CN102588184A - 活塞式发动机高能点火系统 - Google Patents

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陈伟
魏民祥
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Abstract

本发明公开了一种活塞式发动机高能点火系统，包括蓄电池和点火控制电路，还包括升压模块、高能点火线圈和电晕火花塞，所述升压模块的输出端分别连接高能点火线圈的一个输入端和点火控制电路的输入端，将蓄电池输出的电压升高后分别送入高能点火线圈和点火控制电路，所述升压模块还在电压升高为预设值时向点火控制电路发送点火信号；点火控制电路的输出端连接高能点火线圈的另一个输入端，根据点火信号来控制高能点火线圈的工作状态，并通过高能点火线圈控制电晕火花塞的放电。本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统能够提高活塞式发动机的点火能量，提高点火效率，减少了能量损失，提高了点火稳定性和可靠性。

Description

活塞式发动机高能点火系统
技术领域
本发明涉及一种活塞式发动机高能点火系统，特别是一种煤油活塞式发动机高能点火系统。
背景技术
由于煤油的雾化性能较差，采用普通的点火系统冷起动性能较差，特别是在环境温度较低时容易出现淹缸等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高活塞式发动机的点火能量，提高点火效率，减少了能量损失，提高了点火稳定性和可靠性的活塞式发动机点火系统。
本发明为了解决上述的技术问题设计了如下的技术方案：本发明设计了一种活塞式发动机高能点火系统，包括蓄电池和点火控制电路，其中：
还包括升压模块、高能点火线圈和电晕火花塞，所述升压模块的输出端分别连接高能点火线圈的一个输入端和点火控制电路的输入端，将蓄电池输出的电压升高后分别送入高能点火线圈和点火控制电路，所述升压模块还在电压升高为预设值时向点火控制电路发送点火信号；点火控制电路的输出端连接高能点火线圈的另一个输入端，根据点火信号来控制高能点火线圈的工作状态，并通过高能点火线圈控制电晕火花塞的放电。 
作为本发明的进一步优化，所述高能点火线圈的磁芯的材质为硅钢片。
作为本发明的进一步优化，所述电晕火花塞采用双铂金三极火花塞，中心电极采用2mm纯铂金材质。
本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统与现有技术相比具有如下有益效果：
1.高能点火DC-DC电源即利用DC-DC升压模块将蓄电池输出地12V电压升高到36V，以提高点火线圈初级线圈的电流，电感线圈初级点火能量大小与线圈的电感量和线圈所形成的电流的平方成正比，因此可以极大地提高活塞式发动机到的点火能量；
2.高能点火线圈的设计要考虑磁芯材料，磁芯截面积，匝比，初级及次级匝数以及绕组线径。选择低碳钢中的硅钢片材料作为本线圈的磁芯，它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜；
3.电晕放电火花塞主要考虑利用尖端放电，实现电晕放电，将点火线圈所产生的脉冲电压引进燃烧室，利用火花电极的间隙之间产生的电火花点燃混合气，完成燃烧。由于铂金火花塞具有提高发火性、提高跳火性能、扩大热范围、耐久性好特点，设计双铂金三极火花塞为电晕放电火花塞。
附图说明
图1为本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统的一种具体实施方式；
图2为本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统中铂金三极火花塞的正视图；
图3为本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统中铂金三极火花塞的侧视图。
1—蓄电池，2—升压模块，3—点火控制电路，4—高能点火线圈，5—电晕火花塞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
本发明所设计的活塞式发动机高能点火系统如图1所示，包括蓄电池和点火控制电路，其中，还包括升压模块、高能点火线圈和电晕火花塞，所述升压模块的输出端分别连接高能点火线圈的一个输入端和点火控制电路的输入端，所述蓄电池提供12V电压，升压模块将蓄电池输出的12V电压升高后分别送入高能点火线圈和点火控制电路，所述升压模块还在电压升高为预设值时向点火控制电路发送点火信号，预设值设为36V；点火控制电路的输出端连接高能点火线圈的另一个输入端，点火控制电路得到点火信号后将36V电压加到高能点火线圈的初级线圈上，经次级线圈升压后由电晕放电火花塞放电。
作为本发明的升压电路，在具体的实施例中设计要求为：输入电压即蓄电池电压Ui=12V，以提高点火线圈初级线圈的电流，电感线圈初级点火能量大小与线圈的电感量和线圈所形成的电流的平方成正比，因此可以极大地提高活塞式发动机到的点火能量。输出电压Uo即点火线圈额定工作电压36V，输出电流Io为24A。效率：95%。由Boost电路Uo=1/(1-D)Ui，计算占空比为0.75。各关键元件设计如下：
开关管：承受最大电压应力取为输出电压100V，峰值电流取为55A，平均电流为Iavg=DIo/(1-D)=38A。
二极管：承受最大电压应力为输出电压取为100V, 平均电流取为Iavg=Io=12A，最大电流IDmax=14.4 A。
电容：C1=IoDTs/ΔUB=19.2μF，承受电压为输出电压取为100V。
电感：Iomin=1/5Io=0.2×12=2.4A，L2≥=44.16μH，电感电流平均值IL=55A，峰值电流Ipeak=IL+0.2IL=66A。
在具体是实施例中，高能点火线圈的设计要考虑磁芯材料，磁芯截面积，匝比，初级及次级匝数以及绕组线径。选择低碳钢中的硅钢片材料作为本线圈的磁芯，它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜。
如图2和图3所示，在具体实施例中，所述电晕火花塞采用双铂金三极火花塞，中心电极采用2mm纯铂金材质。这种纯铂金的中心电极具有极好的导热性和耐高压型，确保迅速聚集能量，点火成功而且迅速。侧电极上嵌入直径1mm的铂金属。侧电极上嵌入铂金属，同样能增强火花塞的抗烧蚀性和耐高压性，增强电荷聚集效应，改善点火通路，外加中心电极的特别设计，更大地提高了点火效率和点火成功率。采用三极放电技术，保证了点火的可靠性。根据以上的要求，设计火花塞具体尺寸参数如下：螺纹直径：10mm；螺纹长度：12.7mm；六角对边：16mm；中心电极直径0.2mm；电极间距1mm；壳体直径15mm； 绝缘体直径10mm；接线螺母直径3mm；不带电阻，热值：7；侧电极表面嵌入1mm的铂金属。

Claims (3)

1.一种活塞式发动机高能点火系统，包括蓄电池和点火控制电路，其特征在于：还包括升压模块、高能点火线圈和电晕火花塞，所述升压模块的输出端分别连接高能点火线圈的一个输入端和点火控制电路的输入端，将蓄电池输出的电压升高后分别送入高能点火线圈和点火控制电路，所述升压模块还在电压升高为预设值时向点火控制电路发送点火信号；点火控制电路的输出端连接高能点火线圈的另一个输入端，根据点火信号来控制高能点火线圈的工作状态，并通过高能点火线圈控制电晕火花塞的放电。
2.根据权利要求1所述的活塞式发动机高能点火系统，其特征在于所述高能点火线圈的磁芯的材质为硅钢片。
3.根据权利要求1或2所述的活塞式发动机高能点火系统，其特征在于所述电晕火花塞采用双铂金三极火花塞，中心电极采用2mm纯铂金材质。
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