CN109253013B - 放电击穿能力可调的点火线圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种放电击穿能力可调的点火线圈，多个电感线圈以串联方式连接，根据切换信号判断实际对外放电的电感线圈个数，从而控制放电击穿能力，并可改变放电能量与放电持续期；根据点火信号控制线圈充电时间，可进一步改变放电能量与放电持续期；点火线圈通过输出端口连接外部高压导线以驱动火花塞。本发明将两个及以上的电感线圈以串联方式连接，并可通过内部切换电路决定实际放电线圈的数量，每个电感线圈独立充电控制，在保证线圈快速充电的基础上同时实现放电击穿能力和放电能量的在线调节，在高背压条件下电感线圈串联输出，增加击穿能力和放电能量，在低背压条件下选择其中一个电感线圈独立输出以增加火花塞寿命。

Description

放电击穿能力可调的点火线圈

技术领域

本发明涉及点燃式发动机技术领域，具体是一种放电击穿能力可调的点火线圈，尤其是一种满足发动机不同工况需求的高能点火线圈。

背景技术

高增压是发动机的发展趋势，这也为点火系统带来了挑战。在高背压下，火花点火需要更高的能量和击穿能力，但是更高的能量也给火花塞带来更大的损害，对比可变增压比的发动机，在低负荷、低背压工况下，降低放电能量和击穿能力不仅有效延长火花塞寿命，也可以满足发动机平稳高效运行。传统点火线圈通过改变点火信号脉宽可以改变放电能量，但是在高能量需求时需要较长的储能时间，不利于高转速工况。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种放电击穿能力可调的点火线圈。

根据本发明提供的一种放电击穿能力可调的点火线圈，包括第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4、输出端口7、主控电路、升压电路、驱动电路、切换电路、多个电感线圈；

主控电路通过第一输入端口1、第四输入端口4连接外部蓄电池，经过升压电路对多个电感线圈进行供电；

多个电感线圈以串联方式连接，切换电路根据第二输入端口2 的切换信号判断实际对外放电的电感线圈个数，从而控制放电击穿能力，并改变放电能量与放电持续期；

主控电路根据第三输入端口3的点火信号控制多个电感线圈各自的充电时间，进一步改变放电能量与放电持续期；

输出端口7连接外部高压导线8以驱动火花塞。

优选地，第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4 分别为电源端口、切换信号端口、点火信号端口、地线端口；

电源端口和地线端口用于连接外部电源；

切换信号端口接收外部切换信号，然后通过内部主控电路进行对内部切换电路的控制；

点火信号端口接收外部点火信号，然后通过内部主控电路对内部驱动电路进行控制，从而实现电感线圈的充放电控制；

多个电感线圈具有各自独立的驱动电路。

优选地，所述升压电路，经过主控电路的控制，将外部电源电压进行升压，提高多个电感线圈初级线圈的供电电压，缩短初级线圈储能时间并增加放电能量。

优选地，所述切换电路用于控制电感线圈的串联和独立输出模式。

优选地，所述切换电路主要由MOS管和高压触发二极管构成，高压触发二极管耐压大于30kV,对MOS管进行保护。

优选地，所述主控电路根据外部点火信号脉宽进行对多个电感线圈初级线圈充电时长的控制，从而进一步调节放电能量。

优选地，多个电感线圈包括两个或者大于两个的电感线圈。

优选地，电感线圈、主控电路、升压电路、驱动电路、切换电路以灌封的形式封装在同一个壳体内。

优选地，在主控电路的控制下：

当切换信号处于高电平时，通过切换电路将多个电感线圈调节为串联模式，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对多个电感线圈进行同时充放电控制，通过输出端口7实现高击穿电压和高放电能量输出；

当切换信号处于低电平时，通过切换电路将多个电感线圈中的一部分电感线圈单独对外输出，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对所述一部分电感线圈进行充放电控制，通过输出端口7实现相对低击穿电压和低放电能量输出。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在一个点火线圈内部集成串联的多电感线圈以驱动一个外部火花塞，通过电感线圈的独立控制并实际用于放电线圈的数量控制，可在线改变施加于火花塞间隙出的放电能量和击穿能力；

2、本发明在点火线圈内部集成控制电路、驱动电路和切换电路，可对每个电感线圈进行独立逻辑控制；

3、本发明在点火线圈的内部电路上集成了升压电路，较高的初级线圈电压能够提高点火线圈的储能速率和储能大小。

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为放电击穿能力可调的点火线圈的结构示意图；

图2为放电击穿能力可调的点火线圈的升压电路图；

图3为放电击穿能力可调的点火线圈的驱动电路图；

图4为放电击穿能力可调的点火线圈的切换电路图。

图中示出：

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。

根据本发明提供的一种放电击穿能力可调的点火线圈，包括第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4、输出端口7，第一电感线圈5、第二电感线圈6、主控电路、升压电路、驱动电路、切换电路。

主控电路通过第一输入端口1、第四输入端口4连接外部蓄电池，经过内部升压电路对第一电感线圈5、第二电感线圈6进行供电；第一电感线圈5、第二电感线圈6以串联方式连接，根据点火线圈第二输入端口2的切换信号判断实际对外放电的电感线圈个数，从而控制放电击穿能力，并改变放电能量与放电持续期；主控电路根据第三输入端口3的点火信号控制线圈充电时间，可进一步改变放电能量与放电持续期；点火线圈通过输出端口7连接外部高压导线8以驱动火花塞。

具体地，点火线圈根据外部切换信号，由内部主控电路控制切换电路，调节串联的第一电感线圈5、第二电感线圈6的实际使用情况。例如，当缸内处于高背压工况时，切换信号处于高电平，此时通过切换电路将第一电感线圈5、第二电感线圈6调节为串联模式，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对第一电感线圈5、第二电感线圈6进行同时充放电控制，通过输出端口7实现高击穿电压和高放电能量输出；当缸内处于低背压工况时，切换信号处于低电平，此时通过切换电路将第二电感线圈6单独对外输出，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对第二电感线圈6进行充放电控制，通过输出端口7实现相对较低的击穿电压和低放电能量输出。

具体地，点火线圈内部主控电路可根据点火信号脉宽长短决定第一电感线圈5、第二电感线圈6各自的充电时间，进一步控制放电能力和放电能量。

如图2所示，点火线圈内部升压电路为Boost升压电路，通过点火线圈内部主控电路输出的升压控制信号实现MOS管的高速开关实现升压作用。在升压电路中，当MOS管 Q1导通时，12V电源对电感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。

如图3所示，点火线圈内部驱动电路为通过MOS管Q2的开关控制来实现点火控制，当点火线圈内部主控电路输出的充放电控制信号为高电平时，MOS管Q2导通，电感线圈 5或电感线圈6的初级线圈储能开始，当充放电控制信号由高电平切换为低电平时，MOS 管Q2关闭，此时电感线圈5或电感线圈6的次级线圈开始放电，驱动电路每个高电平的时间为初级线圈的储能时间。

如图4所示，点火线圈内部切换电路由两个大电流MOS管和两个高压触发二极管组成，通过点火线圈内部主控电路输出第一切换控制信号和第二切换控制信号实现电感线圈切换控制。当第一切换控制信号处于高电平同时第二切换控制信号处于低电平时，MOS 管Q3导通同时MOS管Q4关闭，此时第一电感线圈次级线圈端口9经过高压触发二极管 D3、火花塞、地与第二电感线圈次级线圈端口12连通，第一电感线圈次级线圈端口10 通过MOS管Q3与第二电感线圈次级线圈端口11连通，同时通过上述驱动电路对两个电感线圈同时充电和放电，形成双线圈串联放电方式；当第一切换控制信号处于低电平并且第二切换控制信号处于高电平时，MOS管Q3关闭同时MOS管Q4导通，同时通过驱动电路对第二电感线圈进行充放电控制，取消驱动电路对第一电感线圈充放电控制，此时第二电感线圈次级线圈端口11经过MOS管Q4和高压触发二极管D4与火花塞连接，形成第二电感线圈单独放电模式。高压触发二极管D3和高压触发二极管D4可以对MOS管 Q3和MOS管Q4形成保护。

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)

1.一种放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，包括第一输入端口(1)、第二输入端口(2)、第三输入端口(3)、第四输入端口(4)、输出端口(7)、主控电路、升压电路、驱动电路、切换电路、多个电感线圈；

主控电路通过第一输入端口(1)、第四输入端口(4)连接外部蓄电池，经过升压电路对多个电感线圈进行供电；

多个电感线圈以串联方式连接，切换电路根据第二输入端口(2 )的切换信号判断实际对外放电的电感线圈个数，从而控制放电击穿能力，并改变放电能量与放电持续期；

主控电路根据第三输入端口(3)的点火信号控制多个电感线圈各自的充电时间，进一步改变放电能量与放电持续期；

输出端口(7)连接外部高压导线(8)以驱动火花塞；

在主控电路的控制下：

当切换信号处于高电平时，通过切换电路将多个电感线圈调节为串联模式，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对多个电感线圈进行同时充放电控制，通过输出端口(7)实现高击穿电压和高放电能量输出；

当切换信号处于低电平时，通过切换电路将多个电感线圈中的一部分电感线圈单独对外输出，并根据外部点火信号，由主控电路控制驱动电路对所述一部分电感线圈进行充放电控制，通过输出端口(7)实现相对低击穿电压和低放电能量输出。

2.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，第一输入端口(1)、第二输入端口(2)、第三输入端口(3)、第四输入端口(4)分别为电源端口、切换信号端口、点火信号端口、地线端口；

电源端口和地线端口用于连接外部电源；

切换信号端口接收外部切换信号，然后通过内部主控电路进行对内部切换电路的控制；

点火信号端口接收外部点火信号，然后通过内部主控电路对内部驱动电路进行控制，从而实现电感线圈的充放电控制；

多个电感线圈具有各自独立的驱动电路。

3.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，所述升压电路，经过主控电路的控制，将外部电源电压进行升压，提高多个电感线圈初级线圈的供电电压，缩短初级线圈储能时间并增加放电能量。

4.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，所述切换电路用于控制电感线圈的串联和独立输出模式。

5.根据权利要求4所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，所述切换电路包括MOS管和高压触发二极管，高压触发二极管耐压大于30kV,对MOS管进行保护。

6.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，所述主控电路根据外部点火信号脉宽进行对多个电感线圈初级线圈充电时长的控制，从而进一步调节放电能量。

7.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，多个电感线圈包括两个或者大于两个的电感线圈。

8.根据权利要求1所述的放电击穿能力可调的点火线圈，其特征在于，电感线圈、主控电路、升压电路、驱动电路、切换电路以灌封的形式封装在同一个壳体内。