CN101029614B - 电控燃油喷射内燃机的供电装置 - Google Patents

电控燃油喷射内燃机的供电装置 Download PDF

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Abstract

一种电控燃油喷射内燃机的供电装置,包括:一个电控燃油喷射系统,一个给电控燃油喷射系统提供电力的供电系统,其特征在于:所述供电系统包括一个由所述内燃机或启动外力驱动的交流发电机,一个带有输出电压调节装置的整流稳压器,一个用于储存整流稳压器输出电能的储能电容器,所述整流稳压器给所述储能电容器充电,所述电控燃油喷射系统由所述储能电容器上存储的电能驱动运行。其优点在于可以不用电池就能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,并且可以和蓄电池共用。

Description

电控燃油喷射内燃机的供电装置 
技术领域
本发明涉及电控燃油喷射内燃机的供电装置,特别是不用电池或电池损坏时仍然需要能够正常启动运转的电控燃油喷射内燃机的供电装置。 
背景技术
内燃机采用电控燃油喷射供油方式,可以精确控制燃油喷射量,从而提高内燃机,尤其是火花点火的汽油发动机的性能。然而,电控燃油喷射系统必须在有电力供应的条件下工作,特别是传统的汽车用电控燃油喷射火花点火的汽油发动机,在发动机启动以前,需要给燃油喷射系统的共轨油腔的燃油预加压,因此,传统的电控燃油喷射内燃机需要一个随时都能够提供电力的电池系统。这对于某些以内燃机为动力的装置,例如摩托车、摩托艇、小型发电机组等,可能带来很大的不便,因为传统上这些装置可以不依赖于电池的电力而通过自带的发电点火装置(例如交流CDI点火装置,从很低的启动转速开始就可以稳定点火)工作,也可以通过诸如反冲启动踏杆或拉绳等外力的作用而正常启动。一个现有的电控燃油喷射火花点火汽油发动机的供电装置如附图3所示,其中交流发电机(101)发出的交流电经整流稳压器(102)给耗电装置供电的同时也给蓄电池(206)充电,其中耗电装置包括发动机电控单元(ECU)(301)、燃油喷射装置(302)、点火装置(303)以及灯火器(204)等。因为蓄电池始终可以给耗电装置提供电力,所以启动过程以及启动预备过程中可以不依赖于交流发电机的电力,交流发电机在发动机转速达到足够高以前也没有能力提供这些电力,因此,这个系统中,蓄电池是必需的,并且不能损坏。中国专利申请98809412公开了一种不需要蓄电池,对燃料喷射式发动机具有启动绳启动能力的系统,该系统可直接由交流发电机提供电力,从而进行电子燃料喷射和点火。然而其特制的发电机绕组和复杂的第一、第二和第三电路等难以应用到成本非常受限制的内燃机上。欧洲专利申请03008051.9公开了一种不需要蓄电池来启动电控燃油喷射内燃机的供电装置,该装置利用单相交流发电机的第一个半波电压(正半波电压)和一个电容器来驱动柱塞式燃油喷射系统和点火系统,而利用单相交流发电机的剩余的另一个半波电压(负半波电压)来驱动灯火系统。但是这个系统难以和蓄电池共用,而且完全分开的两个电源不能够相互补偿其耗电量的盈亏,两个分开的半波整流器的输出电压也不易调节控制。 
发明内容
本发明之目的在于提供一种电控燃油喷射内燃机的供电装置,该装置可以不用蓄电池就能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,也可以和蓄电池共用,在蓄电池损坏时仍然能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,并且完全兼容传统的内燃机所用的低成本的发电充电系统。 
本发明之目的通过下列技术方案达到,即一种电控燃油喷射内燃机的供电装置,其包括:一个电控燃油喷射系统,一个给电控燃油喷射系统提供电力的供电系统,其特征在于:所述电控燃油喷射系统包括电动往复式燃油喷射装置,数字点火装置;所述供电系统包括一个由所述内燃机或启动外力驱动的交流发电机(磁电机),一个带有输出电压调节装置的整流稳压器,至少一个用于储存整流稳压器输出电能的储能电容器,一个隔离二极管;所述整流稳压器给所述储能电容器充电,所述电控燃油喷射系统由所述储能电容器上存储的电能驱动运行,所述电控燃油喷射系统以外的用电装置从所述隔离二极管的上游取电。 
本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置,所述交流发电机(磁电机)一般为永磁式发电机,与内燃机的曲轴同步旋转,启动外力包括反冲启动踏杆或拉绳、启动电机等对内燃机曲轴作用的拖动扭矩,内燃机启动时外力带动曲轴旋转,启动后由内燃机带动旋转,从而使发电机开始发电输出交变电压的电能,所述整流稳压器将这些交流电整流后通过所述隔离二极管输出到所述储能电容器给其充电,并将电压调节稳定在一定的值。因为电动往复式燃油喷射装置不需要给燃油预加压,且每次喷油所需要的电能非常小,因此,在发动机开始转动的1到2圈内由发电机所发出并储存到所述储能电容器的电能,就足以驱动所述电控燃油喷射系统,将燃油喷入内燃机,使内燃机启动运行。这样,不用任何电池的电能就能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,系统简单,成本低廉。 
点火能量可由所述储能电容器供给(直流CDI点火或电感点火),也可利用 传统的化油器发动机所用的交流CDI点火系统,此时点火能量由位于磁电机中的独立的CDI线圈提供,但点火控制电路由所述储能电容器供给的电力驱动,并且可以集成在发动机电控单元(ECU)的内部。 
下列技术方案可对本发明进行进一步改进或限制。 
本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置,为保证在有限的启动外力作用下容易启动,所述交流发电机的发电能力必须足够大,并且整流稳压器的效率也要尽可能的高,所以最好磁电机使用在低于启动转速下也有发电能力的4极以上的磁电机,整流稳压器采用晶体管开关控制或可控硅短路控制的全波整流稳压器。 
本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置,如果发电机还要给诸如摩托车灯光等其它电器供电,为了减小甚至消除这些电器用电量变化时对所述电控燃油喷射系统的不良影响,可以将所述整流稳压器的电压反馈端子连接到所述隔离二极管之下游,这样,可以利用反馈调节电压的响应滞后特性,使所述隔离二极管之上游的平均电压较低时,其波动峰值一般也会大于电控燃油喷射系统所需最低电压,每个波动峰都会给所述储能电容器充电;但如果所述储能电容器的电压高于反馈设定电压,则所述整流稳压器仍会调节供电装置的电压,而不至于使系统的电压失控。 
对于照明系统等辅件电器供电性能要求较高,或需要电启动的内燃机及其装置,一般设置一个由内燃机的发电机进行充电的蓄电池。针对这种要求,本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置,可以在所述隔离二极管之前的整流稳压器输出端连接一个蓄电池,内燃机启动钥匙开关(点火开关)也设在所述隔离二极管之前,这样闭合钥匙开关就会由蓄电池给所述储能电容器充电,所述整流稳压器的输出电压也同样会给所述储能电容器充电,而断开钥匙可使包括电控燃油喷射系统在内的所有电器负载与蓄电池断开,避免放置期间内蓄电池漏电。在蓄电池出现内部短路等严重故障时,蓄电池的存在不仅不会输出电能反而要大量消耗电能,为了防止这种情况影响所述发电机对所述储能电容器的充电,可以从供电系统断开蓄电池连线,也可在电路中设置一个开关,在所述蓄电池因为内部故障而不能正常工作时可以方便地将所述蓄电池与系统电路断开。 
为了保证在蓄电池损坏或断开时整流稳压器的正常工作,防止因为没有蓄电池作为有效负载而导致的稳压器反馈电压波动过大、进而损坏电器的现象发生,可以在所述隔离二极管之前的整流稳压器输出端连接一个稳压电容器,或者将所述稳压电容器设于整流稳压器内部。 
综上所述,本发明的益处在于,可以不用电池就能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,使电控燃油喷射内燃机结构简化,成本降低,适用范围扩大。本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置的另一个优点在于可以和蓄电池共用,在蓄电池损坏时仍然能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转,同时有效控制供电装置的电压波动,保护所有用电电器,并且完全兼容传统的内燃机所用的低成本的发电充电系统。 
附图说明
图1为按本发明所设计的电控燃油喷射内燃机的供电装置的一个实施例的系统示意图。图中,101为发电机,102为整流稳压器,GND为其输出端负极,P为其输出端正极,A为其反馈电压输入端,103为储能电容器,104为电控燃油喷射系统,201为蓄电池开关,202为内燃机启动钥匙开关(点火开关),203为隔离二极管,204为照明灯等其它电器,205为稳压电容器,206为蓄电池,301为发动机电控单元(ECU),302为电动往复式燃油喷射装置,303为电控数字点火装置 
图2为按本发明所设计的电控燃油喷射内燃机的供电装置的另一个实施例的系统示意图,其中的编号与图1相同。 
图3为一个现有的电控燃油喷射火花点火汽油发动机的供电装置系统示意图。 
下面借助这些附图来详细说明本发明。 
具体实施方式
在图1所示的第一个实施例中,交流发电机(101)为永磁式单相多级发电机(磁电机),其转子固定在内燃机的曲轴上,其两根输出线与整流稳压器(102)相连接,整流稳压器(102)的直流输出正极P与蓄电池(206)通过蓄电池开关(201)相连接,同时经过钥匙开关(202)与隔离二极管(203)和照明灯等其 它电器负载(204)相连接,隔离二极管(203)的输出端与储能电容器(103)和电控燃油喷射系统(104)相连接。整流稳压器(102)的电压调节控制反馈端子A连接在钥匙开关(202)之后,但在隔离二极管(203)之前。与蓄电池(206)并联的还有一个稳压电容器(205),当然稳压电容器(205)也可以设置在整流稳压器(102)的内部,并联在其直流输出的正极和负极之间。电控燃油喷射系统(104)主要包括发动机电控单元(ECU)(301),电动往复式燃油喷射装置(302)以及电控数字点火装置(303)。 
该实施例的工作过程可分为三种,第一,蓄电池有电但用反冲启动踏杆或拉绳启动,第二,蓄电池有电并且用电机启动,第三,蓄电池没电而用反冲启动踏杆或拉绳启动。 
第一种过程中,合闭钥匙开关(202)后,蓄电池(206)立即开始给包括储能电容器(103)和电控燃油喷射系统(104)的所有用电系统供电,启动过程中,发电机(101)可以不用发挥作用,但启动起来后,发电机(101)所发的电力将用于给蓄电池(206)充电,同时也给所有用电系统供电。如果蓄电池(206)的电压达到或高于整流稳压器(102)设定的控制目标,整流稳压器(102)将调节其输出电压。 
第二种过程中,合闭钥匙开关(202)后,蓄电池(206)也立即开始给包括储能电容器(103)和电控燃油喷射系统(104)的所有用电系统供电,启动过程中,启动电机消耗很大的电流,可能会使电池电压下降很多,但储能电容器(103)上已经充满了较高电压,可以保证电控燃油喷射系统(104)可靠工作,发动机迅速启动。发动机启动起来后,发电机(101)所发的电力将用于给蓄电池(206)充电,同时也给所有用电系统供电。同样,如果蓄电池(206)的电压达到或高于整流稳压器(102)设定的控制目标,整流稳压器(102)将调节其输出电压。 
第三种过程中,应该先断开蓄电池开关(201),并不要使用照明灯等其它电器(204),合闭钥匙开关(202)后,储能电容器(103)开始并没有电荷,但启动外力转动曲轴后,发电机(101)将开始发电,1到2圈就可以给储能电容器 
(103)充上足够的电荷,保证电控燃油喷射系统(104)可靠工作,发动机迅速 
启动。发动机启动起来后,发电机(101)所发的电力在保证电控燃油喷射系统 (104)稳定工作的同时,也可给其它用电系统供电。稳压电容器(205)可以保证在断开蓄电池(206)的状态下,整流稳压器(102)反馈电压的正确。在发动机启动起来后,如果闭合蓄电池开关(201),还可以给蓄电池(206)充电(当 然前提是蓄电池没有内部短路),同样如果蓄电池(206)的电压达到或高于整流稳压器(102)设定的控制目标,整流稳压器(102)将调节其输出电压。 
第三种过程也相当于没有蓄电池(206)或将蓄电池(206)的正极从电器系统断开的情况。 
在图2所示的第二个实施例中,所述整流稳压器(102)的电压反馈端子A连接到了隔离二极管(203)之下游,这样可使电控燃油喷射系统的供电电压更为稳定,但其它电器的电压波动可能会变大。 
本发明之电控燃油喷射内燃机的供电装置,适用于内燃机,尤其适用于不用蓄电池或蓄电池损坏时仍然需要能够正常启动运转的电控燃油喷射火花点火式内燃机,特别是电控燃油喷射系统采用脉冲工作的电动往复式燃油喷射装置的火花点火式内燃机。 
上述实施例的目的是为了说明本发明,但并不限定本发明。凡利用本发明之构思和精神实质进行的、对于本领域普通专业技术人员而言显而易见的改变设计,仍然属于本发明之权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电控燃油喷射内燃机的供电装置,包括:一个电控燃油喷射系统,一个给电控燃油喷射系统提供电力的供电系统,其特征在于:所述供电系统包括一个由所述内燃机或启动外力驱动的交流发电机,一个带有输出电压调节装置的整流稳压器,一个用于储存整流稳压器输出电能的储能电容器,所述电控燃油喷射系统包括电控单元,电动往复式燃油喷射装置,以及电控数字点火装置,所述整流稳压器给所述储能电容器充电,由所述储能电容器上存储的电能驱动运行所述电控燃油喷射系统,所述储能电容器充电电路中设有隔离二极管,所述电控燃油喷射系统以外的用电装置从所述隔离二极管的上游取电,从而不用任何电池的电能就能够使电控燃油喷射内燃机正常启动运转。
2.如权利要求1所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:在所述隔离二极管之前的整流稳压器输出端连接有稳压电容器。
3.如权利要求2所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:所述稳压电容器设于整流稳压器内部的直流输出正负极之间。
4.如权利要求2或3所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:所述整流稳压器的电压反馈端子连接到所述隔离二极管之上游。
5.如权利要求2或3所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:所述整流稳压器的电压反馈端子连接到所述隔离二极管之下游。
6.如权利要求1至3之任一所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:在所述隔离二极管之前的整流稳压器输出端连接有一个蓄电池。
7.如权利要求6所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:电路中设有一个开关,在所述蓄电池因为内部故障而不能正常工作时可以将所述蓄电池断开。
8.如权利要求1至7之任一所述电控燃油喷射内燃机的供电装置,其特征在于:内燃机启动钥匙开关设在所述隔离二极管之上游。
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