CN108590914A - 时空可控高能点火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种时空可控高能点火装置，包括供电模块、控制模块、升压电路、点火驱动电路、点火线圈以及火花塞，供电模块用于对控制模块和升压电路供电；控制模块通过点火驱动电路接入点火线圈的第一输入端，控制模块控制点火驱动电路的开启和关闭；点火线圈的第二输入端连接升压电路的输出端；点火线圈的第一输出端接地，第二输出端通过高压导线连接火花塞。本发明通过升压电路对电压进行升压，有利于多次点火的控制；本发明通过控制模块分别控制多个点火线圈，能够错开各自的储能时刻和放电时刻，克服了电感式储能时间长的缺点，同时每个火花塞的点火时刻能够独自控制，在空间上形成多点点火，并且各点的点火时刻可在时间上错开。

Description

时空可控高能点火装置
技术领域
本发明涉及点燃式发动机技术领域，具体地，涉及一种满足发动机超稀薄燃烧的时空可控高能点火装置。
背景技术
为进一步提高发动机的排放性和经济性，稀薄燃烧是未来发动机的关键技术方向。然而随着空燃比的进一步提高，发动机燃烧稳定性降低，此外为了加强稀薄燃烧，燃烧室采用强湍流，这也给成功着火带来挑战，优化点火系统是解决发动机稀薄燃烧不稳定的一种方法。传统点火方式的点火能、多次点火次数都受到了点火系统的限制，其中电感式点火系统的储电时间长，很难实现连续多次点火，不利于稀薄燃烧的火焰发展，而电容式点火系统虽然储电时间短，但是放电时间也短，不利于发动机的启动和低速工况。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种时空可控高能点火装置，能够在发动机燃烧室内形成多点、连续或多次点火，同时增加点火能，增强稀薄燃烧的稳定性，拓展稀燃边界。
根据本发明提供的一种时空可控高能点火装置，包括供电模块、控制模块、升压电路、点火驱动电路、点火线圈以及火花塞，其中：
所述供电模块用于对所述控制模块和升压电路供电；
所述控制模块通过所述点火驱动电路接入所述点火线圈的第一输入端，所述控制模块控制所述点火驱动电路的开启和关闭；
所述点火线圈的第二输入端连接所述升压电路的输出端；
所述点火线圈的第一输出端接地，第二输出端通过高压导线连接火花塞。
优选地，所述点火线圈和点火驱动电路的数量为多个；
多个点火线圈的第一输入端分别通过一点火驱动电路接入所述控制模块；
多个点火线圈的第二输入端并联接入所述升压电路的输出端；
多个点火线圈的第一输出端接地，第二输出端并联并通过高压导线连接火花塞。
优选地，所述火花塞的数量为多个，每个火花塞接入一个或者多个点火线圈。
优选地，所述控制器分别控制多个点火线圈。
优选地，还包括高压二极管，所述高压二极管的负极连接所述点火线圈的第二输出端，所述高压二极管的正极连接高压导线。
优选地，所述控制模块包括控制器或者单片机。
优选地，所述升压电路包括Boost升压电路。
优选地，所述点火驱动电路包括MOS管。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过升压电路对电压进行升压，较高的电压能够提高点火线圈的储能速率和储能大小，有利于多次点火的控制；
2、本发明通过控制模块分别控制多个点火线圈，能够错开各自的储能时刻和放电时刻，克服了电感式储能时间长的缺点，同时每个火花塞的点火时刻能够独自控制，在空间上形成多点点火，并且各点的点火时刻可在时间上错开。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的时空可控高能点火装置的结构示意图；
图2为本发明的Boost升压电路图；
图3为本发明的点火驱动电路图。
图中示出：
点火线圈1
高压二极管2
高压导线3
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种时空可控高能点火装置，包括12V蓄电池、FPGA控制器、Boost升压电路、点火驱动电路、点火线圈1、高压二极管2、高压导线3和火花塞。所述点火线圈1设置有八个，火花塞设置有两个，其中每四个点火线圈1通过并联的方式驱动一个火花塞，以其中一个点火线圈1为例，所述点火线圈1包括两个输出端，一个输出端接高压二极管2，其作用为防止多个点火线圈1之间互相干扰，经过高压二极管2后四个线圈并联接入高压导线3，高压导线3连接火花塞的一端，火花塞的另外一端也接地；点火线圈1的另一个输出端接地。12V蓄电池经过Boost升压后连接点火线圈1的第一输入端，对点火线圈1的输出电压进行升压，有利于提高初级线圈储能，并提高初级线圈的储能速率，利于形成多次点火。点火线圈1的第二输入端均通过点火驱动电路连接FPGA控制器。
FPGA控制器对每个点火线圈1进行单独控制，可实现多线圈同时放电、多线圈依次放电、多线圈多次放电等多种控制形式，在增加点火能的基础上，实现高频多次点火甚至是连续点火。FPGA控制器的并行机制能够实现各个线圈的点火时刻精确控制。此外，可根据发动机工况选择投入使用的点火线圈1数量，优化效率。
此外，每个火花塞分别由四个点火线圈1进行控制，在实现空间上多点点火的同时，可对每个火花塞的点火能和点火时刻进行独立控制，形成空间上的灵活控制。此外，可根据发动机工况选择投入使用的火花塞数量。
图2为本发明的Boost升压电路原理图，通过控制MOS管Q1的高速开关实现升压作用。当MOS管Q1导通时，12V蓄电池对电感L1进行充电，同时电容C1对负载进行放电，当MOS管Q1关闭时，电感L1对电容C1进行充电，此时电容C1的电压高于蓄电池电压。此电路中二极管D1防止电容C1对电感L1反向放电，稳压二极管D2防止输出电压过高。
图3为本发明的点火驱动电路，通过控制MOS管Q2的开关来实现点火控制，当FPGA控制器输出高电平时，MOS管Q2导通，初级线圈储能开始，当FPGA控制器由高电平切换为低电平时，MOS管Q2关闭，此时次级线圈开始放电，FPGA控制器每个高电平的时间为初级线圈的储能时间，即为此点火线圈1的点火脉宽。
需要注意的是，点火线圈1的数量并不局限于8个，火花塞的数量并不局限于2个，可根据实际情况调整火花塞的数量以及并联于同一个火花塞的点火线圈1的数量。本发明中的FPGA控制器也可以为单片机，其作用是能够分别独立控制每个点火线圈。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种时空可控高能点火装置，其特征在于，包括供电模块、控制模块、升压电路、点火驱动电路、点火线圈以及火花塞，其中：
所述供电模块用于对所述控制模块和升压电路供电；
所述控制模块通过所述点火驱动电路接入所述点火线圈的第一输入端，所述控制模块控制所述点火驱动电路的开启和关闭；
所述点火线圈的第二输入端连接所述升压电路的输出端；
所述点火线圈的第一输出端接地，第二输出端通过高压导线连接火花塞。
2.根据权利要求1所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，
所述点火线圈和点火驱动电路的数量为多个；
多个点火线圈的第一输入端分别通过一点火驱动电路接入所述控制模块；
多个点火线圈的第二输入端并联接入所述升压电路的输出端；
多个点火线圈的第一输出端接地，第二输出端并联并通过高压导线连接火花塞。
3.根据权利要求2所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，所述火花塞的数量为多个，每个火花塞接入一个或者多个点火线圈。
4.根据权利要求2所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，所述控制器分别控制多个点火线圈。
5.根据权利要求1所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，还包括高压二极管，所述高压二极管的负极连接所述点火线圈的第二输出端，所述高压二极管的正极连接高压导线。
6.根据权利要求1所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，所述控制模块包括控制器或者单片机。
7.根据权利要求1所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，所述升压电路包括Boost升压电路。
8.根据权利要求1所述的时空可控高能点火装置，其特征在于，所述点火驱动电路包括MOS管。
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