CN106704076A - 带高压稳压蓄能装置的点火系统 - Google Patents

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何宏宇
孙晓庆
谢英杰
卢学文
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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
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    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种带高压稳压蓄能装置的点火系统，包括ECU、点火开关、点火线圈、高压开关、高压稳压蓄能装置，所述点火线圈包括初级线圈、次级线圈和铁芯，其中点火开关分别与初级线圈和ECU电性连接，所述高压开关分别与ECU、高压稳压蓄能装置和点火线圈的次级线圈电性连接。本发明在传统点火系统的基础上，增加了高压蓄能部分，能够按照发动机对点火能量的需求自由地调节放电时间和点火能量，从而降低失火概率，提高燃烧效率，增加发动机动力输出，减少排放。

Description

带高压稳压蓄能装置的点火系统
技术领域
本发明与发动机点火系统有关，主要涉及点火线圈，具体属于一种带高压稳压蓄能装置的点火系统。
背景技术
发动机的点火系统主要包括电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)、与点火系统相关的传感器、点火开关、点火线圈以及火花塞，其中点火线圈是发动机点火系统的核心零部件。目前市场上主流的点火线圈包括端式点火线圈和笔式点火线圈，二者的构成基本相同，如图1所示，主要结构包括初级线圈1、次级线圈2以及导磁的铁芯3和点火开关。
如图1所示，点火开关由发动机ECU控制。工作时，ECU发出高电平信号，使点火开关打开，初级线圈1开始充电，能量储存在铁芯3中；在发动机点火时刻，ECU发出低电平信号，点火开关迅速关闭，初级电流突变引起铁芯3的磁场突变，次级线圈2瞬时感应出数万伏高压，通过火花塞击穿混合气实现发动机点火。
随着法规对燃油经济性和排放的日益严苛，以及对发动机动力性的追求，加之新技术如增压、直喷、稀薄燃烧、均质燃烧及高EGR(Exhaust Gas Recirculation，简称EGR)率发动机的出现，对发动机点火系统提出了越来越高的要求，尤其是点火能量。由于安装尺寸的限制，点火线圈不能简单地通过增加尺寸来增加能量输出，并且作为点火系统核心零部件的点火线圈，当点火线圈的结构固定时，线圈能储存传递的能量有限，根本无法按照发动机的实际需求自由调节点火能量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带高压稳压蓄能装置的点火系统，可以解决目前增压、直喷、均质燃烧、稀薄燃烧和高EGR率的发动机的点火能量不足问题，降低失火概率，提高燃烧效率，降低排放。
为解决上述技术问题，本发明提供的带高压稳压蓄能装置的点火系统，包括ECU、点火开关、点火线圈、高压开关、高压稳压蓄能装置，所述点火线圈包括初级线圈、次级线圈和铁芯，其中点火开关分别与初级线圈和ECU电性连接，所述高压开关分别与ECU、高压稳压蓄能装置和点火线圈的次级线圈电性连接。
在上述系统中，在一个点火周期内，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电，当初级线圈充电达到预设的充电时间后，ECU控制点火开关关闭同时打开高压开关，所述高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束。或者，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电达到预设的充电时间，在初级线圈充电结束前，ECU先控制高压开关打开使高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，再控制点火开关关闭，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束。
在上述系统中，所述高压稳压蓄能装置为直流电压转换器或直流高压电源。
本发明在传统点火系统的基础上，增加了高压蓄能部分，能够按照发动机对点火能量的需求自由地调节放电时间和点火能量，从而降低失火概率，提高燃烧效率，增加发动机动力输出，减少排放。
附图说明
图1为现有的点火系统的示意图；
图2为本发明的点火系统的示意图；
图3为本发明的点火时序控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的带高压稳压蓄能装置的点火系统，如图2所示，包括ECU、点火开关、点火线圈、高压开关、高压稳压蓄能装置，所述点火线圈包括初级线圈、次级线圈和铁芯，其中点火开关分别与初级线圈和ECU电性连接，所述高压开关分别与ECU、高压稳压蓄能装置和点火线圈的次级线圈电性连接。
在一个点火周期内，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电，当初级线圈充电达到预设的充电时间后，ECU控制点火开关关闭同时打开高压开关，所述高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束；或者，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电达到预设的充电时间，在初级线圈充电结束前，ECU先控制高压开关打开使高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，再控制点火开关关闭，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束。
具体来说，如图3所示，点火线圈的点火周期为T4，在一个点火周期内，ECU发送信号打开与初级线圈相连的点火开关，点火线圈的初级线圈充电时间为T1，待达到充电时间时ECU发送信号关闭点火开关，经过T2(T2≤T1)后，ECU发送信号打开高压开关，那么高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向次级线圈放电，放电时间为T3，待达到放电时间时，ECU发送信号关闭高压开关直至点火周期结束。
所述高压稳压蓄能装置包括稳压单元和蓄能单元，其中稳压单元采用稳压电路实现，蓄能单元为直流电压转换器(direct current direct current converter,简称DC-DC)或直流高压电源，稳压单元通过反馈保证高压稳压蓄能装置输出稳定的高压。
本发明既保留了目前主流点火系统的优势，同时又解决了目前点火线圈点火能量不足的问题。首先，利用点火线圈次级线圈在初级线圈关断瞬间产生的数万伏高压点燃混合气；其次，利用高压蓄能装置为次级线圈注入额外的能量，并且通过控制高压开关的开闭时间实现点火能量的自由调节。蓄能装置的稳压通过设置内部反馈实现，从而输出稳定的数千伏高压，在发动机各种工况下，均能为线圈次级提供维持放电的稳定高压。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和等效置换，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带高压稳压蓄能装置的点火系统，包括ECU、点火开关、点火线圈，所述点火线圈包括初级线圈、次级线圈和铁芯，其中点火开关分别与初级线圈和ECU电性连接，其特征在于，所述系统还包括高压开关、高压稳压蓄能装置，所述高压开关分别与ECU、高压稳压蓄能装置和点火线圈的次级线圈电性连接。
2.根据权利要求1所述的带高压稳压蓄能装置的点火系统，其特征在于，在一个点火周期内，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电，当初级线圈充电达到预设的充电时间后，ECU控制点火开关关闭同时打开高压开关，所述高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束。
3.根据权利要求1所述的带高压稳压蓄能装置的点火系统，其特征在于，在一个点火周期内，ECU控制点火开关打开为点火线圈的初级线圈充电达到预设的充电时间，在初级线圈充电结束前，ECU先控制高压开关打开使高压稳压蓄能装置通过打开的高压开关向点火线圈的次级线圈放电，再控制点火开关关闭，当次级线圈放电达到预设的放电时间后，ECU控制高压开关关闭直至该点火周期结束。
4.根据权利要求1所述的带高压稳压蓄能装置的点火系统，其特征在于，所述高压稳压蓄能装置为直流电压转换器或直流高压电源。
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