CN1138063C - 多火花点火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够产生多个火花并延长点火时间使混合气充分燃烧的系统，其特征在于所采用的振动电路，在引擎起动时，因白金开合所产生跳火电压，所述的振动电路便开始不停的开合，相等于白金的开关作用，因而使火花不停的跳着，直至白金关闭为止，本发明所述的多火花点火系统能够有效地提高燃烧效率，节约燃油，并能较明显降低污染物排放，提高点火器的使用寿命。

Description

多火花点火系统

技术领域

本发明涉及的是一种多火花点火系统及点火器，具体地讲，本发明涉及的是一种能够产生多个火花并延长点火时间使混合气充分燃烧的系统及多火花点火器。

背景技术

点火系统对点燃式发动机来说是非常重要的，目前的点火系统每次点火只能产生一个火花，而要成功地点燃混合气，还取决于燃烧室中的油气混合比等多种因素，然而，气缸中油气混合情况会随引擎本身的温度及环境变化等因素而产生差异，因此，无论引擎的设计多么先进，目前采用的点火系统不能保证在任何情况下都会适时顺利点火。

多火花点火系统是针对上述问题，为弥补普通点火系统点火之不足而设计的，该系统无需作大的改装即可方便地安装在大多数车辆的发动机点火系统上(参见附图1)。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够产生多个火花并延长点火时间的系统和及多火点火器。

为实现上述目的，本发明采用了振荡电路，当引擎起动时，因白金开合所产生跳火电压，所述的振荡电路便开始不停的开合，相等于白金的开关作用，因而使火花不停地跳着，直至白金关闭为止。

具体技术方案是：一种多火花点火系统及点火器，包括电源开关，白金点火开关或全电子点火器和高压线圈，其特征在于它还包括一可使点火期中有多个火花发生的由振荡电路组成的多火花点火器，其一端连接在电源开关与高压线圈之间的线路上，与高压线圈的正极相连，其另一端连接在高压线圈与白金点火开关或全电子点火器之间的线路上，与高压线圈的负极相连，多个火花展现的总的时间至少为40微秒，其上限是一个燃烧过程所需要的时间的4/5。

所述组成多火花点火器的振荡电路包括一晶体管，一振荡晶体管，一开关晶体管，所述的晶体管的发射极依次通过电阻和二极管与高压线圈的正极相连，基极依次通过电阻和二极管与线圈电源的负极相连，集电极通过串联的电阻和电阻与振荡晶体管的基极相连，所述电阻与晶体管的基极之间电阻的一端相连，电阻的另一端接地，所述电阻、电阻的接点与地之间接有二极管；振荡晶体管的集电极通过电阻和二极管与高压线圈的正极相连，发射极接地，在电阻与振荡晶体管的基极之间接有相互并联的电容和电阻的一端，电容和电阻的另一端接地，所述电容与电阻的相交点与地线之间依次串联电阻、电阻、电阻，所述电阻与电阻的相交点接开关晶体管的基极；开关晶体管的集电极高压线圈的负极，发射极接地，在开关晶体管的集电极与发射极之间接有并联的电容和二极管。

附图说明

下面是附图说明，通过附图说明并结合以下的详细描述，可以更清楚地理解本发明所述的方案，其中：

附图1是多火花点火器的安装接线图；

附图2是本发明所述的多火花点火器的跳火情况；

附图3是本发明所述的多火花点火器的点火电压波形；

附图4是本发明所述多火花点火器中的振荡电路图。

附图中：

1.是电源开关，                  2.是多火花点火器，

3.白金点火开关或全电子点火器，  4.是高压线圈，

5.是白金点火器开启的时间区域，

6.是白金点火器的关闭区域，

7.是白金点火器开启所产生的跳火电压，

8.是多火花点火器所产生的跳火电压。

具体实施方式

下面是对本发明的详细描述：如图1至图4所示，本发明是一种多火花点火系统及点火器，包括电源开关1，白金点火开关或全电子点火器3和高压线圈4，其特征在于它还包括一可使点火期中有多个火花发生的由振荡电路组成的多火花点火器2，其一端连接在电源开关1与高压线圈4之间的线路上，与高压线圈的正极VCC相连，其另一端连接在高压线圈4与白金点火开关或全电子点火器3之间的线路上，与高压线圈4的负极相连，多个火花展现的总的时间至少为40微秒，其上限是一个燃烧过程所需要的时间的4/5。

所述组成多火花点火器2的振荡电路包括一晶体管TR1，一振荡晶体管TR2，一开关晶体管TR3，所述的晶体管TR1的发射极依次通过电阻R4和二极管D1与高压线圈的正极VCC相连，基极依次通过电阻R2和二极管D2与线圈电源的负极相连，集电极通过串联的电阻R5和电阻R6与振荡晶体管TR2的基极相连，所述电阻R2与晶体管TR1的基极之间电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端接地，所述电阻R5、电阻R6的接点与地之间接有二极管D2；振荡晶体管TR2的集电极通过电阻R1和二极管D1与高压线圈的正极VCC相连，发射极接地，在电阻R6与振荡晶体管TR2的基极之间接有相互并联的电容C2和电阻R8的一端，电容C2和电阻R8的另一端接地，所述电容C2与电阻R8的相交点A与地线之间依次串联电阻R7、电阻R9、电阻R10，所述电阻R9与电阻R10的相交点B接开关晶体管TR3的基极；开关晶体管TR3的集电极高压线圈的负极，发射极接地，在开关晶体管TR3的集电极与发射极之间接有并联的电容C3和二极管D3。

有关燃烧的研究指出，从火花塞跳火到使燃烧室中混合气燃烧并形成具有传播能力的火焰，这个过程大致分为两个阶段。在火花塞跳火时，产生火花的局部区域中混合气被加热，开始发火反应，经过一定的时间，形成火焰中心，这是第一阶段，称为着火延迟期；第二阶段，火焰中心进一步发展，直到一定程度，就形成可以传播的火焰。

因此，为了点火成功，第一，必须供给形成火焰中心所必需的能量；第二，必须补充使火焰中心发展到一定大小所必需的能量。后一条件如不能得到满足，则一度产生的火焰中心就会熄灭，以致不能点火。

本发明所述的多火花点火系统就是通过充分满足这两个条件，特别是第二条的要求来克服普通点火系统的不足，实现高效点火的。

见附图3所示的放电系统的输出波形，在现有技术采用的点火系统产生的点火电压后紧接着由多火花系统产生的呈周期性衰减的点火电压。它们使点火期中有多个火花发生，从而增强了形成火焰中心的能量，使混合气有更好的机会被点燃；同时因为电弧能量连续重复使火焰中心发展所需能量也得到了充分满足，保证火焰中心能迅速发展可以传播的火焰。因而大大提高了点火的成功率和混合气燃烧速率。

此外，研究指出，现有技术的点火器在点火至点火器本身火花熄灭约需要32微秒，而一般四冲程汽油发动机气缸内燃料完全燃烧所需的火花延续时间应不小于400微秒。

而本发明所述的多火花点火系统发挥其连续点火功能，完全能达到，甚至大于400微秒，从而使混合气的燃烧趋于完全。这一点还使该系统对油气比，点火提前角，火花塞间隙等因素的变化有好的适应性，在条件变化时仍能保证顺利点火。

点火系统对引擎来说是非常重要的。目前采用的点火系统只有一次跳火功能，只有油气混合比达到一定的数量时才能实现点火燃烧。然而，气缸中的油气混合情况会随引擎本身的温度及环境变化而产生差异，因此，无论引擎的设计多么先进，也不能保证在任何情况下都会顺利点火。

本发明提出的多火花点火系统针对上述问题，弥补普通点火系统点火之不足而设计的。该系统可简单地安装在大多数车辆的引擎点火系统上，使原来的单一跳火次数变为多火花点火，从而增强点火功能，引擎可以在不同的油气混合比下点火，燃烧更为快速均匀。

引擎气缸内之混合气的点燃依靠传导形成扩散燃烧，采用目前的点火系统，由于前述原因，在引擎高速运转下，气缸内有部分混合气还未来得及燃烧即被压排出燃烧室外，造成燃油浪费、马力不足，并引起环境污染。

采用本发明所述的多火花点火系统，由于点火强度大，进入气缸的混合气体在压缩过程中会产生旋涡状混动，多火花系统发挥连续点火功能，产生多头点燃混合气，从而增强点燃效果，使混合气燃烧趋于完全，节约能源，减少污染物排放。

实施例一

在本实施例中，采用了如附图1所示的接线方式，其中，点火器中所采用的振荡电路可以采用现有技术中的一种，与现有技术不同的是，该振荡电路应该使点火器产生如附图3所述的呈周期性衰减的点火电压，当电源接通后，白金点火器的点火电压约5-10KV，无论白金是在处于开启或是接合，由于高压线负极还没有因白金开合而产生的高压跳火现象；相应的多火花点火器不进行跳火。

当引擎起动时，因白金开合所产生的跳火电压使多火花点火器所组成振动电路开始不停地开合，相等于白金的开关作用，因而使火花不停的跳着，直至白金关闭为止，使用电子点火系统的原理也一样。

其中，本实施例中，所述的呈衰减跳火电压在不小于50微秒的时间内进行，其上限是一个燃烧过程的4/5时间。

实施例二

本实施例主要是对上述实施例一的多火花点火器进行试验和检测的结果，其中：

试验设备包括：

1.解放CA-10C型汽油发动机     青岛发动机厂

2.D350水力测功器             长春汽车研究所

3.LYS-101型数字油耗计        天津压力表厂

4.排气温度表XCZ-101 0-80℃   上海自动化仪表六厂

5.温度计WTZ-280 0-120℃      南阳市仪表厂

6.干温球温度计

7.大气压力计                 长春气象仪器厂

8.XD-1数字转速表             上海兴达数字仪表厂

试验系统与试验结果如下：

分别测取CA-10C汽油机原机状态与加装本发明所述多火花点火系统后1200转/分的负荷特性试验。

1.原机状态：发动机不做任何改动，且保持最佳工作状态，使用原点火装置。火花塞间隙为标准的0.8mm。

2.加装本发明多火花点火系统，发动机保持原机状态，试验数据。

3.加装本发明多火花点火系统，调整火花间隙及混合气浓度；火花塞间隙由0.8mm调至1.1mm；化油器主油针由原机状态向里旋入口3/4圈。

以上三种不同状态下的1200转/分负荷特性试验曲线以及油耗对比情况得出如下结论：

本发明所述的多火花点火系统在汽油机上的安装和使用的试验结果表明：各对应的测试工况点均不同程度的节油效果。加装本发明所述的点火器后，发动机不做任何调整，试验的最高节油率为3.5％，平均节油率为1.79％。加装本发明所述的多火花点火器后，并且对发动机做适当调整后试验的最高节油率为7.8％，平均节油率为3.86％。

实施例三

在本实施例中，其他与实施例1相同，所不同的是点火器中所采用的振荡电路如附图4所示，当电源接通后，无论白金是在处于开启或是接合状态，由于高压线负极还没有因白金开合而产生的高压跳火现象，令R3的负极偏压已可使TR1导通，从而使TR2也一起导通，TR3的B脚便会长期处于低电压，因此，多火花点火器不会起跳火作用。

当引擎起动时，因白金开合所产生的跳火电压进入多火花点火器的D2，及经过R2是TR1开路，TR2及TR3所组成的振荡电路便开始不停的开合，相等于白金的开关作用，因而使火花不停地跳着，直至白金关闭为止。

其中，在本实施例中，所述的衰减的跳火电压在不小于100微秒的时间内进行，其上限是一个燃烧过程所需要时间的3/4。

实施例四

本实施例的其他与实施例三相同，所不同的是，在本实施例中，所述的呈衰减的跳火电压在不小于400微秒的时间内进行，其上限是一个燃烧过程所需要时间的2/3。

本发明所述的多火花点火系统及多火花点火器具有下列优点：

1.能有效地提高燃烧效率，节约燃油；

2.能较明显降低污染物排放；

3.能增强混合气体的燃烧爆炸力，提高引擎功率；

4.由于混合气燃烧较完全，可以减少气缸内的积炭，从而提高引擎的使用寿命；

5.点火强度大，起动容易。还可节省起动电源的电能，提高使用寿命。

Claims (4)

1.一种多火花点火系统，包括电源开关(1)，白金点火开关或全电子点火器(3)和高压线圈(4)，其特征在于它还包括一可使点火期中有多个火花发生的由振荡电路组成的多火花点火器(2)，其一端连接在电源开关(1)与高压线圈(4)之间的线路上，与高压线圈的正极(VCC)相连，其另一端连接在高压线圈(4)与白金点火开关或全电子点火器(3)之间的线路上，与高压线圈(4)的负极相连，多个火花展现的总的时间至少为40微秒，其上限是一个燃烧过程所需要的时间的4/5。

2.根据权利要求1所述的一种多火花点火系统，其特征在于：所述组成多火花点火器(2)的振荡电路包括一晶体管(TR1)，一振荡晶体管(TR2)，一开关晶体管(TR3)，所述的晶体管(TR1)的发射极依次通过电阻(R4)和二极管(D1)与高压线圈的正极(VCC)相连，基极依次通过电阻(R2)和二极管(D2)与线圈电源的负极相连，集电极通过串联的电阻(R5)和电阻(R6)与振荡晶体管(TR2)的基极相连，所述电阻(R2)与晶体管(TR1)的基极之间电阻(R3)的一端相连，电阻(R3)的另一端接地，所述电阻(R5)、电阻(R6)的接点与地之间接有二极管(D2)；振荡晶体管(TR2)的集电极通过电阻(R1)和二极管(D1)与高压线圈的正极(VCC)相连，发射极接地，在电阻(R6)与振荡晶体管(TR2)的基极之间接有相互并联的电容(C2)和电阻(R8)的一端，电容(C2)和电阻(R8)的另一端接地，所述电容(C2)与电阻(R8)的相交点(A)与地线之间依次串联电阻(R7)、电阻(R9)、电阻(R10)，所述电阻(R9)与电阻(R10)的相交点(B)接开关晶体管(TR3)的基极；开关晶体管(TR3)的集电极高压线圈的负极，发射极接地，在开关晶体管(TR3)的集电极与发射极之间接有并联的电容(C3)和二极管(D3)。

3.根据权利要求1所述的多火花点火系统，其特征在于所述的多个火花展现的总的时间至少为100微秒，其上限是一个燃烧过程所需要的时间的3/4。

4.根据权利要求1所述的多火花点火系统，其特征在于所述的多个火花展现的总的时间至少为400微秒，其上限是一个燃烧过程所需要的时间的2/3。

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