CN101196153A - 火花点燃式发动机燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
一种火花点燃式发动机燃烧系统，包括：电控单元ECU、高能点火线圈、火花塞、发动机气缸头和半球形燃烧室；火花塞与发动机气缸头相匹配，安装于发动机气缸头之上，电控单元ECU控制高能点火线圈使火花塞产生电火花，从而在半球形燃烧室内点火，发动机气缸头上采用双火花塞结构，电控单元ECU上采用两套独立的储能点火模块，两套储能点火模块分别与两套高能点火线圈相连接，使用可变点火控制策略，控制双火花塞点火，本发明可以确保发动机冷起动点火成功，提高燃烧速率和火焰传播速度，组织燃烧室中气流运动，使发动机燃烧充分，从而提高发动机的热效率、降低了尾气排放。
Description
技术领域
本发明涉及火花点燃式发动机的技术领域，具体说是一种能够确保发动机在稀薄燃烧条件下促进可燃混合气中火核的生成，确保点火成功，提高燃烧速率和火焰传播速度的火花点燃式发动机燃烧系统。
背景技术
随着人类社会的不断进步和发展，机动车辆对社会经济发展和人类生活起着重要的作用。而与机动车辆相关的能源消耗问题和排放环保问题是当今社会必须面对的重要问题。
图1是现有技术的火花点燃式发动机的缸头部分剖视图。
在机动车辆中普遍采用火花点燃式发动机，而火花点燃式发动机多使用单火花塞结构。如图1所示，火花点燃式发动机的气缸头1一侧设置有一个火花塞2。在发动机的高转速时发动机循环周期很短，与之对应的每次循环燃烧持续期更短，因而导致利用单火花塞点火会使燃混合气得不到充分燃烧，导致排放指标恶化以及燃烧循环变动加大。
研究表明，在稀薄燃烧过程中，早期火焰的成长期对整个燃烧持续周期影响较大，使其相比化学计量当量比燃烧过程循环变动加大，使发动机工作粗暴以及产生瞬态的排放增高，因此，传统的点火方式无法实现发动机稀薄燃烧的要求。而仅采用高能点火和高EGR形成的可燃混合气也无法达到降低排放和提高热效率的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以确保发动机在稀薄燃烧的条件下促进可燃混合气火核的生成，确保点火成功；提高燃烧速率和火焰传播速度；提高发动机热效率和降低排放的火花点燃式发动机燃烧系统。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明的火花点燃式发动机燃烧系统，包括：电控单元ECU、高能点火线圈、火花塞、发动机气缸头和半球形燃烧室；火花塞与发动机气缸头相匹配，安装于发动机气缸头之上，电控单元ECU控制高能点火线圈使火花塞产生电火花，从而在半球形燃烧室内点火，发动机气缸头上采用双火花塞结构，电控单元ECU上采用两套独立的储能点火模块，两套储能点火模块分别与两套高能点火线圈相连接，使用可变点火控制策略，控制双火花塞点火。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述的两套独立的储能点火模块可以采用双电容放电式模块。
所述的两套独立的储能点火模块可以采用电容放电式和电感放电式相配合的模块。
所述的两套独立的储能点火模块可以采用双电感放电式模块。
所述的两套独立的储能点火模块可以是集成模块，也可以是分离模块。
所述的双火花塞在发动机气缸头上的安装位置相对于发动机中心轴对称或非对称。
点火能量的改变可以通过改变高能点火线圈次级线圈与初级线圈的匝数比的方式实现。也可以改变初级点火电压的方式实现。
所述的可变点火控制策略可采用单点火模式、同步双点火模式、异步双点火模式。
改变发动机气缸头的半球型燃烧室球心的定位以实现发动机燃烧室不同的气体压缩比。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的火花点燃式发动机燃烧系统采用两套独立的储能点火模块，两套储能点火模块分别与两套高能点火线圈相连接，使用可变点火控制策略，控制双火花塞点火，可以确保发动机在稀燃条件下促进可燃混合气火核的生成，确保发动机冷起动点火成功；提高燃烧速率和火焰传播速度；组织燃烧室中气流运动，加强与高能双火花点火过程的配合，缩短火焰传播距离，进一步促进火焰传播，降低混合气的燃烧持续期，使发动机燃烧充分，从而提高发动机的热效率、降低了尾气排放。
附图说明
图1是现有技术的火花点燃式发动机的缸头部分剖视图；
图2是本发明的火花点燃式发动机燃烧系统的电控单元ECU原理框图；
图3是本发明的火花点燃式发动机燃烧系统的发动机气缸头部分剖视图。
附图中主要部件符号说明：
1：发动机气缸头 2：火花塞
3：半球形燃烧室 4：高能点火线圈
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
图2是本发明的火花点燃式发动机燃烧系统的电控单元ECU原理框图。
如图2所示，同步基准信号为发动机转速信号，其通过发动机磁电机触发线圈的输出信号，经光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机；发动机的负荷信号为节气门体组件的节气门角度传感器的输出信号，通过低通滤波电路的处理后输入到单片机；或为进气负压传感器的输出信号，通过低通滤波电路的处理后输入到单片机；进气和缸体温度传感器输出的信号通过低通滤波电路组成的处理电路输入到单片机；大气压力传感器输出的大气压力信号通过低通滤波电路处理作为修正参数信号进入单片机；氧传感器输出的氧浓度信号通过信号放大和电压变换电路处理进入单片机；蓄电池电压信号为模拟量信号，由低通滤波电路处理后，作为修正参数信号进入单片机；单片机的数字量端口连接有由信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路和两套独立的储能放电点火模块组成点火控制电路，该电路输出可变点火提前角信号；单片机的数字输出端输出由信号放大和电压变换电路和功率驱动电路处理输出的电控喷气阀驱动信号；单片机端口连接光电隔离电路和RS-232电平转换电路，该电路输出通讯信号；单片机的数字输出端连接信号放大电路和发光二极管，它们输出故障显示信号。
图3是本发明的火花点燃式发动机燃烧系统的发动机气缸头部分剖视图。
如图3所示，火花点燃式发动机燃烧系统的高能双火花塞点火系统由与电控单元ECU上两套独立的集成或非集成模式储能点火模块相连接的两套高能点火线圈4、两个火花塞2以及与之匹配的双火花塞气缸头1组成；上述高能双点火系统中的两套独立的的集成或非集成模式储能点火模块可以是双电容放电式，也可以是电容放电式和电感放电式，也可以是双电感放电式。可通过改变高能点火线圈次级线圈与初级线圈的匝数比的方式及提高点火线圈初级电压的方式获得高的点火能量。
发动机起动时，高能双火花塞点火系统驱动双火花塞2同时高能点火，促进可燃混合气火核的生成，确保发动机点火起动成功；在怠速和稳定工况条件下，发动机混合气的空燃比稳定，双火花塞同时点火，确保发动机点火，同时缩短了可燃混合气的火焰传播距离，提高火焰燃烧速度，是其充分燃烧；在加减速等变工况条件下，发动机的混合气空燃比不稳定，容易造成发动机失火而使排放增加，高能双火花塞点火系统驱动其中一火花塞以较大点火提前角先点火，另一火花塞延迟一定曲轴转角再点火，这样可以延长点火持续期，确保变工况条件下的点火成功，使发动机工作正常。电控单元ECU根据发动机工况的设定独立控制和调整两路点火系统，来实现单点火模式、同步双点火模式、异步双点火模式。
双火花塞的安装位置以发动机的中心轴对称设置。
双火花塞的安装位置也可以采用非对称设置。
上述高能双火花塞点火系统的两套独立的集成或非集成模式储能点火模块若采用电容放电式点火方式可通过增加储能电容来提高电容器的充电电压，从而使点火线圈的初级电压升高，增大了点火能量。若采用电感放电式点火方式直接通过增大点火线圈的初级供电电压，来增大点火能量。高能点火线圈4是在原有线圈的基础上，增加初级与次级的匝数比，从而提高次级线圈的点火电压。同时，改进点火线圈的初级绕组匝数及线径，以延长线圈的放电时间。
同时通过改变半球型燃烧室3的球心的定位，可以改变不同的气燃压缩比。
Claims (9)
1.一种火花点燃式发动机燃烧系统，包括：电控单元ECU、高能点火线圈、火花塞、发动机气缸头和半球形燃烧室；火花塞与发动机气缸头相匹配，安装于发动机气缸头之上，电控单元ECU控制高能点火线圈使火花塞产生电火花，从而在半球形燃烧室内点火，其特征在于：发动机气缸头上采用双火花塞结构，电控单元ECU上采用两套独立的储能点火模块，两套储能点火模块分别与两套高能点火线圈相连接，使用可变点火控制策略，控制双火花塞点火。
2.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：两套独立的储能点火模块可以采用双电容放电式模块。
3.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：两套独立的储能点火模块可以采用电容放电式和电感放电式相配合的模块。
4.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：两套独立的储能点火模块可以采用双电感放电式模块。
5.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：两套独立的储能点火模块可以是集成模块，也可以是分离模块。
6.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：双火花塞在发动机气缸头上的安装位置相对于发动机中心轴对称或非对称。
7.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：点火能量的改变可以通过改变高能点火线圈次级线圈与初级线圈的匝数比的方式实现，也可以改变初级点火电压的方式实现。
8.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：所述的可变点火控制策略可采用单点火模式、同步双点火模式、异步双点火模式。
9.根据权利要求1所述的火花点燃式发动机燃烧系统，其特征在于：改变发动机气缸头的半球型燃烧室球心的定位以实现发动机燃烧室不同的气体压缩比。
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2007
- 2007-12-14 CN CNA2007101510302A patent/CN101196153A/zh active Pending
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