CN104595085B - 点火线圈及设有该点火线圈的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种点火线圈及设有该点火线圈的车辆，具体地是一种适用于各种车辆且具有自诊断密封性的点火线圈。该点火线圈的输出端上连接有弹性元件，在弹性元件外套设有护套，护套的一端与输出端连接，在护套和弹性元件之间还设有空腔；在输出端上设有连接有电路板的压力采集元件，压力采集元件用于检测空腔内的气体压力，并向电路板反馈气体压力。通过压力采集元件可以检测护套和火花塞之间的密封性，如果存在密封不严，点火线圈将发送故障信号，以提醒驾驶员进行故障处理，即点火线圈可以实时侦测护套内的气体压力，从而判断护套与火花塞的密封是否满足设计要求，有效降低了因为密封问题导致的发动机运行故障。

Description

点火线圈及设有该点火线圈的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种点火线圈及设有该点火线圈的车辆，具体地是一种适用于各种车辆且具有自诊断密封性的点火线圈。

背景技术

点火线圈是发动机点火系统的核心零部件之一，点火线圈能否正常工作关系到发动机的动力性、经济性及排放性能。点火线圈的实质是产生点火所需高压电的一种变压器。对于增压、直喷发动机需要点火线圈输出更高的次级电压，这就要求点火线圈的橡胶护套和火花塞的陶瓷体外表面间具有更优良的密封性。如果密封不好，点火线圈次级端的高压在火花塞陶瓷体上会产生爬电现象，从而降低到达火花塞中心电极的点火电压，以至于火花塞不能正常点燃气缸内的混合气体，造成发动机动力性下降，甚至失火。

通常的，在生产点火线圈时是根据对配火花塞陶瓷体的外径，设计点火线圈高压端的橡胶护套的几何尺寸，并规定点火线圈和火花塞之间的插拔力，且将插拔力作为点火线圈的重要检测参数。然而，对于增压、直喷发动机使用的笔试点火线圈/顶置式点火线圈，其高压输出端的橡胶护套是插入到发动机缸盖内的火花塞井中，当点火线圈和火花塞在发动机上安装入位后，无法肉眼观察高压输出端橡胶护套与火花塞的密封情况，使用过程中无法对点火线圈和火花塞之间的密封性进行主动检测，即使发生泄漏驾驶员也不能及时的发现，只有当发动机出现异常或发生故障后才能按部就班的进行故障排查，在进行失效分析时才能根据失效现象进行故障的判断。

随着汽车汽油发动机向高转速、高压缩比、大功率、低油耗和低排放的方向发展，传统的点火装置已经不能适应现代汽车发展的使用要求。完全保证点火线圈的橡胶护套和火花塞的陶瓷体外表面之间的密封性已经成为制约汽车工业发展的一大阻力。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种适用于各种车辆且具有自诊断密封性的点火线圈及设有该线圈的车辆。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的点火线圈在和火花塞连接之后，使用过程中无法对点火线圈和火花塞之间的密封性进行主动检测，驾驶员不能随时观察点火线圈的工作状态，只有当发动机出现异常或发生故障后才能进行故障排查，在进行失效分析时才能根据失效现象进行故障判断的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种点火线圈，该点火线圈包括输出端，所述输出端上连接有弹性元件，在所述弹性元件外套设有护套，所述护套的一端与所述输出端连接，在所述护套和弹性元件之间还设有空腔；在所述输出端上设有连接有电路板的压力采集元件，所述压力采集元件用于检测所述空腔内的气体压力，并向所述电路板反馈所述气体压力。

进一步地，所述电路板连接有绕组，所述绕组连接所述输出端，所述电路板及绕组的周围设有绝缘层。

进一步地，所述绕组包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的一端与电路板电连接，另一端与电源正极电连接；所述次级绕组的一端与电路板电连接，另一端与输出端电相连。

进一步地，所述电路板电相连有接插件，并通过所述接插件接受控制信号。

进一步地，所述绝缘层采用环氧树脂制成。

进一步地，所述压力采集元件包括硅膜片，所述硅膜片的内部封装有参考气体，所述硅膜片的表面设有多个压敏电阻，所述多个压敏电阻组成惠斯顿电桥。

本发明还提供了一种车辆，该车辆包括火花塞和上述点火线圈，所述火花塞插入所述点火线圈的护套内并与弹性元件连接。

进一步地，所述点火线圈还连接有电子控制单元，所述电子控制单元连接指示灯。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的点火线圈在其输出端的内部集成了一个与电路板连接的压力采集元件，通过该压力采集元件可以检测护套和火花塞之间的密封性，如果存在密封不严，点火线圈将发送故障信号，以提醒驾驶员进行故障处理，即本发明的点火线圈可以实时侦测护套内的气体压力，从而判断护套与火花塞的密封是否满足设计要求，有效降低了因为密封问题导致的发动机运行故障。

附图说明

图1是本发明实施例点火线圈的结构示意图；

图2是本发明实施例点火线圈连接火花塞后的工作状态示意图。

图中：1：插接件；2：电路板；3：绕组；4：壳体；5：绝缘层；6：输出端；7：压力采集元件；8：弹性元件；9：空腔；10：护套；11：火花塞井；12：火花塞；13：电子控制单元；14：指示灯。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的点火线圈，该点火线圈包括：接插件1、电路板2、绕组3、壳体4、绝缘层5、输出端6、压力采集元件7、弹性元件8、护套10。

绕组3、电路板2位于壳体4的内部，在绕组3、电路板2的周围灌有绝缘层5，绝缘层5起到绝缘作用，通常的，所述绝缘层5采用环氧树脂制成。

在绕组3的下部连接输出端6，输出端6上固定有一个压力采集元件7，输出端6的下部与弹性元件8相连，出于成本的考虑，优选地，所述弹性元件8为弹簧。在所述弹性元件8外套设有护套10，所述护套10的一端与所述输出端6连接，在所述护套10和弹性元件8之间还设有空腔9；压力采集元件7与电路板2电连接，电路板2与插接件1电连接，并通过插接件1接收外部的控制信号，电路板2还与绕组3电连接，所述压力采集元件7用于检测所述空腔9内的气体压力，并向所述电路板2反馈所述气体压力。

点火线圈内部的电路板2可根据压力采集元件7反馈的压力信息探测橡胶护套和火花塞之间的密封性，达到了实时侦测护套内的气体压力的目的，避免了发动机的运行故障。

壳体4与接插件1一般选用PBT或PPS塑料经注塑成型，可以一体注塑成型，亦可分开注塑然后再连接。护套10通常采用柔性的材料制成，这样便于弯曲等，较为简单的，护套10的材质为橡胶，由于橡胶具有一定的弹性，因此，护套10的一端能更好的紧套于输出端6上，另一端也可以紧套于火花塞12上。

绕组3包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的一端与电路板2电连接，另一端与电源正极电连接；所述次级绕组的一端与电路板2电连接，另一端与输出端6电相连。通常的，电源正极可以是车辆电瓶的正极。

如图2所示，本发明实施例点火线圈与火花塞12连接，即火花塞12插入点火线圈的护套10内并与弹性元件8连接。更加具体地，点火线圈的护套10和火花塞12安装在发动机缸盖上的火花塞井11中，弹性元件8的下端与火花塞12相连，护套10的下端包裹在火花塞陶瓷体外面，在点火线圈和火花塞安装到位后，在火花塞井内的部分是不可见的。点火线圈的插接件还连接有电子控制单元13，电子控制单元13连接用于提示故障的指示灯14。

本发明实施例的点火线圈除具备普通点火线圈的一般功能，即把车上的低压电变成高压电（高压电范围在3～4万伏之间），输入给火花塞，用于点燃气缸里的混合气体。另外，由于还内置有压力采集元件，还可以检测空腔内的气体压力。

点火线圈工作时，与电路板2相连的初级绕组端被拉低接地，从而使初级绕组形成闭合回路，且初级绕组两端存在电势差，初级绕组中就产生了电流。初级绕组闭合到一定时间（一般为几毫秒），电路板2切断初级绕组中的闭合回路，初级绕组中的电流瞬间下降，由于绕组内部有铁芯，根据楞次定律，次级绕组中产生感应电流，并形成感应电压，该感应电压由输出端6传递给弹性元件8，并通过弹性元件8传递给火花塞进行点火。在这个过程中，压力采集元件7可实时采集橡胶护套内空腔9中的气体压力，并将该气体压力反馈给电路板进行处理分析。如果压力正常，点火线圈和火花塞继续工作；如果压力异常，点火线圈会反馈一个信号给电子控制单元13，电子控制单元13一方面采取相关措施限制发动机的运行，另一方面通过触发故障指示灯14亮或其它方式，提醒驾驶员进行故障处理。

本发明实施例中的压力采集元件7为压敏电阻式的压力采集元件，其具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且按照灵活等优点。压力采集元件7包括硅膜片，硅膜片内部封装有参考气体，在其表面粘接有四个压敏电阻，四个压敏电阻组成惠斯顿电桥。由于参考气体是密封在硅膜片内部的，所以气体压力不变。当点火线圈的护套和火花塞之间存在密封不严时，空腔9内的气体压力会发生变化，从而引起硅膜片的变形，硅膜片的变形带动压敏电阻阻值的变化。由于压力采集元件7与点火线圈内的电路板2电相连，电阻的变化将引起所在分压电路的电压变化，电路板2通过检测该分压电路的电压，探测出橡胶护套和火花塞之间的密封性。

本发明实施例中的点火线圈共有5个针脚，其中第一针脚PIN1与电瓶正极相连，将电瓶的电压引入给线圈；第二针脚PIN2为信号控制针脚，接收电子控制单元13发来的控制点火线圈初级绕组闭合与否的信号；第三针脚PIN3为点火线圈初级绕组接地端；第四针脚PIN4为线圈次级绕组接地端；第五针脚PIN5为诊断针脚，点火线圈通过该针脚向电子控制单元13反馈空腔9内的压力情况。

具体地，电子控制单元13上电后，由于点火线圈与其电相连，一方面，点火线圈在电子控制单元13的驱动下按一定频率将电瓶电压变压为高电压，并输入给火花塞12进行点火；另一方面，电子控制单元13向点火线圈提供5V的直流电，随即线圈中压力采集元件7进入工作状态。在点火线圈工作过程中，压力采集元件7对空腔9内的压力进行实时采集，并将采集到的气体压力信号输入到电路板2中，电路板2上有存储器，存储器内存储了空腔9正常密封时的气体压力。通常我们把压力采集元件7反馈的气体压力称为检测压力，把正常的气体压力称为预设压力，电路板2将检测压力和预设压力进行对比，如果检测压力在预设压力范围内，点火线圈向电子控制单元发送一个“0”信号，表明护套和火花塞间的密封良好；如果检测压力超过预设压力范围，点火线圈向电子控制单元发送一个“1”信号，表明护套和火花塞之间存在密封问题。单子控制单元在接收到“1”信号后，随即生成一个故障码并存储在内部的存储区内，同时触发指示灯14亮，提醒驾驶员进行故障处理。

综上所述，本发明的点火线圈在其输出端的内部集成了一个与电路板连接的压力采集元件，通过该压力采集元件可以检测护套和火花塞之间的密封性，如果存在密封不严，点火线圈将发送故障信号，以提醒驾驶员进行故障处理，即本发明的点火线圈可以实时侦测护套内的气体压力，从而判断护套与火花塞的密封是否满足设计要求，有效降低了因为密封问题导致的发动机运行故障。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种点火线圈，包括输出端(6)，所述输出端(6)上连接有弹性元件(8)，在所述弹性元件(8)外套设有护套(10)，所述护套(10)的一端与所述输出端(6)连接，在所述护套(10)和弹性元件(8)之间还设有空腔(9)，其特征在于：在所述输出端(6)上设有连接于电路板(2)的压力采集元件(7)，所述压力采集元件(7)用于检测所述空腔(9)内的气体压力，并向所述电路板(2)反馈所述气体压力。

2.根据权利要求1所述的点火线圈，其特征在于：所述电路板(2)连接有绕组(3)，所述绕组(3)连接所述输出端(6)，所述电路板(2)及绕组(3)的周围设有绝缘层(5)。

3.根据权利要求2所述的点火线圈，其特征在于：所述绕组(3)包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的一端与电路板(2)电连接，另一端与电源正极电连接；所述次级绕组的一端与电路板(2)电连接，另一端与输出端(6)电相连。

4.根据权利要求3所述的点火线圈，其特征在于：所述电路板(2)电相连有接插件(1)，并通过所述接插件(1)接受控制信号。

5.根据权利要求3所述的点火线圈，其特征在于：所述绝缘层(5)采用环氧树脂制成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的点火线圈，其特征在于：所述压力采集元件(7)包括硅膜片，所述硅膜片的内部封装有参考气体，所述硅膜片的表面设有多个压敏电阻，所述多个压敏电阻组成惠斯顿电桥。

7.一种车辆，其特征在于：包括火花塞(12)和如权利要求1-6任一项所述的点火线圈，所述火花塞(12)插入所述点火线圈的护套(10)内并与弹性元件(8)连接。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述点火线圈还连接有电子控制单元(13)，所述电子控制单元(13)连接指示灯(14)。