CN103437933A - 一种发动机点火装置及点火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机点火装置及点火方法，装置可以包括具有点火额定电压火花塞以及为火花塞点火提供电压的蓄电池，还可以包括升压模块；其方法是通过对火花塞实时电压的监测，来对蓄电池的电压进行升压，以使电压满足所述火花塞的点火额定电压。本发明的发动机点火装置及点火方法，能够保证传递至火花塞两端的电压值始终满足火花塞正常点火的需求，使得发动机气缸内混合气体完全燃烧，火花塞不易产生积碳，延长火花塞的使用寿命，进而提高发动机的安全性能和动力性能。

Description

一种发动机点火装置及点火方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机点火系统，特别是涉及一种发动机点火装置及点火方法。

背景技术

发动机的火花塞上产生的积碳会对车辆发动机造成多方面影响。积碳可能会导致发动机怠速不稳、急加速回火、尾气排放超标以及油耗增加，严重时甚至导致气门封闭不平，使气缸内某个气缸缺少缸压而彻底不工作，汽车无法启动。导致火花塞产生积碳的原因也多种，比如进入发动机气缸内的空气不洁净带有微小的固体杂质，比如汽油本身的制造工艺问题，还有就是进入气缸内的混合气体不能够完全燃烧。

目前，由于进气系统中有空气滤清器，可以保证进入气缸内的新鲜空气洁净，另外，随着燃油制造工艺的日益发展，使得燃油质量越来越高，所以火花塞形成积碳的最主要的原因是进入气缸内的混合气体不能够完全燃烧。通常，当发动机气缸内混合气体不完全燃烧时会产生胶粒，胶粒再经过氧化后形成硬性物质，该硬性物质附着在火花塞上，最后便形成火花塞积碳。而造成发动机气缸内混合气体不完全燃烧的原因主要就是火花塞两端的点火电压不足造成。特别是随着汽车使用年限的增长，蓄电池内阻以及供电线路内阻的增加，同时它们消耗的功率增加，使得点火系统中的电压不能满足火花塞正常点火的需要，容易产生积碳，此时最好的办法就是更换相关部件，浪费人力和财力。再有，现有火花塞只有产生积碳或者损坏以后，才会去维修或更换，危害性教大，因为此时发动机可能已经受到较大损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以对火花塞电压进行实时监测并且可以使得电压满足火花塞正常点火需求的发动机点火装置。本发明还提供了一种利用上述发动机点火装置的点火方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机点火装置，包括：

火花塞，具有点火额定电压；

蓄电池，为所述火花塞点火提供电压；

升压模块，通过对所述火花塞实时电压的监测，来对所述蓄电池的电压进行升压，以使所述电压满足所述火花塞的点火额定电压。

可选地，所述升压模块包括：

升压变压器，所述升压变压器具有第一初级线圈和第一次级线圈；所述第一次级线圈连接至所述火花塞；

自耦升压器，所述自耦升压器具有第二初级线圈和第二次级线圈；所述第二初级线圈连接至所述蓄电池；

自耦开关，设置在相连接的所述第二次级线圈与所述第一初级线圈之间。

可选地，所述升压模块还包括：

电压流量计，用于监测并显示所述火花塞两端的实时电压；

ECU，用于接收所述电压流量计监测到的实时电压，并将所述实时电压与所述额定电压进行对比，再根据对比结果来控制所述自耦开关。

可选地，所述升压模块包括：

升压变压器，所述升压变压器具有第一初级线圈和第一次级线圈；所述第一次级线圈连接至所述火花塞；

调压变压器，包括第二初级线圈和第二次级线圈；所述第二初级线圈连接至所述蓄电池，所述第二次级线圈与所述第一初级线圈连接。

可选地，所述升压模块还包括：

电压流量计，用于监测并显示所述火花塞两端的实时电压；

ECU，用于接收所述电压流量计监测到的实时电压，并将所述实时电压与所述额定电压进行对比，再根据对比结果来控制所述自耦升压器进行调压。

可选地，所述调压变压器为具有调压功能的自耦升压器。

可选地，在所述升压变压器的第一次级线圈与所述火花塞之间的线路上还设置有高压点火线。

本发明还提供了一种发动机点火装置的点火方法，包括：

步骤S01，对流经火花塞两端且经过首次升压处理的电压进行监测；

步骤S02，判断所述电压是否达到火花塞的点火额定电压；是则火花塞进行点火；否则执行步骤S03；

步骤S03，再次升高所述电压，返回执行步骤S01和步骤S02。

本发明至少存在以下有益技术效果：

本发明的发动机点火装置及点火方法，能够通过所述火花塞的实时电压与所述额定电压的对比来调节电压升压，保证传递至火花塞两端的电压值始终满足火花塞正常点火的需求，使得发动机气缸内混合气体完全燃烧，火花塞不易产生积碳，延长火花塞的使用寿命，进而提高发动机的安全性能和动力性能。并且本发明能够及时准确地对电压进行自动升压，不需要人为操作，提高精确度同时又减小了劳动强度。

附图说明

图1为本发明一个实施例中点火装置的电路原理图；

图2为本发明一个实施例的流程简图；

图3为本发明另一个实施例中点火装置的电路原理图

图4为本发明另一个实施例的流程简图；

图5为现有技术点火装置的电路原理图；

其中：

1-火花塞，2-蓄电池，3-升压变压器，301-第一初级线圈，302-第一次级线圈，4-自耦升压器，401-第二初级线圈，402-第二次级线圈，5-电压流量计，6-高压点火线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

实施例1，本发明提供了一种发动机点火装置。如图1的电路原理图所示，本发明的点火装置可以包括火花塞1，通常火花塞1具有点火额定电压，在此点火额定电压下火花塞1能够完成正常点火，保证进入气缸内的混合气体能够完全燃烧。

蓄电池2，通过电路与火花塞1连接，为火花塞1点火提供电压。

升压变压器3，并联在火花塞1与蓄电池2的电路中。升压变压器3具有第一初级线圈301和第一次级线圈302。其中，第一次级线圈302连接至火花塞1。另外，在第一次级线圈302与火花塞1之间的线路上还设置有高压点火线6，现有技术中，在火花塞1的点火电路中通常会用到高压点火线6，此处不再赘述。

自耦升压器4，又可叫自耦升压线圈，特性是输入与输出共用一组线圈，升压和降压用不同的抽头来实现，比公共线圈少的部分抽头电压就低，反之越高，此处不再赘述。自耦升压器4可以是并联在火花塞1与蓄电池2的电路中，进一步，是并联在蓄电池2与升压变压器3之间。自耦升压器4具有第二初级线圈401和第二次级线圈402。其中，第二初级线圈401连接至蓄电池2。

自耦开关S1。是设置在相连接的自耦升压器4的第二次级线圈402与升压变压器3的第一初级线圈301之间，用于控制上述两线圈之间的通断。

电压流量计5，并联在火花塞1两端，用于监测并显示火花塞1两端的电压，还可以将监测值进行传递。

ECU，用于接收电压流量计5监测到的电压，并将电压与额定电压进行对比，再根据对比结果来控制自耦开关S1。其中，ECU可以通过相关控制单元对自耦开关S1进行控制。使得本发明能够及时准确地对电压进行自动升压，不需要人为操作，提高精确度同时又减小了劳动强度。

当然本发明中还可以包括电路中常用的开关S，以及电阻R0、R1、R2等元器件。

本发明中，当自耦开关S1断开时，自耦升压器4中的第二次级线圈402与升压变压器3的第一初级线圈301断开，只有自耦升压器4的第二初级线圈401与蓄电池2连通，以及升压变压器3的第一次级线圈302与火花塞1连通，此时，第二初级线圈401与第一次级线圈302可以构成一个类似于升压变压器3的新升压器，采用该新升压器对电压进行升压，即完成首次升压，升压幅度与第二初级线圈401和第一次级线圈302的线圈匝数n1和n3的比有关。此处不考虑其它内阻消耗的电压。

在汽车产品初始的一段时间内，上述新升压器提升的电压是能够满足火花塞1正常点火需求的，所以自耦开关S1通常是断开的，可以避免同时采用升压变压器3和自耦升压器4来升压对能源造成浪费。当然在本发明中不是简单地通过车辆使用程度来对电压是否满足进行判断，而是通过电压流量计5来监测火花塞1两端的电压，再将监测到的电压传递至ECU进行处理，从而判断电压是否满足需要，最终ECU控制自耦开关S1的开断。

当ECU判断火花塞1两端的电压不足时，就可以控制自耦开关S1闭合。此时，升压变压器3和自耦升压器4均恢复正常功能，电压U1先通过自耦升压器4升压，再通过升压变压器3升压后传递至火花塞1，以实现再次升压。同样，当蓄电池2的电压一定时，火花塞1两端的最后得到的电压只与上述各个升压器中线圈的匝数n0、n1、n2以及n3之间的比值有关，此处属于简单的升压器原理，不再具体描述，各线圈匝数之间的关系能够保证对电压产生升压作用，并最终得到的电压满足火花塞1正常点火需求即可。

在本发明包括的升压变压器3、自耦升压器4、自耦开关S1、电压流量计5以及ECU，可以统称为升压模块。该升压模块主要是通过火花塞1两端的电压进行监测，并使之与火花塞1的额定电压的对比，最终根据对比结果来对传递至火花塞1的电压进行升压。在其他备选实施例中，该升压模块中可以包括其他适合的部件，后续将在实施例2中进行描述。

如图2中的流程图所示，本发明还提供了一种发动机点火装置的点火方法。

可以包括步骤S01，对流经火花塞1两端且经过首次升压处理的电压进行监测。本例中此步骤中是通过上述的自耦升压器4的第二初级线圈401与升压变压器3的第一次级线圈302构成的新升压器来对火花塞1进行首次升压，然后将升压后的电压传递至火花塞1。对火花塞1两端电压的监测主要是通过电压流量计5进行。在步骤S01之前还可以包括步骤S04；步骤S04是开始监测功能。

步骤S01之后是步骤S02。步骤S02是判断电压是否达到火花塞1的点火额定电压。

步骤S02判断完成之后，当上述监测到的电压达到火花塞1的点火额定电压时，则可以执行步骤S04；步骤S04是火花塞1进行点火。

此步骤S02中主要是通过ECU接收电压流量计5监测到的电压值，再将该电压值与火花塞1的额定电压值进行对比，从而判断是否满足要求。此处可以将电压流量计5与ECU组成简单的电路来实现，不再赘述。

步骤S02判断完成之后，当上述监测到的电压未达到火花塞1的点火额定电压时，则可以进行步骤S03。步骤S03是进一步升高上述经过首次升压的电压，并且在完成再次升压以后再将电压传递至火花塞1，并继续执行步骤S01，即再对火花塞1的电压进行监测，接着继续后续步骤。此步骤S03中是通过ECU控制位于升压变压器3与自耦升压器4之间的自耦开关S1闭合，使得蓄电池2电压先通过自耦升压器4升压，再通过升压变压器3升压后传递至火花塞1，实现再次电压，能够保证火花塞1两端的电压一直处在满足其正常点火的需求。

实施例2，如图3的电路原理图所示，本发明提供了一种发动机点火装置。本实施例中的发动机点火装置与上述实施例1中的发动机点火装置的结构基本相同。本例中可以调压变压器来代替实施例1中的自耦升压器4。进一步，本例中的调压变压器可以是具有调压功能的自耦升压器4，也可以叫自耦变压器。目前能够实现调压的自耦升压器4有多种，比如可以多级调压或无极调压，本发明重点只是在此处运用有类似调压功能的自耦升压器4，使得电压可以通过自耦升压器4调节升压值的大小，以满足火花塞1的使用要求，所以此处不再对其调压结果作具体描述。

本例中上述具有调压功能的自耦升压器4同样包括第二初级线圈401和第二次级线圈402。第二初级线圈401连接至蓄电池2，第二次级线圈402与升压变压器3的第一初级线301圈连接，第一次级线圈302连接至火花塞1。但是本例中在第二次级线圈402与第一初级线圈301之间没有自耦开关S1，也就是说本例中始终是升压变压器3与自耦升压器4同时对蓄电池2的电压进行升压。当升压后的电压不满足要求时，是通过对自耦升压器4来的调节来控制升压幅度，使得电压满足火花塞1正常点火的要求。

另外，本例中是ECU根据电压对比结果通过相关控制单元来控制自耦升压器4调压，可以有多种方式，本例不再赘述，同样是使得本发明能够及时准确地对电压进行自动升压，不需要人为操作，提高精确度同时又减小了劳动强度。

基于实施例2，本发明还提供了一种发动机点火装置的点火方法，具体步骤参照如图4中的流程图所示。

可以包括步骤一S01，对流经火花塞1两端且经过首次升压处理的电压进行监测。本例的此步骤中是通过升压变压器3和自耦升压器4的组合后来对蓄电池2的电压进行首次升压，然后将升压后的电压传递至火花塞1。对火花塞1两端电压的监测主要是通过电压流量计5进行。在步骤S01之前还可以包括步骤S04；步骤S04是开始监测功能。

步骤一S01完成以后，进行步骤二S02。步骤二S02是判断电压是否达到火花塞1的点火额定电压。

步骤S02判断完成之后，当上述监测到的电压达到火花塞1的点火额定电压时，则执行步骤S04；步骤S04是火花塞1进行点火。

此步骤S02中主要是通过ECU接收电压流量计5监测到的电压值，再将该电压值与火花塞1的额定电压值进行对比，从而判断是否满足要求，此处可以将电压流量计5与ECU组成简单的电路来实现，不再赘述。

步骤S02判断完成之后，当是上述监测到的电压未达到火花塞1的点火额定电压时，则可以进行步骤S03。步骤S03是进一步升高上述经过首次升压的电压，并且在完成再次升压以后再将电压传递至火花塞1，并继续执行步骤S01，即再对火花塞1的电压进行监测，接着继续后续步骤。此步骤S03中是通过自耦升压器4自身的调压功能来进一步升高电压，实现实时电压的再次升高，能够保证火花塞1两端的电压一直处在满足其正常点火的需求。

通过实施例1或实施例2中描述的发动机点火装置及点火方法可知，本发明能够通过火花塞的实时电压与所述额定电压的对比来调节电压升压，保证传递至火花塞两端的电压值始终满足火花塞正常点火的需求，使得发动机气缸内混合气体完全燃烧，火花塞不易产生积碳，延长火花塞的使用寿命，进而提高发动机的安全性能和动力性能。

如图5所示，为现有技术火花塞点火电路原理图。点火开关启动，蓄电池的电压U4通过升压器的作用升高到U5，由升压器原理可知火花塞两端的电压与初级线圈和次级线圈的匝数n4和n5的比值有关。此处不考虑电源内阻以及线圈内阻损失的电压。当火花塞的电压升到其发火时的电压，火花塞会对气缸内的可燃气体进行点火。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机点火装置，其特征在于，包括：

火花塞（1），具有点火额定电压；

蓄电池（2），为所述火花塞（1）点火提供电压；

升压模块，通过对所述火花塞（1）实时电压的监测，来对所述蓄电池（2）的电压进行升压，以使所述电压满足所述火花塞（1）的点火额定电压。

2.根据权利要求1所述的发动机点火装置，其特征在于，所述升压模块包括：

升压变压器（3），所述升压变压器（3）具有第一初级线圈（301）和第一次级线圈（302）；所述第一次级线圈（302）连接至所述火花塞（1）；

自耦升压器（4），所述自耦升压器（4）具有第二初级线圈（401）和第二次级线圈（402）；所述第二初级线圈（401）连接至所述蓄电池（2）；

自耦开关（S1），设置在相连接的所述第二次级线圈（402）与所述第一初级线圈（301）之间。

3.根据权利要求2所述的发动机点火装置，其特征在于，所述升压模块还包括：

电压流量计（5），用于监测并显示所述火花塞（1）两端的实时电压；

ECU，用于接收所述电压流量计（5）监测到的实时电压，并将所述实时电压与所述额定电压进行对比，再根据对比结果来控制所述自耦开关（S1）。

4.根据权利要求1所述的发动机点火装置，其特征在于，所述升压模块包括：

升压变压器（3），所述升压变压器（3）具有第一初级线圈（301）和第一次级线圈（302）；所述第一次级线圈（302）连接至所述火花塞（1）；

调压变压器，包括第二初级线圈（401）和第二次级线圈（402）；所述第二初级线圈（401）连接至所述蓄电池（2），所述第二次级线圈（402）与所述第一初级线圈（301）连接。

5.根据权利要求4所述的发动机点火装置，其特征在于，所述升压模块还包括：

电压流量计（5），用于监测并显示所述火花塞（1）两端的实时电压；

ECU，用于接收所述电压流量计（5）监测到的实时电压，并将所述实时电压与所述额定电压进行对比，再根据对比结果来控制所述自耦升压器（4）进行调压。

6.根据权利要求4所述的发动机点火装置，其特征在于，所述调压变压器为具有调压功能的自耦升压器（4）。

7.根据权利要求2或4任一所述的发动机点火装置，其特征在于，在所述升压变压器（3）的第一次级线圈（302）与所述火花塞（1）之间的线路上还设置有高压点火线（6）。

8.一种发动机点火装置的点火方法，其特征在于，包括：

步骤S01，对流经火花塞（1）两端且经过首次升压处理的电压进行监测；

步骤S02，判断所述电压是否达到火花塞（1）的点火额定电压；是则火花塞（1）进行点火；否则执行步骤S03；

步骤S03，再次升高所述电压，返回执行步骤S01和步骤S02。

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