CN112145330B - 一种四缸点火变压器、初级电流配置方法、点火模块和系统 - Google Patents

Abstract

一种四缸点火变压器、初级电流配置方法、点火模块和系统，属于汽车发动机电子控制技术领域，点火系统包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，其中初级电流配置方法包括①2、3缸初级电流配置方法：初级电流经第一端子流入、经第二端子流出使磁芯储能，当初级电流被切断时，次级感生高压经二极管D2、D3为发动机的两个气缸同时点火；②1、4缸初级电流配置方法：初级电流经第二端子流入、经第一端子流出使磁芯反向储能，当初级电流被切断时，次级感生高压经二极管D1、D4为发动机的另两个气缸同时点火，本技术方案首次实现单初级绕组四缸电子点火，简化结构、节省材料、降低漏磁、增大磁密、提高点火能量。

Description

一种四缸点火变压器、初级电流配置方法、点火模块和系统

技术领域

本发明属于汽车发动机电子控制技术领域，尤其涉及一种四缸点火变压器、初级电流配置方法、点火模块和系统。

背景技术

电子科技突飞猛进和计算机技术的发展，时汽车成为新时代人民生产和人民生活的必备交通工具，被称为“四轮计算机”。

汽车发动机作为汽车中动力心脏，为车辆行驶提供足够的动力。发电机电子控制系统，包括电子点火系统、燃油喷射系统、怠速控制系统以及尾气排放控制系统都是发动机技术中的核心控制技术。由于发动机在运行时，需要工作在高温、振动、大电流冲击、长时间连续工作等较为恶劣的工作环境，汽车发动机电子控制系统的耐温、耐压、耐温升可靠性成为制约其使用寿命是重要技术因素，降低成本也是汽车及其零部件的重要价格要素。其中，电子点火系统的可靠性是对发动机性能影响至关重要的一环，其涉及发动机动力性、稳定性、效率、温升特性、加速性、尾气排放、寿命、油耗等多方面重要性能参数。

出于节能需要，现有燃油车辆大多数为四缸发动机驱动，其发动机点火系统多采用单缸独立点火系统或双缸同时点火系统，对于双缸同时点火系统来说，目前有两种形式，一是每两个气缸共用一个点火线圈，如图1和图2所示。图1是现有技术的初级电流截止时次级高压跳火电流路径电路原理示意图，图中发动机电子控制单元ECU根据曲轴转速传感器CKP和气缸位置传感器CMP信号计算出点火控制脉冲IGT(Ignition timing pulse)，将IGT传输给点火模块(101)(ICM，Ignition control module)的前级电路(110)，在前级电路110控制下使Q1导通时点火线圈铁芯储能。当初级电流切断时，次级感应高压，两个气缸同时点火，根据如图所示的气缸121处于压缩冲程末期时的缸压(0.8--1.4MPa)远大于处于排气冲程末期的气缸122缸压(0.1MPa)的特点，根据气体放电规律，大约每个0.1Mpa(约1大气压)压力需要1000V击穿电压，压缩冲程末期缸压可达0.8～1.2Mpa(约1大气压)，压缩点火高压需要8000V～12000V，这是最低放电电压值，当然为了可靠点火，点火电压都需要超出最低值一倍左右。因此点火线圈次级绕组L2感应电动势ε＞15KV，消耗在两个气缸上的电压约9KV，其余电压消耗在线圈内阻以及高压线上，为发动机两个气缸同时点火。在图1的P1脉冲到来时，L1为铁芯储能，在P1下降沿为跳火时刻，气缸121的火花塞131为正高压击穿缸内气体的有效火；在图2的P2脉冲到来时，L1为铁芯储能，P2下降沿为跳火时刻，气缸122的火花塞132为负高压击穿缸内气体的有效火。

另一种形式如图3所示，采用一个点火线圈总成(105)，该总成内部包括点火变压器和四个高压二极管，点火变压器包括两个顺向绕制的初级绕组(L1和L2)和一个次级绕组(L3)，黑点表示各绕组同名端，两个初级绕组(L1和L2)分别收两个点火功率晶体(Q1、Q2)控制，有些点火变压器为了减少引线端子将两个初级进行首尾连接变成三个初级端子，如图3中的L1和L2为首尾连接点接到主电源正极IGN，L1次级高压绕组的两个端子各经过2个高压二极管(D1和D2、D3和D4)分出两根线，总共分出4根高压输出端子分到#1、#1、#3、#4四个气缸的火花塞，此种高压配电方式也称为二极管配电方式。这种点火系统是由发电机控制电脑ECU提供适时适宽的点火脉冲IGT1和IGT2给点火功率晶体Q1和Q2，由功率晶体Q1和Q2适时接通点火线圈初级绕组(L1、L2)励磁储能电流，功率晶体管可以位于点火模块中或位于ECU内，有些位于点火线圈总成或位于ECU内，晶体管Q1和Q2分别根据ECU输出的点火脉冲IGT1和IGT2后边沿时刻适时切断励磁电流以使磁芯所储磁能释放经过点火线圈磁极感应出高压，此高压经火花塞发电间隙放电点燃缸内可燃混合气。当IGT1经前级电路106缓冲放大分配给Q1经L1为铁芯储能，Q1集电极产生IGC1波形，当Q1截止时，L1感生电动势指向标记黑点方向，次级L3感生高压电动势也是沿黑点方向，高压二极管D1、D4导通使#1和#4气缸跳火，具体哪个气缸为有效火由气缸根据当时冲程所处压力自动选择；当IGT2经前级电路106缓冲放大分配给Q2经L1为铁芯储能，Q2集电极产生IGC2波形，当Q2截止时，L2感生电动势背向标记黑点方向，次级L3感生高压电动势也是背向黑点方向，高压二极管D2、D3导通使#2和#3气缸跳火，具体哪个气缸为有效火由气缸根据当时冲程所处压力自动选择。

显然，无论是图1、图2还是图3所示的点火线圈总成，其内的高压点火变压器均包含多个初级绕组，这给点火线圈生产增加了成本、增大了点火线圈内层体积、初级储能时间要求尽量短、初级绕组线径较粗(一般φ0.5--1.2mm)、长度尽量短、点火线圈初级电流要足够大，因此初级绕组都是绕制在内层，次级绕组绕制在外层，目的之一就是减小初级阻抗和降低漏感、减小铜耗铜损，而将次级绕组绞细的导线(一般φ0.05--0.15mm)绕制在经绝缘后的初级绕组外侧，但现有技术的像图1所示的类型需要两个点火线圈总成、图3所示的需要两个初级绕组，两个点火线圈总成体积更大、两个初级绕组增大了内层直径和漏感、铜耗铜损也增加、次级漏感也较大，使这些现有技术的点火线圈尺寸不易小型化、成本也较高、工艺较复杂，因初级直径增加还会降低铁芯磁化效率并产生较多的电磁散射，较多的铜耗铜损还影响可靠性。

因此，需要进行创新，设计出能够更加优秀的的先进汽车电子点火线圈、适配点火模块和电子点火系统，以克服上述部分技术缺陷并实现较好的电子点火性能。

发明内容

为了满足先进汽车制造业的技术需要，优化汽车发动机电子点火系统结构与性能，降低制造成本、提高可靠性、减少铜损和电磁干扰与磁场泄露、、减少发热提高点火系统运行可靠性和使用寿命，本发明创造性地首次提出仅用一个初级绕组和一个次级绕组的点火变压器为四缸发动机进行二极管配电点火技术发明思路，以此为基础提供了一种仅有双端初级绕组的四缸点火变压器、点火模块和系统。

依据本发明的第一方面，提供了一种四缸点火变压器，应用于发动机电子控制系统，包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，其特殊之处在于：

所述初级绕组为仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子，

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第一端子负极、所述第二端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1负极、所述端子H2正极，使所述高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的两个气缸同时点火；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第二端子负极、所述第一端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1正极、所述端子H2负极，使所述高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸同时点火；

使所述四缸点火变压器在初级绕组仅具有两个端子情况下实现为四个气缸进行点火。

依据本发明的第二方面，提供了一种四缸点火变压器的初级电流配置方法，应用于发动机电子控制系统，包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，其特殊之处在于：

所述初级绕组仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子，

①2、3缸初级电流配置方法：所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出，使所述初级绕组为所述磁芯储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，使所述次级绕组感生的高压感生电动势经所述高压二极管D2、D3为车辆发动机的两个气缸同时点火；

②1、4缸初级电流配置方法：所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出，使所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，使所述次级绕组感生的高压感生电动势经所述高压二极管D1、D4为车辆发动机的另两个气缸同时点火。

进一步的，还提供了一种四缸点火变压器的初级电流配置方法，其特殊之处在于：

①对方向为流向所述第一端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使所述初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内；

②对方向为所述第二端子流出的电流进行切断时机控制，所述切断时机为适宜于点火所在两个气缸的点火正时时刻；

③对方向为流向所述第二端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使所述初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内；

④对方向为所述第一端子流出的电流进行切断时机控制，所述切断时机为适宜于点火所在的所述另两个气缸的点火正时时刻。

依据本发明的第三方面，提供了一种点火模块，应用于四缸点火变压器的发动机电子控制系统中，所述四缸点火变压器包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，所述初级绕组为仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第一端子负极、所述第二端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1负极、所述端子H2正极，使所述高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的两个气缸同时点火；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当所述储能电流被切断时，所述磁芯磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第二端子负极、所述第一端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1正极、所述端子H2负极，使所述高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸同时点火；

所述点火模块的特殊之处在于包括：前级电路(210)、功率晶体管Q3、Q4、Q5和Q6，所述前级电路包括第一输入端、第二输入端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和第六输出端，所述第三输出端、第四输出端分别连接所述功率晶体管Q3、Q4的输入端，第五输出端和第六输出端分别连接所述功率晶体管Q5和Q6的输入端，所述第一输入端接收来自发动机电子控制单元ECU的点火正时信号IGT1、所述第二输入端接收来自所述ECU的点火正时信号IGT2；当所述IGT1的前沿到来时，所述第三输出端输出高电平使所述功率晶体管Q3导通为所述第一端子提供流入电流，所述第六输出端输出高电平使所述功率晶体管Q6导通接收所述第二端子的流出电流，当所述IGT1的后沿到来时，所述第三输出端输出低电平使所述功率晶体管Q3截止、所述第六输出端输出低电平使所述功率晶体管Q6截止切断所述初级绕组电流为所述两个气缸同时点火；当所述IGT2的前沿到来时，所述第五输出端输出高电平使所述功率晶体管Q5导通为所述第二端子提供流入电流，所述第四输出端输出高电平使所述功率晶体管Q4导通接收所述第一端子的流出电流，当所述IGT2的后沿到来时，所述第五输出端输出低电平使所述功率晶体管Q5截止、所述第四输出端输出低电平使所述功率晶体管Q4截止切断所述初级绕组电流为所述另两个气缸同时点火；使所述四缸点火变压器在初级绕组仅具有两个端子情况下实现为四个气缸进行点火。

进一步的，还提供了一种点火模块，其特殊之处在于，在所述第三晶体管和所述第五晶体管的发射极分别串联有二极管。

进一步的，还提供了一种点火模块，其特殊之处在于，所述前级电路包括比较器A1、A2、A3和A4，所述比较器A1、A4的同相输入端相连接作为所述第一输入端，所述比较器A2、A3的同相输入端相连接作为所述第二输入端，所述比较器A1、A2、A3和A4的反相输入端相连接于一基准电压值(Vref0)，所述比较器A1的输出端作为所述第三输出端用于连接所述功率晶体管Q3输入端，所述比较器A2的输出端作为所述第四输出端用于连接所述功率晶体管Q4输入端，所述比较器A3的输出端作为所述第五输出端用于连接所述功率晶体管Q5输入端，所述比较器A4的输出端作为所述第六输出端用于连接所述功率晶体管Q6输入端。

依据本发明的第四方面，提供了一种电子点火系统，应用于四缸发动机电子控制系统中，所述电子点火系统包括发动机曲轴转速传感器CKP、气缸位置传感器CMP、电控单元ECU、火花塞，其特殊之处在于还包括本发明第一方面所述的四缸点火变压器和第三方面所述的点火模块。

本发明的有益效果是：①采用只有一个初级绕组和一个初级绕组的点火变压器，简化了点火线圈的结构；②使点火线圈初级绕组环绕直径变细，有利于提高磁芯磁通密度；③高磁通密度有利于提高磁极点火能量、改善发动机燃烧过程；④简化生产工艺、节省铜材、降低铜损；节省成本。

附图说明

图1是现有技术的初级电流截止时次级高压跳火电流路径电路原理示意图之一，

图2是现有技术的初级电流截止时次级高压跳火电流路径电路原理示意图之二，

图3是现有技术的二极管分电的具有两个初级绕组的点火变压器控制系统电路结构示意图，

图4是本发明实施方式提供的一种仅有双端初级绕组的四缸点火变压器、点火模块和系统电路结构示意图，

图5是图4所示系统电路工作于IGT1的高电平时期初级电流导通(t1-t2)电流路径示意图，

图6是图4所示系统电路工作于IGT1的下降沿t2时刻初级电流切断时刻跳火电流路径示意图，

图7是图4所示系统电路工作于IGT2的高电平时期初级电流导通阶段(t3-t4)电流路径示意图，

图8是图4所示系统电路工作于IGT2的下降沿t4时刻初级电流切断时刻跳火电流路径示意图，

图9是本发明实施方式提供的一种第三晶体管和所述第五晶体管的发射极分别串联有二极管的点火模块、点火线圈和控制系统电路结构示意图，

图10是本发明实施方式提供的一种点火模块内部构成、点火线圈和控制系统示意图。

具体实施方式

为了满足先进汽车制造业的技术需要，优化汽车发动机电子点火系统结构与性能，降低制造成本、提高可靠性、减少铜损和电磁干扰与磁场泄露、、减少发热提高点火系统运行可靠性和使用寿命，本发明创造性地首次提出仅用一个初级绕组和一个次级绕组的点火变压器为四缸发动机进行二极管配电点火技术发明思路，以此为基础提供了一种(仅有双端初级绕组的)四缸点火变压器、点火模块和系统。

第一方面，本发明实施方式提供了一种仅有双端初级绕组的四缸点火变压器。

实施例1

这种点火变压器应用于四缸发动机电子控制系统中，如图4所示，包括初级绕组L1、次级绕组L2、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，初级绕组和次级绕组相互绝缘且均绕置于磁芯上(图中用L1、L2之间的实线表示磁芯)，次级绕组具有两个端子H1和H2，端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，

初级绕组为仅具有两个端子，两个端子分别为第一端子(图4中用K1表示)和第二端子(用K2表示)，

如图5所示，当初级绕组的外部电源提供的电流经第一端子流入、经第二端子流出时，初级绕组为磁芯储能，这个电流是通过点火模块220中的功率晶体管Q3导通、Q4截止且Q5截止、Q6导通实现的，作为后级电路的功率晶体管Q3、Q4、Q5、Q6的导通与截止是受点火模块内的前级电路210来控制的，前级电路210接收来自发动机电子控制单元ECU输出的点火脉冲信号IGT1、IGT2，并将这两路IGT信号进行预激励放大再分配给上述四个功率晶体管的基极(如采用场效应管则为栅极)。

如图6所示，当点火变压器200(俗称点火线圈)的初级绕组中这一方向的储能电流被切断时(可以通过Q3、Q6的截止实现)，储藏在磁芯的磁能释放，初级绕组感生电动势方向为第一端子K1负极、第二端子K2正极，根据图6所示黑点标识的同名端绕向关系，同时次级绕组感生的高压感生电动势方向为端子H1负极、端子H2正极，该方向为H1负极、H2正极的感应高压使高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，为车辆发动机的#2和#3两个气缸同时点火。

如图7所示，当ECU根据CKP和CMP等传感器信号计算出来的点火脉冲经前级电路210使功率晶体管Q3截止、Q4导通、Q5导通、Q6截止时，初级绕组的电流经第二端子K2流入、经第一端子K1流出使其为磁芯反向储能(即磁力线方向与前述储能方向相反、N-S极对调)。

如图8所示，当初级绕组的储能电流受控于Q4、Q5的控制而被切断时，磁芯磁能释放，初级绕组感生电动势方向为第二端子K2负极、第一端子K1正极，同时根据同名端关系，次级绕组的高压感生电动势方向为端子H1正极、端子H2负极，使高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸即#、1#4气缸同时点火；

通过上述阐述可知，仅具有两个端子的单一初级绕组L1的点火变压器就可以实现为四个气缸进行二极管配电方式的高压点火，L1可以采用单股漆包线绕制，和背景技术中的双绕组初级相比，省略一个同匝数的绕组L2，节省铜材，减小了初级绕组环绕直径(非指线径)，增大了创新磁密，有利于通过提高△φ/△t来提高点火能量，因此绕制在初级绕组绝缘层之外的次级绕组环绕直径也减小，同样节省次级绕组用铜量、减小漏感和磁辐射干扰、缩小体积、降低工艺成本。当然L1可以采取多股漆包线并绕的方式以改善瞬态响应，但仍旧属于仅具有两个端子的初级绕组。

第二方面，提供了一种仅有双端初级绕组的四缸点火变压器的初级电流配置方法。

实施例2

这种控制方法应用于四缸发动机电子控制系统，参阅图4、5、6、7和图8，包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，初级绕组和次级绕组相互绝缘且均绕置于磁芯上，次级绕组具有两个端子H1和H2，端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，：

点火线圈仅设置具有两个端子的初级绕组，两个端子分别为第一端子K1和第二端子K2，

①2、3缸初级电流配置方法：初级绕组的外部电源提供的电流经第一端子流入、经第二端子流出，使初级绕组为磁芯储能，当储能电流被切断时，磁芯的磁能释放，使次级绕组感生的高压感生电动势经高压二极管D2、D3为车辆发动机的两个气缸同时点火；

②1、4缸初级电流配置方法：初级绕组的外部电源提供的电流经第二端子流入、经第一端子流出，使初级绕组为磁芯反向储能，当储能电流被切断时，磁芯的磁能释放，使次级绕组感生的高压感生电动势经高压二极管D1、D4为车辆发动机的另两个气缸同时点火。

需要进一步说明的是，可以对点火线圈初级绕组的电流最大值进行限制，由此，发明人提出了一种初级电流配置方法，具体如下①与②的阐述：

①对方向为流向第一端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内，如按照14v供电的小型车辆点火系为例，初级电流最大值限制在6.5安培，以防止点火线圈初级在储能时电流过大发热过多，因为一般双缸同时点火系统点火线圈初级绕组直流电阻在0.4～1.2欧姆范围，14V供电点火线圈电流最大值可达10A以上，甚至达到30A，过大电流将对点火模块功率管以及点火线圈产生危害，传统技术中也具有这方面的恒流控制功能，因此本发明实施例对于恒流限流具体电路未予赘述。本实施例提出的这一方法是流入初级绕组的电流被限制为恒流数值。

②对方向为第二端子流出的电流进行切断时机控制，切断时机为适宜于点火所在两个气缸的点火正时时刻；也就是点火时刻受初级电流流出端子的外部电路进行控制，综合所述①和②，简单阐述为流入端子的外电路恒流控制、流出端子的外电路跳火控制。

或者可以采用另一种初级电流配置方法，这一方法是流出初级绕组的电流被限制为恒流数值，具体如下③与④的阐述：

③对方向为流向第二端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内；

④对方向为第一端子流出的电流进行切断时机控制，切断时机为适宜于点火所在的另两个气缸的点火正时时刻。综合所述③和④，简单阐述为流出端子的外电路恒流控制、流入端子的外电路跳火控制。

第三方面，本发明实施方式提供了一种点火模块。

实施例3

这种点火模块应用于仅有双端初级绕组的四缸点火变压器的发动机电子控制系统中，参阅图4、5、6、7和图8，仅有双端的初级绕组的四缸点火变压器包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，初级绕组和次级绕组相互绝缘且均绕置于磁芯上，次级绕组具有两个端子H1和H2，端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，初级绕组为仅具有两个端子，两个端子分别为第一端子和第二端子；

当初级绕组的外部电源提供的电流经第一端子流入、经第二端子流出时，初级绕组为磁芯储能，当储能电流被切断时，磁芯的磁能释放，初级绕组感生电动势方向为第一端子负极、第二端子正极，同时次级绕组感生的高压感生电动势方向为端子H1负极、端子H2正极，使高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，次级绕组感生的高压为车辆发动机的两个气缸同时点火；

当初级绕组的外部电源提供的电流经第二端子流入、经第一端子流出时，初级绕组为磁芯反向储能，当储能电流被切断时，磁芯磁能释放，初级绕组感生电动势方向为第二端子负极、第一端子正极，同时次级绕组感生的高压感生电动势方向为端子H1正极、端子H2负极，使高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸同时点火；

点火模块的内部包括：前级电路(210)、功率晶体管Q3、Q4、Q5和Q6，前级电路包括第一输入端、第二输入端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和第六输出端，第三输出端、第四输出端分别连接功率晶体管Q3、Q4的输入端，第五输出端和第六输出端分别连接功率晶体管Q5和Q6的输入端，第一输入端接收来自发动机电子控制单元ECU的点火正时信号IGT1、第二输入端接收来自ECU的点火正时信号IGT2；当IGT1的前沿到来时，第三输出端输出高电平使功率晶体管Q3导通为第一端子提供流入电流，第六输出端输出高电平使功率晶体管Q6导通接收第二端子的流出电流，当IGT1的后沿到来时，第三输出端输出低电平使功率晶体管Q3截止、第六输出端输出低电平使功率晶体管Q6截止切断初级绕组电流为两个气缸同时点火；当IGT2的前沿到来时，第五输出端输出高电平使功率晶体管Q5导通为第二端子提供流入电流，第四输出端输出高电平使功率晶体管Q4导通接收第一端子的流出电流，当IGT2的后沿到来时，第五输出端输出低电平使功率晶体管Q5截止、第四输出端输出低电平使功率晶体管Q4截止切断初级绕组电流为另两个气缸同时点火；使四缸点火变压器在初级绕组仅具有两个端子情况下实现为四个气缸进行点火。

实施例4

如图9所示，本实施例提供了一种改进型点火模块，在第三晶体管Q3和第五晶体管Q5的发射极分别串联有二极管D5和D6，当初级绕组上产生如图9所示箭头方向的自感电动势时，因Q4、Q6已经截止能够承受较高的反峰电压值，但Q3、Q5的E-C极间、E-B极间一般耐受电压较低，为提高可靠性串入二极管后，由二极管D5、D6承受反向电压值，有效保护Q3、Q5。需要说明的是，电子芯片行业的进步对于批量生产的电子模块，其内部电路增设两只三极管即二极管，成本增加量忽微。

实施例5

本实施例提供了一种点火模块的内部电路构成方式，如图10所示，前级电路包括比较器A1、A2、A3和A4，比较器A1、A4的同相输入端相连接作为点火模块的第一输入端，用于接收来自ECU的点火脉冲IGT1。比较器A2、A3的同相输入端相连接作为点火模块第二输入端，用于接收来自ECU的点火脉冲IGT2。比较器A1、A2、A3和A4的反相输入端相连接于一基准电压值(Vref0)，比较器A1的输出端作为点火模块的第三输出端用于连接功率晶体管Q3输入端，比较器A2的输出端作为点火模块的第四输出端用于连接功率晶体管Q4输入端，比较器A3的输出端作为第五输出端用于连接功率晶体管Q5输入端，比较器A4的输出端作为第六输出端用于连接功率晶体管Q6输入端。

当IGT1为高电平时，IGT2为低电平，Q4、Q5截止。ITG1的高电平高于基准电压Vref0电压值，比较器A1、A4输出高电平，使Q3、Q6导通，产生如图箭头所示的初级储能电流方向。当IGT1脉冲后沿到来时，Q3、Q6截止，使#2、#3缸跳火。

当IGT2为高电平时，IGT1为低电平，Q3、Q6截止。ITG/2的高电平高于基准电压Vref0电压值，比较器A2、A3输出高电平，使Q4、Q5导通，接通初级储能电流方向。当IGT2脉冲后沿到来时，Q4、Q5截止，使#2、#3缸跳火。

第四方面，还提供了一种电子点火系统。

实施例6

如图9所示，结合上述个实施例的描述，可以理解本发明所涉及的该点火系统能够应用于四缸发动机电子控制系统中，电子点火系统包括发动机曲轴转速传感器CKP、气缸位置传感器CMP、电控单元ECU、火花塞，还包括本发明第一方面阐述的仅有双端初级绕组的四缸点火变压器和实施例4阐述的点火模块。

并且可以了解本发明技术方案的有益效果，采用只有一个初级绕组和一个初级绕组的点火变压器，简化了点火线圈的结构；可以使点火线圈初级绕组环绕直径变细，有利于提高磁芯磁通密度；较高的磁通密度有利于提高磁极点火能量、改善发动机燃烧过程；还简化了生产工艺、节省铜材、降低铜损；节省生产成本。本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，不是对本发明的限制，通过等同代换及非创造性劳动所得到的其他实施例或其他组合所得到的实施例均落入本发明保护范围，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种四缸点火变压器，应用于发动机电子控制系统，包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，其特征在于：

所述初级绕组为仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子，

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯储能，当储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第一端子负极、所述第二端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1负极、所述端子H2正极，使所述高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的两个气缸同时点火；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当储能电流被切断时，所述磁芯磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第二端子负极、所述第一端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1正极、所述端子H2负极，使所述高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸同时点火；

使所述四缸点火变压器在初级绕组仅具有两个端子情况下实现为四个气缸进行点火。

2.一种四缸点火变压器的初级电流配置方法，应用于发动机电子控制系统，包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，其特征在于：

所述初级绕组仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子，

①2、3缸初级电流配置方法：所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出，使所述初级绕组为所述磁芯储能，当储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，使所述次级绕组感生的高压感生电动势经所述高压二极管D2、D3为车辆发动机的两个气缸同时点火；

②1、4缸初级电流配置方法：所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出，使所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，使所述次级绕组感生的高压感生电动势经所述高压二极管D1、D4为车辆发动机的另两个气缸同时点火。

3.根据权利要求2所述的四缸点火变压器的初级电流配置方法，其特征在于：

①对方向为流向所述第一端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使所述初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内；

②对方向为所述第二端子流出的电流进行切断时机控制，所述切断时机为适宜于点火所在两个气缸的点火正时时刻；

③对方向为流向所述第二端子的外部电源提供的电流进行限流控制，使所述初级电流的最大值被限定在防止过流的安全范围以内；

④对方向为所述第一端子流出的电流进行切断时机控制，所述切断时机为适宜于点火所在的所述另两个气缸的点火正时时刻。

4.一种点火模块，应用于四缸点火变压器的发动机电子控制系统中，所述四缸点火变压器包括初级绕组、次级绕组、磁芯和四个高压二极管D1、D2、D3、D4，所述初级绕组和所述次级绕组相互绝缘且均绕置于所述磁芯上，所述次级绕组具有两个端子H1和H2，所述端子H2同时连接高压二极管D1负极和D2正极、所述端子H1同时连接高压二极管D3负极和D4正极，所述初级绕组为仅具有两个端子，所述两个端子分别为第一端子和第二端子；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第一端子流入、经所述第二端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯储能，当储能电流被切断时，所述磁芯的磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第一端子负极、所述第二端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1负极、所述端子H2正极，使所述高压二极管D2、D3导通、D1、D4截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的两个气缸同时点火；

当所述初级绕组的外部电源提供的电流经所述第二端子流入、经所述第一端子流出时，所述初级绕组为所述磁芯反向储能，当储能电流被切断时，所述磁芯磁能释放，所述初级绕组感生电动势方向为所述第二端子负极、所述第一端子正极，同时所述次级绕组感生的高压感生电动势方向为所述端子H1正极、所述端子H2负极，使所述高压二极管D1、D4导通、D2、D3截止，所述次级绕组感生的高压为车辆发动机的另两个气缸同时点火；

其特征在于，所述点火模块包括：前级电路(210)、功率晶体管Q3、Q4、Q5和Q6，所述前级电路包括第一输入端、第二输入端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和第六输出端，所述第三输出端、第四输出端分别连接所述功率晶体管Q3、Q4的输入端，第五输出端和第六输出端分别连接所述功率晶体管Q5和Q6的输入端，所述第一输入端接收来自发动机电子控制单元ECU的点火正时信号IGT1、所述第二输入端接收来自所述ECU的点火正时信号IGT2；当所述IGT1的前沿到来时，所述第三输出端输出高电平使所述功率晶体管Q3导通为所述第一端子提供流入电流，所述第六输出端输出高电平使所述功率晶体管Q6导通接收所述第二端子的流出电流，当所述IGT1的后沿到来时，所述第三输出端输出低电平使所述功率晶体管Q3截止、所述第六输出端输出低电平使所述功率晶体管Q6截止切断所述初级绕组电流为所述两个气缸同时点火；当所述IGT2的前沿到来时，所述第五输出端输出高电平使所述功率晶体管Q5导通为所述第二端子提供流入电流，所述第四输出端输出高电平使所述功率晶体管Q4导通接收所述第一端子的流出电流，当所述IGT2的后沿到来时，所述第五输出端输出低电平使所述功率晶体管Q5截止、所述第四输出端输出低电平使所述功率晶体管Q4截止切断所述初级绕组电流为所述另两个气缸同时点火；使所述四缸点火变压器在初级绕组仅具有两个端子情况下实现为四个气缸进行点火。

5.根据权利要求4所述的点火模块，其特征在于，在所述功率晶体管Q3和所述功率晶体管Q5的发射极分别串联有二极管。

6.根据权利要求4所述的点火模块，其特征在于，所述前级电路包括比较器A1、A2、A3和A4，所述比较器A1、A4的同相输入端相连接作为所述第一输入端，所述比较器A2、A3的同相输入端相连接作为所述第二输入端，所述比较器A1、A2、A3和A4的反相输入端相连接于一基准电压值(Vref0)，所述比较器A1的输出端作为所述第三输出端用于连接所述功率晶体管Q3输入端，所述比较器A2的输出端作为所述第四输出端用于连接所述功率晶体管Q4输入端，所述比较器A3的输出端作为所述第五输出端用于连接所述功率晶体管Q5输入端，所述比较器A4的输出端作为所述第六输出端用于连接所述功率晶体管Q6输入端。

7.一种电子点火系统，应用于四缸发动机电子控制系统中，所述电子点火系统包括发动机曲轴转速传感器CKP、气缸位置传感器CMP、电控单元ECU、火花塞，其特征在于还包括权利要求1所述的四缸点火变压器和权利要求6所述的点火模块。

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