间短, 点火能量不足, 使发动机燃烧不充 分, 排污量大, 甚至出现高速缺火现象。 另外, 传统点火系还存在触点易烧蚀、 起动性能差 等缺点。 辆处于直线行驶状态, 并稳定车速, 然后松开 转向盘, 记录一定时间内的汽车运动过程, 最 后利用某一时刻的横摆角速度或整个过程的 横摆角速度均方根值来评价。 综上所述, 我们建议重新设计微型轿车 的转向梯形机构, 使其与加长的轴距相匹配; 对车身强度及车身刚度应进行必要的校核, 并改进车身焊装夹具, 以提高焊装精度; 正确 调整前轮定位参数。 从而从根本上解决微型 汽车操纵稳定性方面存在的问题。
V F ( tp )≈ V s e
tp
( 6)
由此证明, 无论发动机转速、 蓄电池电压 和线圈特性如何变化, 图 1 所示电路总可以 根据恒流裕量大小来调整闭合角的大小, 使 恒流裕量对应周期的比为固定值。 2. 4 电源过压和反接保护电路 图 1 中稳压管 D z1 起过压保护作用。 当蓄 电池电压 V B 过高, 并大于稳压管的稳压值
t2
T
充
dt
( 2) ( 3) ( 4)
即 I 放 ・ t2 = I 充 ・ ( T - t2 ) T - t2 I 放 所以 =
t2 I充
其中 I 充、 放电 I 放 分别表示电容 C 2 线性充、 时的电流。
汽 车 技 术
从图 1 中可以看出: V s (R 2 + R 3 ) I 充 ≈ R 2 ・R 3 I 放 ≈
采用的是恒流裕量控制法。 恒流裕量指的是 线圈初级电流被限定在一个恒定值后, 该恒 定值持续的时间。 恒流值持续一定时间有利 于汽车的快速起动和加速。 控制原理图如图 1 所示。 其中 V i 为分电 器霍尔传感信号, 它与参考电压 V f 1 相比较 后, 在 A 点产生一个锯齿波 ( 见图 2) 。 A 点电 压再与 B 点电压相比较, 使 C 点产生一个开 关信号。 该开关信号通过二极管D 3 控制三极 管 T 1 和达林顿功率管 T D 的通断, 进而控制 点火线圈初级电流的通、 断。 T D 导通时, 线圈 充电, 达到一定值后, T D 截止, 切断线圈初级 电流, 线圈初级则产生一个较高的反电压, 而 在次级产生一个更高的电压, 使火花塞产生 火花, 实现点火。
原稿收到日期为 1996 年 6 月 28 日。
顿管基极提供一个瞬间电流, 使达林顿管瞬 间导通, 从而避免达林顿管被高压击穿。 稳压 管 D z2 的稳压值 V z 由下式求得:
R 8、 R 9 的分压作用使稳压管 D z2 导通, 给达林
所以 lnV s -