CN104564479A - 发动机点火系统及方法 - Google Patents

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茅一春
孙晓庆
周梦
何宏宇
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means

Abstract

本发明公开了一种发动机点火系统，发动机同一缸内装多个点火线圈；各个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；信号发生装置当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出多路点火线圈控制信号，分别控制该缸的多个点火线圈先后依次开始进行点火。本发明还公开了一种发动机点火方法。本发明的发动机点火系统及方法，能降低失火概率，同时又能使缸体内的混合气燃烧更加充分，提高点火效率，加强发动机的动力输出。

Description

发动机点火系统及方法
技术领域
本发明涉及新能源车技术，特别涉及发动机点火系统及方法。
背景技术
现有点火线圈的结构原理图如图1所示，包括初级线圈绕组L1、次级线圈绕组L2、铁芯。初级线圈绕组L1与车载电源E连接，次级线圈绕组L2的一端接地，另一端连接火花塞P高压点火端。点火线圈由发动机控制单元(ECU)控制工作,点火线圈工作时，初级线圈绕组回路的开关K闭合，车载电源E向初级线圈绕组L1充电，电磁能量存储在磁路中的铁芯上。当初级线圈绕组回路的电流达到一定值时，初级线圈绕组回路的开关K瞬间断开，初级线圈绕组回路的电场突变造成了线圈磁路上的磁场突变，从而在次级线圈绕组L2的两端感应出高压电动势，击穿火花塞P点火。
随着汽车发动机技术的快速发展，对点火线圈的要求也越来越高。现有的大部分发动机每个缸体内普遍只安装一个点火线圈，单次点火循环内线圈只点火一次，会出现点不着火的风险。
现有点火线圈不能实现多线圈交替点火的功能。多线圈交替点火，在一次点火循环内实现多次点火，大大降低了失火概率，同时又能使缸体内的混合气燃烧的更加充分，大大提高了点火效率，加强了发动机的动力输出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，降低失火概率，同时又能使缸体内的混合气燃烧更加充分，提高点火效率，加强发动机的动力输出。
为解决上述技术问题，本发明提供的发动机点火系统，包括发动机控制单元、信号发生装置、点火线圈；发动机同一缸内装N个点火线圈,N为大于等于2的整数；
所述N个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；
所述发动机控制单元，在发动机该缸的每个点火周期开始时刻，向信号发生装置发该缸的点火触发信号；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出第1路到第N路共N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的第1个到第N个共N个点火线圈先后依次开始进行点火并持续，第i路点火线圈控制信号用于控制第i个点火线圈进行点火,i为小于等于N的正整数。
较佳的，所述N个点火线圈的初级线圈绕组回路中均分别接有开关；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的N个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，使该缸的N个点火线圈先后依次开始点火；
N路点火线圈控制信号，均分别由T0、T1、T2、T3、T4依先后顺序组成，其中T3、T4持续循环次数大于等于1；
T1>T3；
T0+T1+T2+(T3+T4)*h<T；
第i路点火线圈控制信号的T0，比第i-1路点火线圈控制信号的T0长T5；
其中T为点火周期，h为正整数，T0为等待时间，T1为首次充电时间，T2为首次放电时间，T3为后续充电时间，T4为后续放电时间，T5迟延时间。
较佳的，第1路点火线圈控制信号的T0为0。
较佳的，1.8ms≤T1≤4ms，T2＝T1/4，T3＝T1/8，T4＝T2，0.1ms≤T5≤0.5ms。
较佳的，所述N个点火线圈，次级线圈绕组回路并联后，一端接一二极管的负端，另一端接地；
所述二极管，正端接火花塞高压点火端。
较佳的，所述开关，采用IGBT或MOSFET。
较佳的，N为2或3。
为解决上述技术问题，本发明提供的发动机点火方法，在发动机同一缸内装N个点火线圈,N为大于等于2的整数；
所述N个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；
设置一发动机控制单元，在发动机该缸的每个点火周期开始时刻，发该缸的点火触发信号；
设置一信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出第1路到第N路共N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的第1个到第N个共N个点火线圈先后依次开始进行点火并持续，第i路点火线圈控制信号用于控制第i个点火线圈进行点火,i为小于等于N的正整数。
较佳的，所述N个点火线圈的初级线圈绕组回路中均分别接有开关；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的N个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，使该缸的N个点火线圈先后依次开始点火；
N路点火线圈控制信号，均分别由T0、T1、T2、T3、T4依先后顺序组成，其中T3、T4持续循环次数大于等于1；
T1>T3；
T0+T1+T2+(T3+T4)*h<T；
第i路点火线圈控制信号的T0，比第i-1路点火线圈控制信号的T0长T5；
其中T为点火周期，h为正整数，T0为等待时间，T1为首次充电时间，T2为首次放电时间，T3为后续充电时间，T4为后续放电时间，T5迟延时间。
较佳的，第1路点火线圈控制信号的T0为0。
较佳的，1.8ms≤T1≤4ms，T2＝T1/4，T3＝T1/8，T4＝T2，0.1ms≤T5≤0.5ms。
较佳的，所述N个点火线圈，次级线圈绕组回路并联后，一端接一二极管的负端，另一端接地；
所述二极管，正端接火花塞高压点火端。
较佳的，所述开关，采用IGBT或MOSFET。
较佳的，N为2或3。
本发明的发动机点火系统及方法，发动机同一缸内装多个点火线圈，单缸内有两个甚至更多个点火线圈工作，在一次点火循环内发动机同一缸内多个点火线圈交替点火，实现单缸多次点火，大大降低了失火概率，同时又能使缸体内的混合气燃烧的更加充分，大大提高了点火效率，加强了发动机的动力输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是点火线圈结构原理图；
图2是本发明的发动机点火系统结构原理图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
发动机点火系统，如图2所示，包括发动机控制单元ECU、信号发生装置、点火线圈，发动机同一缸内装N个点火线圈,N为大于等于2的整数；
所述N个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源Ubatt同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；
所述发动机控制单元ECU，在发动机该缸的每个点火周期开始时刻，向信号发生装置发该缸的点火触发信号；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元ECU发来的该缸的点火触发信号，输出第1路到第N路共N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的第1个到第N个共N个点火线圈先后依次开始进行点火并持续，第i路点火线圈控制信号用于控制第i个点火线圈进行点火,i为小于等于N的正整数。
实施例一的发动机点火系统，发动机同一缸内装多个点火线圈，单缸内有两个甚至更多个点火线圈工作，在一次点火循环内发动机同一缸内多个点火线圈交替点火，实现单缸多次点火，大大降低了失火概率，同时又能使缸体内的混合气燃烧的更加充分，大大提高了点火效率，加强了发动机的动力输出，能有效解决高压缩比、高EGR(ExhaustGas Recirculation，排气再循环)率发动机的点火问题。
实施例二
基于实施例一的发动机点火系统，所述N个点火线圈的初级线圈绕组回路中均接有开关；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元ECU发来的该缸的点火触发信号，输出N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的N个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，使该缸的N个点火线圈先后依次开始点火；
N路点火线圈控制信号，均分别由T0、T1、T2、T3、T4依先后顺序组成，其中T3、T4持续循环次数大于等于1；
T1>T3；
T0+T1+T2+(T3+T4)*h<T；
第i路点火线圈控制信号的T0，比第i-1路点火线圈控制信号的T0长T5。
其中，T为点火周期，h为正整数，T0为等待时间，T1为首次充电时间，T2为首次放电时间，T3为后续充电时间，T4为后续放电时间，T5迟延时间。
较佳的，N为2或3。
实施例二的发动机点火系统，发动机控制单元ECU向信号发生装置发某缸的点火触发信号，信号发生装置发送第1路点火线圈控制信号到该缸的第1个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关的控制端，使该缸的第1个点火线圈进入点火周期，控制该缸的第1个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，在经过等待时间T0后，开关闭合首次充电时间T1，进行充电，然后开关断开首次放电时间T2，第1个点火线圈产生高压到火花塞高压点火端，击穿混合气，之后，然后重复开关闭合后续充电时间T3、开关断开后续放电时间T4多次，重复放电过程。
该缸的第1个点火线圈进行首次充电经过迟延时间T5后，信号发生装置发送的第2路点火线圈控制信号使第2个点火线圈开始首次充电；该缸的第2个点火线圈进行首次充电经过迟延时间T5后，信号发生装置发送的第3路点火线圈控制信号使第3个点火线圈开始首次充电，当存在N个线圈时，以此类推。第2个点火线圈的整个充放电过程与第1个点火线圈一样，仅是整个过程比第2个点火线圈延后了迟延时间T5；第3个点火线圈的整个充放电过程与第2个点火线圈一样，仅是整个过程比第2个点火线圈延后了迟延时间T5，当存在N个线圈时，以此类推。
实施例三
基于实施例二的发动机点火系统，第1路点火线圈控制信号的等待时间T0应尽量短，优选为0，以及时响应点火触发信号。
较佳的，所述点火线圈控制信号，1.8ms≤T1≤4ms，T2＝T1/4，T3＝T1/8，T4＝T2，0.1ms≤T5≤0.5ms。
实施例四
基于实施例二的发动机点火系统，所述N个点火线圈，次级线圈绕组回路并联后，一端接一二极管的负端，另一端接地；
所述二极管，正端接火花塞高压点火端。
较佳的，所述开关，采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET,金氧半场效晶体管)。
点火时间间隔可根据发动机控制单元ECU判断的工况作进一步调整，以实现更加灵活的点火控制方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种发动机点火系统，包括发动机控制单元、信号发生装置、点火线圈；其特征在于，发动机同一缸内装N个点火线圈,N为大于等于2的整数；
所述N个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；
所述发动机控制单元，在发动机该缸的每个点火周期开始时刻，向信号发生装置发该缸的点火触发信号；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出第1路到第N路共N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的第1个到第N个共N个点火线圈先后依次开始进行点火并持续，第i路点火线圈控制信号用于控制第i个点火线圈进行点火,i为小于等于N的正整数。
2.根据权利要求1所述的发动机点火系统，其特征在于，
所述N个点火线圈的初级线圈绕组回路中均分别接有开关；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的N个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，使该缸的N个点火线圈先后依次开始点火；
N路点火线圈控制信号，均分别由T0、T1、T2、T3、T4依先后顺序组成，其中T3、T4持续循环次数大于等于1；
T1>T3；
T0+T1+T2+(T3+T4)*h<T；
第i路点火线圈控制信号的T0，比第i-1路点火线圈控制信号的T0长T5；
其中T为点火周期，h为正整数，T0为等待时间，T1为首次充电时间，T2为首次放电时间，T3为后续充电时间，T4为后续放电时间，T5迟延时间。
3.根据权利要求2所述的发动机点火系统，其特征在于，
第1路点火线圈控制信号的T0为0。
4.根据权利要求2所述的发动机点火系统，其特征在于，
1.8ms≤T1≤4ms，T2＝T1/4，T3＝T1/8，T4＝T2，0.1ms≤T5≤0.5ms。
5.根据权利要求2所述的发动机点火系统，其特征在于，
所述N个点火线圈，次级线圈绕组回路并联后，一端接一二极管的负端，另一端接地；
所述二极管，正端接火花塞高压点火端。
6.根据权利要求2所述的发动机点火系统，其特征在于，
所述开关，采用IGBT或MOSFET。
7.根据权利要求2所述的发动机点火系统，其特征在于，
N为2或3。
8.一种发动机点火方法，其特征在于，在发动机同一缸内装N个点火线圈,N为大于等于2的整数；
所述N个点火线圈，初级线圈绕组回路并联接在车载电源同地之间，次级线圈绕组回路并联接在该缸的火花塞高压点火端同地之间；
设置一发动机控制单元，在发动机该缸的每个点火周期开始时刻，发该缸的点火触发信号；
设置一信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出第1路到第N路共N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的第1个到第N个共N个点火线圈先后依次开始进行点火并持续，第i路点火线圈控制信号用于控制第i个点火线圈进行点火,i为小于等于N的正整数。
9.根据权利要求8所述的发动机点火方法，其特征在于，
所述N个点火线圈的初级线圈绕组回路中均分别接有开关；
所述信号发生装置，当接收到发动机控制单元发来的该缸的点火触发信号，输出N路点火线圈控制信号，分别控制该缸的N个点火线圈的初级线圈绕组回路的开关动作，使该缸的N个点火线圈先后依次开始点火；
N路点火线圈控制信号，均分别由T0、T1、T2、T3、T4依先后顺序组成，其中T3、T4持续循环次数大于等于1；
T1>T3；
T0+T1+T2+(T3+T4)*h<T；
第i路点火线圈控制信号的T0，比第i-1路点火线圈控制信号的T0长T5；
其中T为点火周期，h为正整数，T0为等待时间，T1为首次充电时间，T2为首次放电时间，T3为后续充电时间，T4为后续放电时间，T5迟延时间。
10.根据权利要求9所述的发动机点火方法，其特征在于，
第1路点火线圈控制信号的T0为0。
11.根据权利要求9所述的发动机点火方法，其特征在于，
1.8ms≤T1≤4ms，T2＝T1/4，T3＝T1/8，T4＝T2，0.1ms≤T5≤0.5ms。
12.根据权利要求9所述的发动机点火方法，其特征在于，
所述N个点火线圈，次级线圈绕组回路并联后，一端接一二极管的负端，另一端接地；
所述二极管，正端接火花塞高压点火端。
13.根据权利要求9所述的发动机点火方法，其特征在于，
所述开关，采用IGBT或MOSFET。
14.根据权利要求9所述的发动机点火方法，其特征在于，
N为2或3。
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