本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史可以追溯到飛機(jī)誕生之初，19世紀(jì)上葉迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用，二戰(zhàn)時(shí)期達(dá)到鼎盛，幾乎所有的戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和偵察機(jī)，都由活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)加上螺旋槳作為動(dòng)力源。二戰(zhàn)后，為了追求更高的飛行速度和高度，飛機(jī)逐漸采用燃?xì)鉁u輪式發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)逐去了優(yōu)勢(shì)地位。近年來航模及無人機(jī)發(fā)展迅速，由于小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)比燃?xì)鉁u輪式發(fā)動(dòng)機(jī)更經(jīng)濟(jì)，所以得以大量應(yīng)用。

化油器發(fā)動(dòng)機(jī)是最常見的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，靠負(fù)壓將燃油吸入并霧化，優(yōu)點(diǎn)是不需要額外供電，不受電磁干擾，缺點(diǎn)是霧化效果差，油耗高，無法自動(dòng)調(diào)整空燃比，適應(yīng)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重較大，啟動(dòng)不良?；推饕话愣加腥齻€(gè)油針即怠速油針、高速油針和低速油針，通過調(diào)節(jié)這三個(gè)油針的位置可以使發(fā)動(dòng)機(jī)具有不同的動(dòng)態(tài)性能，一般任何油針的輕微變動(dòng)都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于不正常的工作狀態(tài)甚至造成停車，而不同的環(huán)境和工況都會(huì)對(duì)應(yīng)不同的油針位置，所以只有技術(shù)過硬和經(jīng)驗(yàn)豐富的人才能夠調(diào)好一臺(tái)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。

電噴發(fā)動(dòng)機(jī)由多個(gè)傳感器提供數(shù)據(jù)給ECU自動(dòng)運(yùn)算出最佳的噴油量，噴油精度高，霧化效果好、省油，自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)使用者要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。電噴發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，一般無需加油門。因?yàn)殡妵姲l(fā)動(dòng)機(jī)都有冷起動(dòng)加濃、自動(dòng)冷車快怠速功能，能保證發(fā)動(dòng)機(jī)不論在冷車或熱車狀態(tài)下順利起動(dòng)。由于靠傳感器自身檢測(cè)狀態(tài)，反饋給ECU計(jì)算得到最佳控制參數(shù)，所以控制精度高，而且可以形成閉環(huán)控制。

但是，在我國(guó)電噴系統(tǒng)開發(fā)還僅僅處在初級(jí)階段，雖然有許多科研機(jī)構(gòu)都研發(fā)出一些電噴控制系統(tǒng)，但與國(guó)外相比仍有很大的差距，而且大多數(shù)電噴系統(tǒng)都應(yīng)用在汽車上面。對(duì)于航空用的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)很少有加入電噴系統(tǒng)的，尤其在小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，電噴系統(tǒng)還處在起步階段。

僅有的幾款電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，其點(diǎn)火系統(tǒng)和電噴系統(tǒng)各有一個(gè)控制芯片，一方面會(huì)造成資源浪費(fèi)，增大受電磁干擾概率，另一方面點(diǎn)火和噴油一般情況下做不到最佳匹配。另外，目前沒有研究者在電噴系統(tǒng)中采取余度設(shè)計(jì)和自檢設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足和問題，使小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

本實(shí)用新型所采用的是一種航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)方案，其組成包括節(jié)氣門總成、電噴嘴、舵機(jī)總成、氣濾、火花塞、點(diǎn)火器、DD集成電路板和供油系統(tǒng)；所述節(jié)氣門總成包括節(jié)氣門體、節(jié)氣門、節(jié)氣門軸、節(jié)氣門回位彈簧和油門拉桿，所述舵機(jī)總成包括舵機(jī)、舵機(jī)搖臂和球頭拉桿，所述的DD集成電路板包括電子控制單元ECU和電容放電式點(diǎn)火器CDI；

所述節(jié)氣門插入節(jié)氣門軸的間隙并螺接在節(jié)氣門軸上，油門拉桿與節(jié)氣門軸固連，油門拉桿的擺動(dòng)引起節(jié)氣門開度的變化，節(jié)氣門回位彈簧穿在油門拉桿和節(jié)氣門體之間，增加油門彈性和促使油門回位。

所述的舵機(jī)固定在節(jié)氣門體上預(yù)留的位置上，并通過舵機(jī)搖臂和球頭拉桿與油門拉桿連接，舵機(jī)搖臂、油門拉桿和球頭拉桿構(gòu)成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，它接收不同pwm的脈沖信號(hào)，會(huì)將舵機(jī)搖臂調(diào)節(jié)到不同位置，通過平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)引起節(jié)氣門軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致節(jié)氣門打開程度的變化。它實(shí)際上就是一個(gè)微型的伺服電機(jī)，由一個(gè)空心杯直流電機(jī)、變速齒輪組、反饋可調(diào)電位器和電子控制板等組成，在電噴系統(tǒng)中選用高頻率的舵機(jī)可以使后期控制模型的建立簡(jiǎn)化。

所述的DD集成式電路板是ECU電子控制單元和電容放電式點(diǎn)火器的集成體，兩者共用一個(gè)主控芯片，節(jié)省資源，方便安裝，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒規(guī)律，可控制最佳空燃比和最佳點(diǎn)火參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳動(dòng)態(tài)特性。

所述的火花塞是由絕緣體和金屬殼體兩部分組成，金屬殼體帶有螺紋，擰緊在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上，在金屬殼體中有一個(gè)中心電極，它通過絕緣材料與金屬殼體絕緣，在中心電極上端有接線螺母，連接從點(diǎn)火器引出的高壓導(dǎo)線，在金屬殼體下面還焊有接地電極，在中心電極與接地電極之間有很小的間隙，脈沖高壓電可擊穿兩個(gè)電極之間的空氣，產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可然混合氣。

所述的供油系統(tǒng)采用申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利201610594834.9提出的方案，供油系統(tǒng)，采用多合一油箱、油泵、油濾、燃油壓力調(diào)節(jié)器、一分多油嘴和固定支座構(gòu)成整個(gè)供油系統(tǒng)，方案的中心思想是多合一、一分多和組合設(shè)計(jì)。所述多合一油箱通過抽油管與油泵相連通，油泵與油濾相連通，油濾通過燃油壓力調(diào)節(jié)器與一分多油嘴相連通，一分多油嘴與各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)相連，所述燃油壓力調(diào)節(jié)器通過回油管與多合一油箱相連；所述油泵、油濾和一分多油嘴螺接在固定支座上；所述固定支座螺接在機(jī)身上；所述燃油壓力調(diào)節(jié)器螺接在與一分多油嘴做成一體的燃油壓力調(diào)節(jié)器支座上，除油箱外的所有零部件組成一個(gè)組合件，提高空間利用率。所述多合一油箱采用多合一設(shè)計(jì)，即油箱里面設(shè)置上下均不與油箱的上下表面接觸且高度小于油箱高度的多個(gè)隔板，將整個(gè)油箱分為多個(gè)既相互獨(dú)立又相互連通的分油箱，既能防止晃動(dòng)，增加飛行安全性，又能避免傾斜時(shí)局部缺油而引起停車。所述一分多油嘴采用一分多設(shè)計(jì)，即一個(gè)進(jìn)油口分支出多個(gè)出油口，所述的出油口數(shù)量等于旋翼數(shù)量，保證供油系統(tǒng)中只出現(xiàn)一個(gè)油濾、一個(gè)油泵和一個(gè)燃油壓力調(diào)節(jié)器，可減輕重量、降低成本、提高可靠性和降低檢修難度。所述多合一油箱中的重錘置于油箱的最低處，所述的油泵、油濾、燃油壓力調(diào)節(jié)器、一分多油嘴的出油口都略高于多合一油箱的進(jìn)油口；供油系統(tǒng)的工作方法為：飛控給油泵供電并發(fā)送指令，油泵開始從油箱向外抽油，燃油首先經(jīng)過油泵加壓，從油泵流出后流入油濾，經(jīng)過濾后流入燃油壓力調(diào)節(jié)器，如果油壓超過預(yù)設(shè)閥值，則燃油壓力調(diào)節(jié)器的壓力球閥打開，多余的燃油經(jīng)過回油管流回油箱，當(dāng)壓力降低到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，壓力球閥關(guān)閉，停止回油，燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器流出，流入一分多油嘴，只有燃油充滿一分多油嘴的密閉型腔以后才會(huì)從多個(gè)出油口流出，流向各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。

所述的電噴嘴實(shí)際上就是一個(gè)簡(jiǎn)單的常閉電磁閥，當(dāng)電磁閥內(nèi)部的線圈通電時(shí)，內(nèi)部針閥被感應(yīng)磁場(chǎng)吸起，噴油孔被打開，燃油在油路高壓下經(jīng)噴油孔噴出，同時(shí)油液會(huì)帶走一部分電磁線圈產(chǎn)生的熱量，幫助電磁線圈散熱。本發(fā)明中將電噴嘴并入到供油系統(tǒng)中，飛控給油泵供電并發(fā)送指令，油泵開始從油箱向外抽油，燃油首先經(jīng)過油泵加壓，從油泵流出后流入油濾，經(jīng)過濾后流入燃油壓力調(diào)節(jié)器，如果油壓超過預(yù)設(shè)閥值，則燃油壓力調(diào)節(jié)器的壓力球閥打開，多余的燃油經(jīng)過回油管流回油箱，當(dāng)壓力降低到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，壓力球閥關(guān)閉，停止回油，燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器流出，流入一分多油嘴，只有燃油充滿一分多油嘴的密閉型腔以后才會(huì)從多個(gè)出油口流出，流向各個(gè)電噴嘴。

所述的航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分兩部分：（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括節(jié)氣門總成設(shè)計(jì)、供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)、舵機(jī)選型和安裝，及火花塞選型和安裝。（2）DD集成式電路板設(shè)計(jì)，包括電子控制單元設(shè)計(jì)（ECU）和電容放電式點(diǎn)火器設(shè)計(jì)（CDI）。

所述的電子控制單元設(shè)計(jì)（ECU）包括供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、輸入信號(hào)處理、微控制器外圍電路設(shè)計(jì)和電噴嘴驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等。根據(jù)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒規(guī)律，通過舵機(jī)和ECU控制節(jié)氣門開度、噴油時(shí)刻和噴油量以調(diào)整最佳空燃比。硬件的可靠性很大程度決定了電噴系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，所以ECU都需要經(jīng)過大量的長(zhǎng)時(shí)間的和不同工作環(huán)境的測(cè)試。只有具備了良好的穩(wěn)定性、抗電磁干擾和抗振動(dòng)能力后，才能投入正常使用。

所述的電容放電式點(diǎn)火器（CDI）設(shè)計(jì)主要包括逆變振蕩電路、MOS管控制電容放電電路、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字控制電路。根據(jù)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒規(guī)律，通過CDI控制點(diǎn)火時(shí)刻、點(diǎn)火能量和點(diǎn)火次數(shù)以達(dá)到最佳點(diǎn)火狀態(tài)。

所述的航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)采用了自檢設(shè)計(jì)和余度設(shè)計(jì)，每一個(gè)線路都有自檢測(cè)電路，且DD集成電路板上的主控芯片里有自檢測(cè)程序，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)線路的通斷。系統(tǒng)采用雙霍爾元件，一個(gè)工作異常則由另一個(gè)替代，集成電路板的電源線、信號(hào)線、地線和CAN線也均設(shè)置備用，任何一組異常都能由檢測(cè)電路捕捉到，然后備用的開始工作。余度設(shè)計(jì)和自檢設(shè)計(jì)能提高飛行安全性和檢修效率。

與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）ECU與CDI集成，共用同一個(gè)主控芯片，節(jié)省資源，方便安裝，而且可避免噴油與點(diǎn)火不能最佳匹配；

（2）點(diǎn)火器采用電容式放電點(diǎn)火器，電火花強(qiáng)，次級(jí)電流上升快，不容易產(chǎn)生積碳；

（3）采用自檢設(shè)計(jì)，每一條與DD集成電路板連接的線路均設(shè)置自檢電路，集成電路板上的主控芯片里的自檢程序，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通斷情況；

（4）采用余度設(shè)計(jì)，雙霍爾元件設(shè)置，其中一個(gè)不工作，由另一個(gè)替代，與DD集成電路板連接的電源線、信號(hào)線、地線和CAN線等也均設(shè)置備用，一組失效，由另一組保證正常工作；

（5）采用航空專用線纜、油管和插頭以提高抗震性；

（6）噴油精度與點(diǎn)火時(shí)刻、點(diǎn)火能量、點(diǎn)火次數(shù)精確匹配，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能提高，有利于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的同步調(diào)速和動(dòng)力匹配。

附圖說明

圖1為航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為ECU穩(wěn)壓電路示意圖；

圖4為電噴嘴的供電電路示意圖；

圖5為電噴嘴的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路示意圖；

圖6為電容式放電點(diǎn)火器的逆變振蕩電路示意圖；

其中：節(jié)氣門體1、節(jié)氣門2、節(jié)氣門軸3、節(jié)氣門回位彈簧4、油門拉桿5、電噴嘴6、舵機(jī)7、舵機(jī)搖臂8、球頭拉桿9、氣濾10、火花塞11、ECU12、點(diǎn)火器13、供油系統(tǒng)14。

具體實(shí)施方式

一種航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)方案，如圖1所示，其組成包括節(jié)氣門體1、節(jié)氣門2、節(jié)氣門軸3、節(jié)氣門回位彈簧4、油門拉桿5、電噴嘴6、舵機(jī)7、舵機(jī)搖臂8、球頭拉桿9、氣濾10、火花塞11、ECU12、點(diǎn)火器（13）和供油系統(tǒng)14。

航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)用集成式電噴/點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分兩部分：（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括節(jié)氣門總成設(shè)計(jì)、供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)、舵機(jī)選型和安裝，及火花塞選型和安裝。（2）集成式電路板設(shè)計(jì)，包括ECU電子控制單元設(shè)計(jì)和電容放電式點(diǎn)火器設(shè)計(jì)。

所述的節(jié)氣門總成主要由節(jié)氣門體1、節(jié)氣門2、節(jié)氣門軸3、節(jié)氣門回位彈簧4和油門拉桿5組成，節(jié)氣門2插入節(jié)氣門軸3的間隙并螺接在節(jié)氣門軸3上，油門拉桿5與節(jié)氣門軸3固連，油門拉桿5的擺動(dòng)引起節(jié)氣門2的開度變化，節(jié)氣門回位彈簧4穿在油門拉桿5和節(jié)氣門體1之間，增加油門彈性和促使油門回位。

所述的供油系統(tǒng)采用專利201610594834.9提出的方案。如圖2所示，所述的電噴嘴6實(shí)際上就是一個(gè)簡(jiǎn)單的常閉電磁閥，當(dāng)電磁閥內(nèi)部的線圈通電時(shí)，內(nèi)部針閥被感應(yīng)磁場(chǎng)吸起，噴油孔被打開，燃油在油路高壓下經(jīng)噴油孔噴出，同時(shí)油液會(huì)帶走一部分電磁線圈產(chǎn)生的熱量，幫助電磁線圈散熱。本發(fā)明中將電噴嘴6并入到供油系統(tǒng)中，飛控給油泵供電并發(fā)送指令，油泵開始從油箱向外抽油，燃油首先經(jīng)過油泵加壓，從油泵流出后流入油濾，經(jīng)過濾后流入燃油壓力調(diào)節(jié)器，如果油壓超過預(yù)設(shè)閥值，則燃油壓力調(diào)節(jié)器的壓力球閥打開，多余的燃油經(jīng)過回油管流回油箱，當(dāng)壓力降低到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，壓力球閥關(guān)閉，停止回油，燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器流出，流入一分多油嘴，只有燃油充滿一分多油嘴的密閉型腔以后才會(huì)從多個(gè)出油口流出，流向各個(gè)電噴嘴。

所述的舵機(jī)7固定在節(jié)氣門體1上預(yù)留的位置上，并通過舵機(jī)搖臂8和球頭拉桿9與油門拉桿5連接，構(gòu)成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)。舵機(jī)7接收不同pwm脈沖信號(hào)，會(huì)將舵機(jī)搖臂8調(diào)節(jié)到不同位置，通過平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)引起節(jié)氣門軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致節(jié)氣門2打開程度的變化。它實(shí)際上就是一個(gè)微型的伺服電機(jī)，由一個(gè)空心杯直流電機(jī)、變速齒輪組、反饋可調(diào)電位器和電子控制板等組成，在電噴系統(tǒng)中選用高頻率的舵機(jī)可以使后期控制模型的建立簡(jiǎn)化。

所述的氣濾10連接在進(jìn)氣道的入口處，阻擋沙塵等雜質(zhì)進(jìn)入。所述的火花塞11是由絕緣體和金屬殼體兩部分組成，金屬殼體帶有螺紋，擰緊在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上，在金屬殼體中有一個(gè)中心電極，它通過絕緣材料與金屬殼體絕緣，在中心電極上端有接線螺母，連接從點(diǎn)火器引出的高壓導(dǎo)線，在金屬殼體下面還焊有接地電極，在中心電極與接地電極之間有很小的間隙，脈沖高壓電可擊穿兩個(gè)電極之間的空氣，產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可然混合氣。

所述的ECU12設(shè)計(jì)包括供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、輸入信號(hào)處理、微控制器外圍電路設(shè)計(jì)和電噴嘴驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等。根據(jù)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒規(guī)律，通過舵機(jī)和ECU控制節(jié)氣門開度、噴油時(shí)刻和噴油量以調(diào)整最佳空燃比。硬件的可靠性很大程度決定了電噴系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，所以ECU都需要經(jīng)過大量的長(zhǎng)時(shí)間的和不同工作環(huán)境的測(cè)試。只有具備了良好的穩(wěn)定性、抗電磁干擾和振動(dòng)能力后，才能投入正常使用。

ECU的設(shè)計(jì)步驟有：

（1）控制芯片的選擇和其外圍電路的搭建。

主控芯片的選擇。主控芯片是DD集成電路板的大腦，用來處理計(jì)算來自各個(gè)傳感器的信息和作出控制決策。主控芯片的穩(wěn)定性和運(yùn)算能力直接關(guān)系到電噴系統(tǒng)的正常運(yùn)行，選擇一款性能優(yōu)異的芯片是DD集成電路板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在本設(shè)計(jì)中選用STM32單片機(jī)作為DD集成電路板的為微控制單元（MCU）。

對(duì)于主控芯片的外圍電路來說其主要功能就是要保證主控芯片能夠正常穩(wěn)定的工作，主控工作的穩(wěn)定性很大部分取決于供電電源的穩(wěn)定性，一般電源通過穩(wěn)壓芯片之后要添加濾波電容來濾除電源中的低頻噪聲和高頻噪聲，電容選擇時(shí)要根據(jù)濾除低頻噪聲用大電容和濾除高頻噪聲用小電容，一般濾波電容選擇47uF、10uF、4.7uF和0.1uF的并聯(lián)組合，各個(gè)電容在PCB上的擺放位置都是有要求的，一般從穩(wěn)壓芯片輸出端到主控芯片供電端電容排放順序依次為10uF、4.7uF和0.1uF，其中各個(gè)電容與地線的阻抗要盡量小，且0.1uF的電容要盡量靠近主控芯片用電端，如圖3所示。

（2）電噴嘴的供電電路設(shè)計(jì)。

電噴嘴的供電電壓為12V，其線圈內(nèi)阻為14Ω。假設(shè)采用2S電池供電其最高輸出電壓為8.4V，那么需要將8.4V電壓升壓以給電噴嘴驅(qū)動(dòng)電路供電。由于電噴嘴實(shí)際上是個(gè)電磁閥，電磁線圈在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，使線圈內(nèi)的電流減少，因此當(dāng)電磁閥通電完全打開后經(jīng)過線圈的電流最大，所消耗的功率也最大，由歐姆定律可得：

根據(jù)電噴嘴所需的供電電流和電壓可選用升壓式開關(guān)電源，開關(guān)電源是通過脈沖寬度調(diào)制來控制開關(guān)開通與關(guān)斷時(shí)間的比率，并維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，開關(guān)電源具有體積小、效率高和供電能力強(qiáng)等特點(diǎn)。如圖4所示，在本設(shè)計(jì)中選用了MC34063開關(guān)電源芯片，它是一款頻率固定，封裝有升壓模塊，具有欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和過熱保護(hù)的芯片，其轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)95%，MC34063正常提供電流可達(dá)到1.5A，完全可以滿足電噴嘴驅(qū)動(dòng)電路的需求。

在PCB布線的時(shí)候要注意輸入輸出電容要盡量靠近IC的GND引腳以減少電流的環(huán)路面積；反饋電阻走線要住夠短，以避免拾取噪聲造成輸出電壓波動(dòng)；SW腳處的銅皮，因其上有交變電壓，為預(yù)防電磁干擾（EMI），需要控制在一個(gè)比較小的面積。

（3）電噴嘴開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。

如上計(jì)算，電噴嘴開啟時(shí)最大電流接近1A，考慮成本和發(fā)熱問題，選用功率MOS管作為驅(qū)動(dòng)模塊。當(dāng)加在柵極和源極的電壓大于10V時(shí)MOS管才處于完全導(dǎo)通的狀態(tài)，否者為半導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)MOS管會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，因此要使MOS的Vgs大于10V。如圖5所示，MCU控制NPN型三極管Q2的基極電平為高時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2的集電極電壓由12V降到0V左右，此時(shí)PNP型三極管Q1基極電壓為低電平，三極管Q1導(dǎo)通，Q1的集電極電壓為高，即功率MOS的柵極電壓為高電壓為VCC，即Vgs=12V>4.5V，此時(shí)功率MOS管處于導(dǎo)通的狀態(tài)，MOS管的漏極電壓為0V，此時(shí)作用在電噴嘴上的電壓為12V，電噴嘴打開噴油。如果MCU給的控制電壓為低的情況下，Q1與Q2管都處于關(guān)閉的狀態(tài)，此時(shí)MOS管柵極在下拉電阻R21的作用下Vgs=0V，MOS管未導(dǎo)通，電噴嘴處于關(guān)閉的狀態(tài)。發(fā)光二極管D5是用來判斷電噴嘴是導(dǎo)通。

對(duì)于電噴嘴驅(qū)動(dòng)電路還有一點(diǎn)需要特別注意的地方，就是二極管D6，因?yàn)殡妵娮靸?nèi)部是線圈，也就是一個(gè)電感，線圈一直處于通電的狀態(tài)時(shí)，線圈里會(huì)通過持續(xù)的電流，當(dāng)電噴嘴突然斷電的時(shí)候，由于電感的自感效應(yīng)，線圈會(huì)感應(yīng)出 一個(gè)很強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)，如果沒有可導(dǎo)通的線路，線圈將會(huì)產(chǎn)生高壓電弧，當(dāng)高電壓超高M(jìn)OS管的允許最大電壓的時(shí)候，MOS管將會(huì)被燒毀，因此加入二極管D6用來保護(hù)MOS管，當(dāng)線圈自感電壓超過12V時(shí)，二極管D6將會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)線圈自感的電流會(huì)流入12V端，這是加在MOS管漏極的電壓不會(huì)高于13V。

所述的電容放電式點(diǎn)火器（CDI）設(shè)計(jì)主要包括逆變振蕩電路、MOS管控制電容放電電路、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字控制電路。其中數(shù)字控制電路與ECU共用STM32單片機(jī)，其外圍電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)上文已經(jīng)敘述，在此不再贅述。根據(jù)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳燃燒規(guī)律，電容放電式點(diǎn)火器可以控制最佳點(diǎn)火時(shí)刻、點(diǎn)火能量和點(diǎn)火次數(shù)以達(dá)最佳點(diǎn)火狀態(tài)。

如圖6所示，逆變振蕩電路是通過變壓器和主控輸出振蕩信號(hào)使點(diǎn)火電容充電的電路，VCC電源輸入12V直流到逆變線圈T1的初級(jí)的一端，當(dāng)三極管Q1（MMBT3904PBF）處于放大狀態(tài)時(shí)，其集電極將線圈T1初級(jí)的另一端拉低，從而使逆變線圈起振，進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換。這時(shí)，T1 的次級(jí)產(chǎn)生250V 左右的交流經(jīng)過續(xù)流二極管D3完成給電容C3的充電過程。其中，D4穩(wěn)壓管起穩(wěn)定充電后C3電容電壓的作用。

OSC 端為單片機(jī)的輸出端控制端。當(dāng)OSC 輸出為高電平時(shí)（3.3V）使能三極管Q2，于是Q2 的集電極將Q1 的基極拉低，使Q1 進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。這樣Q1 的集電極被拉高從而可使T1 停振，停止對(duì)電容C3 的充電過程。這樣，就可以通過單片機(jī)OSC 端輸出高低電平以完成對(duì)振蕩電路停振和起振的轉(zhuǎn)換控制。

所述的DD集成式電路板是ECU電子控制單元和電容放電式點(diǎn)火器的集成體，兩者共用一個(gè)主控芯片，節(jié)省資源，方便安裝，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒規(guī)律，可控制最佳空燃比和最佳點(diǎn)火參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳動(dòng)態(tài)特性。

在設(shè)計(jì)過程中采用了自檢設(shè)計(jì)和余度設(shè)計(jì)，每一個(gè)線路都有自檢測(cè)電路，且DD集成電路板上的主控芯片里有自檢測(cè)程序，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)線路的通斷。系統(tǒng)采用雙霍爾元件，一個(gè)工作異常則由另一個(gè)替代，集成電路板的電源線、信號(hào)線、地線和CAN線也均設(shè)置備用，任何一組不正常都能由檢測(cè)電路捕捉到，然后備用的開始工作。余度設(shè)計(jì)和自檢設(shè)計(jì)能提高飛行安全性和檢修效率。

以上實(shí)例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。