CN116829826A - 一种及时传递能量的双能量点火系统及其方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于汽车工业的点火系统。该系统包括用于引发火花的高电压源以及用于向火花添加附加能量的低电压源，并且在引发火花以及向火花添加额外能量的同时导通变压器的初级绕组。使用具有高电压次级绕组的变压器来实现这种高能量点火系统。使用采用变压器的电容式输送系统和电感式输送系统来产生火花以及添加额外能量。还公开了不同的产生高电压的方式。还公开了单开关方法和两开关方法以及多开关方法。还公开了电流受控火花产生方法和多脉冲方法。在初级接通时，该系统高效地输送更多能量，且变压器更小，电流上升更快。

Description

一种及时传递能量的双能量点火系统及其方法

本国际申请要求于2021年2月4日在印度提交的名称为“一种及时传递能量的双能量点火系统及其方法(A DUAL ENERGY IGNITION SYSTEM WITH ON TIME ENERGY TRANSFERAND A METHOD THEREOF)”的专利申请案编号为202141004686号的专利申请案的优先权。

技术领域

本公开的实施例涉及使用火花塞中的两个能量源产生高能火花的工业和汽车行业，并且更具体地涉及在汽车中用于向火花塞输送额外能量以便实现更好的燃烧的点火系统。

背景技术

在汽车中，电点火系统用于点燃燃料-空气混合物。这会点燃空气-燃料混合物并且在气缸中产生动力。为了实现良好的完全燃烧，必须要有高品质的火花。对于火花而言，火花中的电流的大小以及电流的持续时间至关重要。大火花电流和持久的火花持续时间实现良好的燃烧。为了产生跨过火花间隙的火花，我们必须向火花间隙供应高电压。在传统的系统中，使用高压变压器从电池等低直流电压电源获得高电压。为了产生高电压，使用开关对变压器的低电压初级进行感应充电，然后断开开关以在次级中产生高电压。较高的变压器匝数比在火花塞中产生高电压火花，但仅产生非常小的电流。早前提出，增加双火花源点火系统的电流。在这种情况下，两个变压器连同两个开关能量源一起使用。在这种情况下，使用第一电路和第一变压器，引发高电压小电流火花。然后，通过使用第二电路和第二变压器，将低电压和大电流泵送到已经引发的火花中。然而，这种方法需要有两个变压器和两个电子电路。两个电路增加了成本和额外的功率消耗。同时，还需要有额外的二极管将火花塞上的两个电流组合起来。

在一些现有的点火系统中，使用单个变压器和高直流电压电源集成高电压产生电路和低电压大电流产生电路。然而，在该方法中，使用与火花塞串联的控制元件在二次侧中添加与高压变压器串联的低电压源。类似地，在其它现有的点火系统中，在变压器的二次侧添加与高电压源串联的单独的直流升压源，以增加火花的功率，这导致产生额外的成本和额外的功率消耗。

因此，需要一种改进的点火系统来解决上述问题。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供一种具有双能量源的点火系统。该系统被配置为在接通时间期间使用集成方法向在内燃机中使用的点火系统产生大电流，其中，以节约成本的方式集成高电压火花引发源和低电压附加电流添加源。

本公开的另一个方面是使用具有单个初级和一个单个开关元件的一个单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，其中，放电电路布置成使得所述能量源有序地向单个变压器放电。由所述变压器本身通过附加绕组提供高能量源能量。在开关的接通时间和断开时间期间输送能量。

本公开的又另一方面是使用具有两个初级和一个单个开关元件的一个单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，其中，在所述变压器中以一个源不会干扰另一个源的方式进行缠绕。该变压器的一个绕组可用于通过使电容器放电或向其施加电压来引发火花，而变压器的另一个绕组可用于通过使电容器放电或向其施加电压来向火花添加附加能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器和两个开关元件来集成高电压能量源和低电压能量源，使得使用第一开关使第一电容器放电到初级以引发火花，并且使用第二开关使第二电容器放电到相同初级以向火花添加附加能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器和两个开关元件来集成高电压能量源和低电压能量源，使得第一开关使第一电容器放电到第一初级以点燃火花，并且第二开关使第二电容器放电到第二初级以向火花添加附加能量。

本公开的又另一个方面是缠绕单个变压器的方式使得施加到一个初级的电压不会在另一个初级中产生任何磁场，并且避免它们之间发生相互作用。所述绕组拆分成两个相等的部分，并且缠绕在变压器的E-I型芯的两个外支脚上。这使得因所述绕组引起的磁通量将不会流过E-I型芯变压器的中心绕组。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器和两个开关元件集成高电压能量源和低电压能量源，使得第一开关允许电流流过以非交互方式缠绕的变压器初级以引发火花，并且第二开关允许附加电流流过第二初级以向火花添加附加能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器和两个开关元件来集成高电压能量源和低电压能量源，使得第一开关使第一电容器放电通过以非交互方式缠绕的变压器初级以引发火花，并且第二开关使第二电容器放电到第二初级以向火花添加附加能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器和两个开关元件来集成高电压能量源和低电压能量源，使得当接通第一开关时，由于施加到第一初级的电压而点燃火花，并且当接通第二开关时，由于施加到第二初级的电压而向火花输送附加能量。高电压源由在相同变压器中使用的能量回收绕组供电。能量回收还通过连接到初级的二极管来完成。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，使得当施加点火脉冲时，其在短时间内向初级施加高电压以引发火花，然后使用两个开关元件在所需的持续时间内施加低电压以向火花添加附加能量。能量回收绕组也用于向高电压源添加能量。类似地，能量回收二极管用于将回收的能量供应到高电压源。还可以限制来自高电压源的电流。可完全从回收的能量中获得用于高电压源的能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，使得当施加点火脉冲时会产生一系列脉冲，这些脉冲用于切换开关元件，使得使用四个桥接式开关在所需的持续时间内在初级两端施加正负交替的短脉冲。对于在开始时的每一个短脉冲，使用第五开关在很短的时间内将第一高电压施加到变压器初级以引发火花。短持续时间的脉冲向火花增加附加能量。能量回收二极管还可以向高电压源提供能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，使得当施加点火脉冲时会产生一系列脉冲，这些脉冲用于切换开关元件，使得使用两个推挽式开关在所需的持续时间内在初级之间施加正负交替的短脉冲。对于在开始时的每一个短脉冲，使用第三开关在很短的时间内将第一高电压施加到变压器初级以引发火花。短持续时间的脉冲向火花增加附加能量。能量回收二极管还可以向高电压源提供能量。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，使得当施加点火脉冲时，PWM IC产生一系列脉冲，这些脉冲用于切换开关元件以在火花塞处产生正极火花和负极火花。到达PWM IC的负反馈将电流保持在所需的水平。

本公开的又另一个方面是使用单个变压器来集成高电压能量源和低电压能量源，使得通过感测初级电流来通过反馈机制连续地改变施加的电压，以在火花塞中产生所需的电流波形。

根据本公开的又另一个实施例，提供了一种组装点火系统的方法。该方法包括提供高电压能量源和低电压能量源。该方法还包括提供变压器，该变压器包括初级绕组以通过开关元件集成高电压能量源和低电压能量源以产生大量的电流。该方法还包括通过放电电路使高电压能量源和低电压能量源有序地向变压器放电，其中，放电电路布置在预先限定的位置处，其中，高电压能量源由变压器通过二次绕组供电。

附图说明

将参考附图对本公开进行具体且详细的描述和解释，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的使用单个初级和两个开关元件的感应式高能量点火系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的具有两个初级绕组和两个开关元件的感应式高能量点火系统的示意图；

图3是根据本公开的一个实施例的具有单个初级和两个开关元件的电容式高能量点火系统的示意图；

图4是根据本公开的一个实施例的具有两个初级绕组和两个开关元件的电容式高能量点火系统的示意图；

图5是根据本公开的一个实施例的具有两个初级绕组的高能量点火系统的变压器缠绕细节的示意图，其中，火花引发绕组与另一个初级绕组以非交互方式缠绕的；

图6是根据本公开的一个实施例的具有两个开关元件以及以非交互方式缠绕的双初级变压器的感应式高能量点火系统的示意图；

图7是根据本公开的一个实施例的具有两个开关元件以及以非交互方式缠绕的双初级变压器的电容式高能量点火系统的示意图；

图8是根据本公开的一个实施例的具有一个开关元件和一个源的感应式高能量点火系统的示意图；

图9是根据本公开的一个实施例的具有一个开关元件和一个源的感应式高能量点火系统的示意图，该感应式高能量点火系统最初通过电阻从高电压源接收能量来供应高电压；

图10是根据本公开的一个实施例的具有两个开关元件和两个能量源的高能量点火系统的示意图，该高能量点火系统通过推挽变压器向火花输送一系列脉冲；

图11是根据本公开的一个实施例的具有四个开关元件和两个能量源的高能量点火系统的示意图，该高能量点火系统通过桥接配置向火花输送一系列脉冲；

图12是根据本公开的一个实施例的具有电流受控PWM集成电路的双源高能量点火系统的示意图，该双源高能量点火系统在火花塞处产生一系列脉冲；

图13是根据本公开的一个实施例的具有电流受控反馈系统以产生通过点火火花的恒定电流的双源高能量点火系统的示意图；

图14是根据本公开的一个实施例的具有电流反馈系统以通过改变施加的电压来保持通过火花的恒定电流的双源高能量点火系统的示意图；

图15是图1的点火系统的一个实施例的示意图，描绘了根据本公开的一个实施例的在模式-1下实际获得的图1的典型波形；并且

图16是表示根据本公开的一个实施例的用于组装点火系统的方法涉及的步骤的流程图。

此外，本领域的技术人员应理解，附图中的各个元件为简洁起见而示出，并且可能不一定按比例绘制。此外，就器件的构造而言，可以在附图中用常规符号表示器件的一个或多个部件，并且附图可以仅示出与理解本公开的实施例相关的那些特定细节，从而不使附图与本领域的技术人员显而易见的具有本文描述的有益效果的细节混淆。

具体实施方式

为了有助于理解对本公开的原理，现在将参考附图中示出的各个实施例，并且将使用特定语言来对其进行描述。然而，应当理解的是，并没有因此意在限制本公开的范围。所示系统中的这种改变和另外的修改，以及本领域的技术人员通常会想到的本公开的原理的此类另外的应用应解释为在本公开的范围内。

术语“包括”、“包含”或其任何其它变型意在涵盖非排他性包含，使得包括多个步骤的过程或方法不仅包括这些步骤，还可能包括未明确列出的或此类过程或方法固有的其它步骤。类似地，在没有更多约束的情况下，以“包括……”开头的一个或多个器件或子系统或元件或结构或部件不排除存在其它器件、子系统、元件、结构、部件、附加器件、附加子系统、附加元件、附加结构或附加部件。出现短语“在一个实施例中”、“在另一个实施例中”以及整个本说明书中的类似语言可以指但不一定均指相同的实施例。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术术语和科学术语的含义与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所提供的系统、方法和示例仅出于说明的目的而非意在限制。

在以下说明书和权利要求书中，将参考多个术语，这些术语应定义为具有以下含义。单数形式“一种”和“所述”包括复数形式，除非上下文另有明确规定。

本公开的实施例涉及一种点火系统及其方法。具有双能量源的点火系统包括高电压能量源和低电压能量源。该系统包括变压器，该变压器包括初级绕组，该初级绕组被配置为通过开关元件集成高电压能量源和低电压能量源以产生大量的电流。该系统包括放电电路，该放电电路布置在预先限定的位置处，以使高电压能量源和低电压能量源能够有序地向变压器放电，其中，高电压能量源由变压器通过次级绕组供电。

图1是根据本公开的一个实施例的使用单个初级和两个开关元件的感应式高能量点火系统(10)的示意图。直流电源(180)的正极输入端连接到开关(160)的一端。开关(160)的另一端连接到二极管(108)的阳极，并且二极管(108)的阴极连接到电容器(103)的一端。电容器(103)的另一端接地。源(180)的负极接地。二极管(108)的阴极也连接到二极管(105)的阴极。二极管(108)的阴极也连接到开关(102)的一端。开关(102)的另一端连接到电阻器(156)的一端，并且开关(170)的另一端连接到二极管(106)的阳极。电阻器(156)的另一端也连接到二极管(106)的阳极。晶体管(153)的集电极连接到开关(102)的栅极。晶体管(153)的发射极连接到齐纳二极管(154)的阴极。齐纳管(154)的阳极连接到二极管(106)的阳极。晶体管(153)的基极连接到电阻器(155)的一端。电阻器(155)的另一端连接到开关(102)的源极端。电阻器(152)的另一端连接到脉冲源(159)的一端。电阻器(152)的一端连接到晶体管(153)的集电极。脉冲源(159)的另一端连接到二极管(106)的阳极。二极管(106)的阴极连接到变压器(150)的初级绕组(110)的一端。所述初级绕组(110)的另一端连接到开关(101)的一端。开关(101)的另一端接地。开关(101)的未接地端也连接到二极管(105)的阳极。二极管(106)的阴极也连接到二极管(107)的阴极。二极管(107)的阳极连接到电容器(104)的一端。电容器(104)的另一端接地。二极管(107)的阳极也连接到直流输入源(109)的正极。源(109)的负极接地。变压器(150)的次级(109)的一端连接到火花塞(112)。火花塞(112)的另一端接地。次级(109)的另一端接地。

此外，通过使用单个变压器和两个开关，将高能量输送到火花塞(112)。在这种情况下，当开关(160)接通时，电容器(103)接收来自源(180)的能量，并且当其断开时，不接收来自源(110)的能量。在开关(160)接通或开关(160)断开的情况下，该电路均能够工作。在开关(160)接通或断开的情况下，模式-1和模式-2均能够工作。初级线圈(110)的匝数更少，而次级线圈(109)由大量匝组成。首先，同时接通开关(101、170和102)。这使得电流从高电压源(103)通过开关(102和101)流过初级(110)。正在流过初级(110)的电流感应出在次级(109)中的高电压，并且在火花塞(112)中引发火花。在非常短的时间之后，断开开关(102)。现在，低电压源(104)通过二极管(107)通过开关(101)向初级(110)输送电压。该电压感应出在次级(109)中的低电压以向火花塞(112)添加附加电流。在预先确定的时间之后，断开开关(101)。现在，存储在初级(110)中的能量通过二极管(105)返回到电容器(103)。从源(110)通过二极管(108)对电容器(103)进行充电。从低电压源(109)对电容器(104)进行充电。在接通开关(102)和开关(101)并且断开开关(170)的情况下，电路以不同于上述(称为模式-1)的电流受控方式的模式-2工作。在这种情况下，通过开关(102)的电流流过电阻器(156)并且流过开关(101)。该电流产生在电阻器(156)两端的电压。如果电阻器(156)两端的该电压超过齐纳二极管(154)的击穿电压加上晶体管(153)的基极-发射极电压，则晶体管(153)导通，并且由于晶体管(153)的集电极中存在电流，因此这降低了开关(102)的栅极处的电压。降低开关(102)的栅极电压降低了施加到变压器的初级(110)的电压。这进而降低了变压器的次级(109)中的电压，从而降低了通过火花塞(112)的电流。这样，通过开关(102)的火花引发电流导致通过火花塞(112)的最大电流受到限制。如果开关(170)闭合，那么通过火花塞(112)的电流仅受到变压器的次级(109)的漏电感和电阻以及火花塞(112)中存在的任何电阻的限制。

图2是根据本公开的一个实施例的具有两个初级绕组和两个开关元件的感应式高能量点火系统的示意图。源(216)的正极端子连接到二极管(213)的阳极。源(216)的负极端子接地。二极管(213)的阴极连接到电容器(212)的一端。电容器(212)的另一端接地。二极管(213)的阴极也连接到二极管(210)的阳极。二极管(210)的阴极连接到变压器(200)的绕组(205)的一端。绕组(205)的另一端连接到开关(201)的一端。开关(201)的另一端接地。源(215)的正极端子连接到电容器(211)的一端。电容器(211)的另一端接地。源(215)的正极端子也连接到二极管(209)的阳极。二极管(209)的阴极连接到变压器(200)的绕组(206)的一端。绕组(206)的另一端连接到开关(202)的一端。开关(202)的另一端接地。绕组(207)的一端接地，并且绕组(207)的另一端连接到二极管(208)的阳极。二极管(208)的阴极连接到二极管213的阴极。变压器(200)的绕组(203)的一端接地，并且绕组(203的另一端连接到火花塞(204)的一端。火花塞(204)的另一端接地。

此外，同时接通开关元件(201、202)。这使得电流从电容器(212)通过二极管(210)流过绕组(205)。该电容器(212)由电压源(216)充电。流过绕组(205)的电流感应出在次级绕组(203)中的高电压，并且在火花塞(204)中引发火花。在此期间，由于二极管(209)的反向偏置作用，没有电流流过绕组(206)。这是因为相应地调整了(206)和(207)的总匝数。在非常短的时间之后，断开开关(201)。此后不久，二极管(209)的反向偏置电压消失。现在电流通过二极管(209)流过绕组(206)。源(215)对电容器(211)进行充电。流过绕组(206)的电流通过绕组(203)向火花塞(204)中的火花添加附加电流。在预先确定的时间之后，也断开开关(202)。现在，存储在初级(206)中的能量通过绕组(207)和二极管(208)返回到源(212)。

图3是根据本公开的一个实施例的具有单个初级和两个开关元件的电容式高能量点火系统的示意图。源(309)的正极端子连接到二极管(308)的阳极。源(309)的负极端子接地。二极管(308)的阴极连接到开关(307)的一端。开关(307)的另一端接地。二极管(308)的阴极也连接到电容器(305)的一端。电容器(305)的另一端连接到变压器(300)的绕组(303)的一端。绕组(303)的另一端接地。源(310)的正极端子连接到二极管(311)的阳极。源(310)的负极端子接地。二极管(311)的阴极连接到电容器(304)的一端。电容器(304)的另一端连接到变压器(300)的绕组(303)的未接地端。二极管(311)的阴极也连接到开关(306)的一端，并且开关(306)的另一端接地。变压器(300)的绕组(301)的一端接地。绕组(301)的另一端连接到火花塞(302)的一端。火花塞(302)的另一端接地。

随后，初级线圈(303)的匝数更少，而次级线圈(301)由大量匝组成。首先，分别使用源(310)和源(309)通过二极管(311)和二极管(308)对电容器(304)和电容器(305)进行充电。电压源(309)和电压源(310)受到短路保护并且在短路时输送可忽略不计的电流。然后，同时接通开关(306)和开关(307)。电容器(304)两端的电压高于电容器(305)两端的压力。因此，开关(306)导通，并且开关(307)被反向偏置。因此，大电压出现在绕组(303)两端，并且这感应出在变压器(300)的次级(301)中的高电压。这在火花塞(302)中引发火花。然而，一旦电容器(304)两端的电压下降到电容器(305)的电压电平以下，开关(307)就会导通并且施加在变压器(300)的初级(303)两端的电压。这感应出在次级绕组(301)中的电压，并且向火花塞(302)中的火花添加附加能量。

图4根据本公开的一个实施例的具有两个初级绕组和两个开关元件的电容式高能量点火系统的示意图。源(415)的正极端子连接到二极管(414)的阳极。二极管(414)的阴极连接到开关(412)的一端。开关(412)的另一端接地。二极管(414)的阴极连接到电容器(410)的一端。电容器(410)的另一端连接到二极管(408)的阳极和二极管(407)的阴极。二极管(408)的另一端接地。二极管(407)的阳极连接到变压器(400)的绕组(406)的一端。绕组(406)的另一端接地。直流电源(416)的正极端子连接到二极管(413)的阳极，并且二极管(413)的阴极连接到开关(411)的一端。开关(411)的另一端接地。二极管(413)的阴极也连接到电容器(409)的一端，并且电容器(409)的另一端连接到二极管(405)的阳极以及二极管(404)的阴极。二极管(405)的阴极接地。二极管(404)的阳极连接到绕组(403)的一端。变压器(400)的绕组(403)的另一端接地。变压器(400)的绕组(401)的一端接地。绕组(401)的另一端连接到火花塞(402)的一端。火花塞(402)的另一端接地。

此外，通过使用单个变压器(400)和两个开关，将高能量输送到火花塞(402)。初级线圈(403)的匝数更少，而次级线圈(401)由大量匝组成。首先，使用源(416)通过二极管(413)和二极管(405)对电容器(409、410)进行充电。类似地，使用源(415)通过二极管(408)和二极管(414)对电容器(410)进行充电。同时接通两个开关(411)和(412)。与变压器(400)的第二初级(406)相比，第一初级(403)的匝数更少。因此，最初只有开关(411)单独导通并且向初级(403)施加电压。这是因为二极管(407)被反向偏置，而二极管(404)被正向偏置。这感应出在变压器(400)的次级(401)中的高电压，并且在火花塞(402)中产生火花。在电容器(409)两端的电压下降一段时间之后，二极管(407)被正向偏置，并且开关(412)导通。这施加在变压器(400)的绕组(406)两端的电压。在(406)两端的该电压感应出在次级(401)中的较低电压，并且向火花塞(402)上的火花添加电流。

图5是根据本公开的一个实施例的在如图6和图7所详细地示出的新配置中使用的变压器绕组细节的示意图。在这种情况下，线圈(501)缠绕在变压器铁芯(504)的中心支脚中。绕组(500)缠绕在铁芯的其中一个外支脚上。绕组(502)缠绕到另一个外支脚。高电压绕组(503)也缠绕在相同的支脚。绕组(500和502)是相等的绕组并且串联连接成使得由它们产生的磁通量不会流过变压器(504)的中心支脚。

在图6中，直流电源(611)的正极端子连接到二极管(610)的阳极。源(611)的负极端子接地。二极管(610)的阴极连接到电容器(605)的一端。电容器(605)的另一端接地。二极管(610)的阴极也连接到变压器(504)的绕组(501)的一端。绕组(501)的另一端连接到开关(603)的一端。开关(603)的另一端接地。直流电源(612)的正极端子连接到二极管(608)的阳极。直流电源(612)的负极端子接地。二极管(608)的阴极连接到电容器(607)的一端。电容器(607)的另一端接地。二极管(608)的阴极连接到绕组(500)的一端。绕组(500)的另一端连接到绕组(502)的一端。绕组(502)的另一端连接到开关(604)的一端。开关(604)的另一端接地。变压器(504)的绕组(503)的一端接地。所述绕组(503)的另一端连接到火花塞(602)的一端。火花塞(602)的另一端接地。

图6示出用于高能量点火系统的又另一种配置。这里，变压器(504)以可操作的方式连接到图6中的电路。接通开关(604)。这允许来自电容器(607)的电流流过变压器(504)的串联连接的绕组(500和502)。通过二极管(608)从源(612)对该电容器(607)进行充电。流过绕组(500和502)的电流感应出在次级绕组(503)中的高电压。但是它没有感应出在绕组(501)中的电压。该高电压在火花塞(602)中产生火花。在较短间隔之后，接通开关(603)并且断开开关(604)。这允许电流流过绕组(501)并且切断绕组(500和502)中的电流。绕组(501)中的电流由电容器(605)供应。通过二极管(610)从源(611)对电容器(605)进行充电。流过绕组(501)的电流感应出在次级(503)中的电压，并且向火花塞(602)中的火花添加电流。源(611和612)受到短路保护并且在短路期间提供可忽略不计的电流。

图7是根据本公开的一个实施例的具有两个开关元件以及以非交互方式缠绕的双初级变压器的电容式高能量点火系统的示意图。直流电源(710)的正极端子连接到二极管(711)的阳极。所述源(710)的负极端子接地。二极管(711)的阴极连接到开关(708)的一端。开关(708)的另一端接地。二极管(711)的阴极也连接到电容器(705)的一端。电容器(705)的另一端连接到二极管(713)的阳极。二极管(713)的阴极接地。二极管(713)的阳极也连接到变压器(504)的绕组(501)的一端。绕组(501)的另一端接地。源(709)的正极端子连接到二极管(712)的阳极。所述直流电源的负极端子接地。二极管(712)的阴极连接到开关(707)的一端。开关(707)的另一端接地。二极管(712)的阴极也连接到电容器(706)的一端。电容器(706)的另一端连接到二极管(714)的阳极。二极管(714)的阴极接地。二极管(714)的阳极连接到变压器(504)的绕组(500)的一端。所述绕组(500)的另一端连接到绕组(502)的一端，并且绕组(502的另一端接地。变压器(504)的绕组(503)的一端接地。绕组(503)的另一端连接到火花塞(702)的一端。火花塞(702)的另一端接地。

图7示出用于高能量点火系统的又另一种配置。这里，变压器(504)以可操作的方式连接到图7。使用源(709)通过二极管(712)和二极管(714)对电容器(706)进行充电。同时，使用源(710)通过二极管(713和711)对电容器(705)充电。现在接通开关(707)。这使得电容器(706)通过串联连接的绕组(500和502)放电。这没有感应出在绕组(501)中的电压。但是这感应出在次级绕组(503)中的高电压。绕组(503)中的该电压在火花塞(702)中引发火花。在预先确定的时间之后，接通开关(708)。这迫使电容器(705)通过绕组(501)放电。绕组(501)中的该电流感应出在次级(503)中的电压。这进而将电流添加到已经存在于火花塞(702)中的火花中。一旦电容器(706和705)完全放电，就可以断开开关(707和708)。

图8是根据本公开的一个实施例的具有一个开关元件和一个源的感应式高能量点火系统的示意图。直流电源(809)的正极端子连接到二极管(808)的阳极。源(809)的负极端子接地。二极管(808)的阴极连接到电容器(807)的一端。电容器(807)的另一端接地。二极管(808)的阴极也连接到变压器(800)的绕组(803)的一端。绕组(803)的另一端连接到控制元件(816)的一端。控制元件(816)的另一端接地。二极管(808)的阴极也连接到二极管(806)的阴极。二极管(806)的阳极连接到变压器(800)的绕组(805)的一端。所述绕组(805)的另一端接地。变压器(800)的绕组(801)的一端接地。绕组(801)的另一端连接火花塞(802)的一端。火花塞(802)的另一端接地。变压器(800)的绕组(810)的一端连接到开关(811)的一端，并且绕组(810)的另一端接地。开关(811)的另一端连接到电容器(812)的一端。电容器(812)的另一端连接到电阻器(814)的一端并且还连接到脉冲源(826)的一端。脉冲源(826)的另一端接地。电阻器(814)的另一端连接到控制元件(816)的控制端子。电阻器(813)的一端连接到开关(819)的一端，并且开关(819)的另一端连接到偏置电压+V。电阻器(813)的另一端连接到控制元件(816)的控制端子。电阻器(815)的一端连接到控制元件(816)的控制端子。电阻器(815)的另一端接地。开关(804)的一端连接到控制元件(816)的控制端子。开关(804)的另一端接地。

图8示出用于高能量点火系统的又另一种配置。这可以在两种模式下工作。在模式-1下，开关(811、819和804)断开。这里，通过施加来自脉冲源(826)的脉冲来接通控制元件(816)。这允许来自电容器(807)的电流流过变压器(800)的绕组(803)。当在前一周期中断开(816)时，由绕组(805)通过二极管(806)将电容器(807)充电到高电压。通过绕组(803)的电流感应出在变压器(800)的次级(801)中的高电压。该高电压在火花塞(802)中引发火花。最初，电容器(807)两端的电压高于供应电压(809)。因此，二极管(808)被反向偏置，因此没有电流流过二极管(808)。一旦控制元件(816)接通，电容器(807)两端的电压就会缓慢下降。现在，二极管(808)导通并且向绕组(803)供应能量。然而，该电压低，因此在绕组(801)中仅产生低感应电压。然而，这将附加电流添加到已经存在于火花塞(802)中的火花。在预先确定的时间之后，断开控制元件(816)。现在，存储在初级中的能量由绕组(805)通过二极管(806)输送到电容器(807)。

在一个实施例中，图8中的电路可在另一种模式下工作。在该模式-2下，接通开关(811、819)并且保持开关(804)断开。没有从脉冲端子(826)施加脉冲并且其保持断开。由于通过电阻器(813)从V+源供应偏置电流，因此这允许电流流过绕组(803)。这感应出在端子的未接地端处的绕组(810)中的正电压。在此期间，二极管(806)被反向偏置。这使得电流流过电容器(812)、电阻器(814)并且到达控制元件(816)的控制端子。所述电流增加了通过绕组(803)的电流。这进而增加了在绕组(810)中感应出的电压，因此进一步增加了到达控制元件(816)的控制端子的电流。这种正反馈连续地增加通过绕组(803)的电流。在此期间，在绕组(801)中感应出电压，并且这些在火花塞(802)中引发火花。然而，在一段时间之后，变压器(800)的铁芯进入饱和状态，这使得绕组(810)两端的电压降低。这进而减少了通过控制元件(816)的控制端子的电流。这进一步减少了绕组(803)中的电流。在该阶段期间，也在绕组(801)中感应出电压，这使得电流流过火花塞(802)。在此期间，二极管(806)也被正向偏置，并且绕组(805)中的高感应电压通过二极管(806)向电容器(807)输送电力。

绕组(810)中的降低的电压进一步降低了绕组(803)中的电流，并且最终断开控制元件(816)。现在，存储在变压器中的能量通过绕组(801)输送到火花塞(802)。存储在变压器(800)中的能量的一部分也通过二极管(806)输送到电容器(807)。这将电容器(807)两端的电压大大高于源电压(809)。一旦控制元件断开，电流就再次开始从v+源流到控制元件(816)的控制端子。由于如上所述的正反馈，这再次接通控制元件(816)。这再次在火花塞(802)中引起火花。同样，如上所述，一旦变压器(800)饱和，控制元件(816)就会断开。这一次再次在火花塞(802)中产生火花。再次，存储在变压器(800)中的能量的一部分通过绕组(805)输送到电容器(807)。这样，控制元件(816)自动接通和断开并且在控制元件(814)接通和断开期间向火花塞(802)输送能量。对电容器(807)的值进行调节，以便仅在很短的时间内向绕组(803)输送高电压以引发火花，并且此后源(809)通过二极管(808)向绕组(803)输送能量。通过接通开关(804)，可以随时停止输送到火花塞(802)的电力。

图9是根据本公开的一个实施例的具有一个开关元件和一个源的感应式高能量点火系统的示意图，该感应式高能量点火系统最初通过电阻从高电压源接收能量来供应高电压。直流电源(908)的正极端子连接到二极管(906)的阳极。源(908)的负极端子接地。二极管(906)的阴极连接到电容器(905)的一端。电容器(905)的另一端接地。源(909)的正极端子连接到开关(911)的一端。开关(911)的另一端连接到电容器(910)的一端。电容器(910)的另一端接地。源(909)的负极端子接地。电阻器(907)的一端连接到电容器(910)的未接地端。电阻器(907)的另一端连接到二极管(906)的阴极。二极管(906)的阴极也连接到变压器(900)的绕组(904)的一端。绕组(904)的另一端连接到开关(903)的一端。开关(903)的另一端接地。变压器(900)的绕组(901)的一端接地。绕组(901)的另一端连接到火花塞(902)的一端。火花塞(902)的另一端接地。二极管(912)的阳极连接到开关(903)的未接地端。二极管(912)的阴极连接到电容器(910)的未接地端。

图9示出用于高能量点火系统的又另一种配置，并且在两种模式下工作。在第一模式下，接通开关(911)，并且所需的能量从源(909)流到电容器(910)。在第二模式下，保持开关(911)断开并且没有能量从源(909)流到电容器(910)。对于这两种模式，所有其它工作均为共同的。对于操作，首先接通开关(903)。这允许来自电容器(905)的电流流过变压器(900)的绕组(904)。当开关(903)断开时，先前从电容器(910)通过电阻器(907)将电容器(905)充电到高电压。因此，一旦开关(903)接通，就会向变压器(900)的绕组(904)施加高电压。这在变压器(900)的绕组(901)两端感应出高电压。该高电压在火花塞(902)中引发火花。然而，随着时间的推移，由于通过电阻器的充电缓慢，并且二极管(906)被反向偏置，因此电容器(905)两端的电压降低。当电容器(905)两端的电压低于源(908)的电压电平时，二极管(906)导通并且将电流从源(908)输送到绕组(904)。现在，在变压器(900)的次级(901)中感应出低电压。这将附加电流添加到已经引发在火花塞(902)中的火花。在预先确定的时间之后，断开开关(903)。二极管(912)将所存储的能量从变压器(900)的初级绕组(904)输送到电容器(910)。

图10是根据本公开的一个实施例的具有两个开关元件和两个能量源的高能量点火系统的示意图，该高能量点火系统通过推挽变压器向火花输送一系列脉冲。直流电源(1014)的正极端子连接到二极管(1016)的阳极。二极管(1016)的阴极连接到电容器(1012)的一端以及开关(1011)的一端。开关(1011)的另一端连接到二极管(1110)的阳极。源(1014)的负极端子接地。电容器(1012)的另一端接地。二极管(1015)的阴极也连接到二极管(1016)的阴极。二极管(1010)的阴极连接到变压器(1000)的绕组(1005和1006)的中心抽头。直流电源(1013)的正极端子连接到二极管(1009)的阳极。二极管(1009)的阴极连接到二极管(1010)的阴极。二极管(1015)的阳极连接到二极管(1009)的阴极。变压器的绕组(1005)的外部端子连接到开关(1003)的一端。开关(1003)的另一端接地。二极管(1004)的阳极接地。二极管(1004)的阴极连接到开关(1003)的未接地端。绕组(1006)的外端连接到开关(1007)的一端。开关(1007)的另一端接地。二极管(1008)的阳极接地。二极管的阴极连接到开关(1007)的未接地端。变压器(1000)的绕组(1001)的一端接地。绕组(1001)的另一端连接到火花塞(1002)的一端。火花塞(1002)的另一端接地。

图10示出用于高能量点火系统的又另一种配置。这里，同时接通开关(1007)连同开关(1011)。这从电容器(1012)通过二极管(1010)向绕组(1006)输送高电压。最初从源(1014)通过二极管(1016)对该电容器进行充电。流过绕组(1006)的电流感应出在变压器(1000)的次级绕组(1001)中的电压。该高电压在火花塞(1002)中引发火花。在短时间之后，断开开关(1011)。现在，由源(1013)通过二极管(1009)将电流输送到绕组(1006)。这通过次级绕组(1001)将附加能量输送到火花塞(1002)。在预先确定的时间之后，断开开关(1007)。现在，存储在绕组(1006)中的能量通过二极管(1004和1015)被输送到高电压电容器(1012)。一旦在很短的时间内断开开关(1007)，就会接通开关(1003和1011)。现在，电流流过绕组(1005)并且通过绕组(1001)在火花塞(1002)中引发火花。再次，在短暂的时间之后，单独断开开关(1011)。现在，由源(1013)通过二极管(1009)提供到达绕组(1005)的能量。这通过次级绕组(1001)将附加能量添加到火花塞(1002)处的火花。在一段时间之后，断开开关(1003)。现在，存储在绕组(1005)中的能量通过二极管(1008和1015)返回到高电压电容器(1012)。在开关(1007和1003)之间重复该切换周期所需的次数。

图11是根据本公开的一个实施例的具有四个开关元件和两个能量源的高能量点火系统的示意图，该高能量点火系统通过桥接配置向火花输送一系列脉冲。直流电源(1118)的正极端连接到二极管(1116)的阳极。所述源(1118)的负极端接地。二极管(1116)的阳极也连接到电容器(1117)的一端。电容器(1117)的另一端接地。源(1119)的正极端连接到二极管(1115)的阳极。源(1119)的负极端接地。二极管(1115)的阴极连接到开关(1113)的一端。开关(1113)的另一端连接到电容器(1114)的一端。电容器(1114)的负极端接地。电容器(1114)的未接地端连接到二极管(1112)的阳极。二极管(1110和1111)的阴极连接到二极管(1112)的阳极。开关(1113)的另一端连接到二极管(1112)的阳极。二极管(1112)的阴极连接到二极管(1116)的阴极。二极管(1116)的阴极也连接到二极管(1108和1109)的阴极。二极管(1116)的阴极也连接到开关(1107)的一端以及开关(1106)的一端。开关(1107)的另一端连接到二极管(1108)的阳极。二极管(1108)的阳极也连接到二极管(1110)的阳极以及二极管(1121)的阴极。二极管(1108)的阳极也连接到变压器(1100)的绕组(1103)的一端。二极管(1121)的阴极连接到开关(1104)的一端。开关(1104)的另一端接地。二极管(1121)的阳极接地。变压器(1100)的绕组(1103)的另一端连接到二极管(1109)的阳极和二极管(1111)的阳极以及二极管(1120)的阴极。二极管(1120)的阴极也连接到开关(1105)的一端。开关(1105)的另一端接地。二极管(1120)的阳极接地。变压器(1100)的绕组(1102)的一端接地。绕组(1102)的另一端连接到火花塞(1101)的一端。火花塞(1101)的另一端接地。二极管(1121)的阳极接地。

图11示出用于高能量点火系统的又另一种配置。在本实施例中，同时接通开关(1107、1113和1105)。这使得电容器(1114)通过二极管(1112)将电流放电到变压器(1100)的绕组(1103)。连续地从源(1119)对电容器(1114)进行充电。绕组(1103)中的电流通过变压器(1100)的次级绕组(1102)在火花塞(1101)中引发火花。在短时间之后，单独断开开关(1113)。现在，能量流过二极管(1116)到达绕组(1103)，并且这进而通过绕组(1102)将附加能量添加到火花塞(1101)中的火花。在一段时间之后，断开开关(1107和1105)。此时，存储在绕组(1103)中的能量通过二极管(1111和1121)返回到电容器(1114)。接下来，同时接通开关(1113、1106和1104)。这将反向电流输送到绕组(1103)。这些通过绕组(1102)在火花塞(1101)中引发火花。不久之后，断开开关(1113)。现在，能量正在流过二极管(1116)到达绕组(1103)。该电流通过绕组(1102)将附加能量添加到火花塞(1101)处的火花。在一段时间之后，断开开关(1106和1104)。现在，存储在绕组(1103)中的能量通过二极管(1110和1120)返回到源(1114)。将该切换循环重复所需次数，以增加火花塞(1101)处的火花持续时间。

图12是根据本公开的一个实施例的具有电流受控PWM集成电路的双源高能量点火系统的示意图，该双源高能量点火系统在火花塞处产生一系列脉冲。源(1213)的正极端子连接到二极管(1212)的阳极。源(1213)的负极端子接地。二极管(1212)的阳极连接到电容器(1222)的一端。电容器(1224)的另一端接地。源(1216)的正极端连接到电阻器(1215)的一端。电阻器(1215)的另一端连接到电容器(1224)的一端以及二极管(1212)的阴极。电容器(1224)的另一端接地。二极管(1212)的阴极连接到变压器(1200)的绕组(1204)的一端。所述绕组(1204)的另一端连接到开关器件(1208)的漏极。所述器件(1208)的源极连接到电阻器(1206)的一端。电阻器(1206)的另一端接地。二极管(1231)的阳极连接到器件(1208)的漏极。二极管(1231)的阴极连接到电阻器(1235)的一端。电阻器(1235)的另一端连接到二极管(1212)的阴极。变压器(1200)的绕组(1201)的一端接地。绕组(1201)的另一端连接到火花塞(1202)的一端。火花塞(1202)的另一端连接到电阻器(1203)的一端。电阻器(1203)的另一端接地。电阻器(1206)的未接地端也连接到选择器(1207)的端子B。电阻器(1203)的未接地端也连接到选择器开关(1207)的端子C。选择器开关(1207)的极A连接到电阻器(1217)的一端。电阻器(1217)的另一端连接到电容器(1218)的一端以及PWM IC(1209)的端子(1230)。PWM IC(1209)的脉冲输出端子(1219)连接到开关器件(1208)的栅极。PWMIC的正极电力输入端连接到直流电源(1211)的正极端子以及电容器(1210)的一端。电容器(1210)的另一端接地。所述PWM IC(1209)的接地端子接地。PWM IC的关闭端子(shutdownterminal)(1220)连接到脉冲源(1214)的脉冲输入端子。脉冲源(1214)的另一端接地。源(1211)的负极端子接地。

图12示出用于高能量点火系统的又另一种配置。在本实施例中，PWM IC(1209)在其连接到开关(1208)的输出端(1219)处产生高频短脉冲以接通和断开。只要在(1220)处存在输入信号(1214)，就会产生这些脉冲。(1209)的频率远高于在(1214)处的点火脉冲。当开关(1208)接通时，其将存在于电容器(1224)两端的高电压施加到变压器(1200)的绕组(1204)。这在绕组(1201)中感应出高电压，并在火花塞(1202)中引发火花。这允许电流流过电阻器(1206)。选择器开关(1207)可用于根据需要对所有信号中的任何一个信号进行一次选择，即，B或C。所选择的电压出现在端子A处。通过电阻(1217)和电容器(1218)对端子A处的该电压进行滤波以滤除存在的任何高频噪声，并且将其施加到PWM IC的端子(1230)。如果在(1217)处的该电压高于设定值，则其提前终止高频脉冲。

一旦脉冲在(1219)处终止，开关(1208)就会断开。由于绕组(1201)中存储有能量，因此，这再次在火花塞(1202)中在相反的方向上产生火花。从源(1216)通过电阻器(1215)对该电容器(1224)进行充电。在开关(1208)断开时，二极管(1231)和电阻器(1235)使绕组(1204)中的剩余电荷向上放电。在(1219)处的PWM IC脉冲一旦终止，则只要在(1220)处存在电压，其就会将下一脉冲置于预定时间之后。以这种方式，通过(1219)的输出使开关(1208)反复地接通和断开。最初，电容器(1224)放电，但一旦其电压通过二极管(1212)低于电容器(1222)两端的电压，就会向绕组(1204)供应电压。电容器(1222)由源(1213)充电。在任何给定时间，如果表示火花塞(1202)处的火花电流的端子(1230)处的电压超过预先确定的值，则终止在(1219)处的脉冲，并且该重复操作在火花塞处产生一系列正向脉冲和负向脉冲。通过PWM IC端子(1230)处的电流反馈的作用，使火花塞(1202)处的正向脉冲的幅度保持恒定。当终止在(1214)处的点火电压时，也终止在(1219)处的脉冲输出。此时，由于开关(1208)现在断开，因此电容器(1224)通过电阻器(1215)向上充电。由于在(1224)处的该高电压，对于在(1214)处的每个输入脉冲，最初高电压出现在绕组(1204)两端。这在次级(1201)处感应出高电压并且在火花塞(1202)处引发火花。

图13是根据本公开的一个实施例的具有电流受控反馈系统以产生通过点火火花的恒定电流的双源高能量点火系统的示意图。直流电源(1320)的正极端连接到电容器(1319)的一端。电容器(1319)的另一端接地。源(1320)的正极端子也连接到二极管(1318)的阳极。二极管(1318)的阴极连接到变压器(1300)的绕组(1306)的一端。(1306)的另一端以可操作的方式连接到器件(1305)的一个端子。器件(1305)的另一个端子连接到电阻器(1324)的一端，并且电阻器(1324)的另一端接地。电阻器(1324)的未接地端连接到选择器开关的端子B。器件(1305)的控制端子G连接到电阻器(1316)的一端。电阻器(1316)的另一端连接到输入脉冲源(1317)。脉冲源(1317)的另一端接地。源(1323)的正极端子连接到电阻器(1322)的一端，并且电阻器(1322)的另一端连接到电容器(1321)的一端以及二极管(1318)的阴极。电容器(1321)的另一端接地。变压器(1300)的绕组(1301)的一端接地。绕组(1301)的另一端连接到火花塞(1302)的一端。火花塞的另一端连接到电阻器(1303)的一端以及选择器开关(1325)的端子C的一端。电阻器(1303)的另一端接地。电阻器(1309)的一端连接到选择器开关(1325)的共同端子A。电阻器(1309)的另一端连接到电容器(1310)的一端以及运算放大器(1312)的非反相端子。电容器(1310)的另一端接地。参考电压(1311)的正极端子连接到运算放大器(1312)的反相端子。源(1311)的负极端子接地。运算放大器(1312)的输出端连接到电阻器(1313)的一端，并且电阻器(1313)的另一端连接到晶体管(1315)的基极。晶体管(1315)的发射极端子连接到电阻器(1314)的一端。电阻器(1314)的另一端接地。晶体管(1315)的集电极连接到半导体器件(1305)的控制端子G。选择器开关(1325)端子A可连接到端子B或端子C。

图13示出用于高能量点火系统的另一种配置。在这种情况下，通过电阻器(1316)将点火脉冲(1317)施加到半导体器件(1305)的端子G。这使得电流从电容器(1321)流过绕组(1306)并且流过器件(1305)。这感应出在变压器(1300)的次级(1301)中的正电压。这在火花塞(1302)中点燃火花，并且火花电流流过电阻器(1303)。使用电阻器(1309)和电容器(1310)对在选择器开关(1325)的端子A处产生的正电压进行滤波。将该滤波后的电压与在(1311)处的电压进行比较。运算放大器(1312)的输出控制晶体管(1315)的导通以及施加到器件(1305)的控制端子G的电压。如果运算放大器(1312)的非反相端子两端的电压高于(1311)的电压，则器件(1305)的G处的电压降低，以及反过来。该负反馈通过调节器件(1305)两端的电压将通过火花的电流保持在恒定水平。最初，当器件(1305)接通时，电容器(1321)向绕组(1306)输送高电压。这在绕组(1301)中感应出高电压，并在火花塞(1302)中引发火花。然而，由于电阻器(1322)缓慢地从源(1323)对电容器(1321)充电，因此电容器(1321)两端的电压快速下降。一旦电容器(1321)两端的电压达到电容器(1319)两端的电压的电平，二极管(1318)就会导通并且将电流输送到变压器(1300)的绕组(1306)。电容器(1319)由源(1320)充电。由所述反馈机制通过有效地改变器件(1305)两端的电压使在开关(1325)的端子A处的电压保持恒定。当在(1317)处的脉冲终止时，器件(1305)也被断开。

图14是根据本公开的一个实施例的具有电流反馈系统以通过改变施加的电压来保持通过火花的恒定电流的双源高能量点火系统的示意图。可变直流电压源(1401)负极的一端接地。所述源(1401)的另一端连接到变压器(1406)初级(1405)的一端。初级(1405)的另一端连接到开关(1409)的一端。开关(1409)的另一端连接到电阻器(1410)的一端。电阻器(1410)的另一端接地。开关(1409)的控制端子连接到输入脉冲源(1412)的一端。脉冲源(1412)的另一端接地。电阻器(1410)的未接地端也连接到反馈控制器(1411)的端子(1413)。反馈控制器(1411)的另一输入端子(1414)连接到输入参考电压端子(1416)的一端。所述端子的另一端接地。反馈控制器(1411)的输出端子连接到源(1401)的控制端子。变压器(1406)的次级(1407)的一端接地。次级绕组(1407)的另一端连接到火花塞(1408)的一端。火花塞(1408)的另一端接地。

输入脉冲源(1412)向开关(1409)的控制端子提供所需的脉冲，并且接通开关(1409)。这使得电流从源(1401)流过开关(1409)并且流过电阻器(1410)以及流过变压器(1406)的初级(1405)。这感应出在次级(1407)中的电压并且在火花塞(1408)中引发火花。将直流参考电压施加到端子(1414)的同时施加到反馈控制器(1411)。反馈控制器(1411)在其端子(1413)处接收在电阻器(1410)两端产生的电压。反馈控制器将在端子(1413)处的电压以及在(1414)处的参考电压(1416)进行比较，并且改变在端子(1415)处的压力，并且该电压被施加到电源(1401)的控制端子。电源(1401)输出电压的变化方式使得在反馈控制器(1411)端子(1414和1413)处的电压始终相等。通过这种方式，流过火花塞1408的电流由输入端子(1416)处的电压间接控制。

图15是图1的点火系统的一个实施例的示意图，描绘了根据本公开的一个实施例的在开关(160)接通的情况下在模式-1下实际获得的图1的典型波形。通过间隙为1mm的火花塞的电流描述为波形。这里，图1中的电路实际上是在模式-1下使用。将低直流电压设置为50伏，并且将高直流电压设置为300伏直流。使用比例为1:80的高电压升压变压器，其中，次级火花塞电路中的总电阻为10K欧姆。正极侧波形在初级电流接通期间，而负极侧波形是由于当初级电流断开时存储在变压器中的能量。

图16是表示根据本公开的一个实施例的用于组装点火系统的方法(1600)涉及的步骤的流程图。方法(1600)包括在步骤1601中提供高电压能量源和低电压能量源。方法(1600)还包括在步骤1602中提供变压器，该变压器包括初级绕组以通过开关元件集成高电压能量源和低电压能量源以产生大量的电流。方法(1600)还包括在步骤1603中通过放电电路使高电压能量源和低电压能量源有序地向变压器放电，其中，放电电路布置在预先限定的位置处，其中，高电压能量源由变压器通过二次绕组供电。

上述具有双能量源的点火系统的各种实施例使得能够使用火花引发变压器来向火花输送附加能量。该系统使得能够使用集成方法向在内燃机中使用的点火系统产生大电流，其中，以节约成本的方式集成高电压火花引发源和低电压附加电流添加源。该系统能够使非常高的电压快速上升，从而立即使火花间隙失效，防止电压在电路中缓慢消散。这使得能够点火受污染的塞或更大的间隙。

本领域的技术人员应理解，前述一般描述和以下详细描述是对本公开进行的示例性和解释性描述并且不意在限制本公开。虽然使用了特定的语言来描述本公开，但是不意在因此而产生任何限制。

附图和前述描述给出实施例的各个示例。本领域的技术人员应理解，一个或多个所描述的元件可以很好地组合成单个功能元件。可替换地，特定元件可拆分成多个功能元件。可将一个实施例的元件添加到另一实施例中。例如，可以改变本文描述的过程的顺序，并且本文描述的过程的顺序不限于本文描述的方式。此外，任何流程图的动作均不需要按照所示的顺序来实现；也不需要执行所有的动作。此外，不依赖于其它动作的那些动作可以与其它动作并行执行。实施例的范围决不受到这些具体示例的限制。

Claims (15)

1.一种双能量点火系统(10)，包括：

高电压能量源(103)

低电压能量源(104)

变压器(150)，所述变压器包括初级绕组(110)，所述初级绕组被配置为通过开关元件集成所述高电压能量源和所述低电压能量源以产生大量的电流；和

能量输送电路，所述能量输送电路布置在预先限定的位置处以使所述高电压能量源(103)和所述低电压能量源(104)能够有序地将能量输送到所述火花塞(112)，其中，所述高电压能量由所述变压器(150)通过次级绕组(109)供应，

其中，所述高电压能量源(103)引发所述火花，所述低电压能量源(104)向所述火花添加附加能量，并且引发所述火花以及向所述火花添加所述附加能量的同时导通所述变压器(150)的所述初级绕组(110)，

其中，使用所述晶体管(153)及其相关联的电路将所述高电压能量源(103)电流限制在一种模式下，其中，在另一种模式下的所述高电压能量源(103)利用从所述二极管(105)回收的能量向所述变压器(110)输送能量，而不接收来自所述源(180)的能量。

2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用具有两个初级绕组(205、206)和所述开关元件(201、202)的变压器(200)集成所述高电压能量源(212)和所述低电压能量源(211)，其中，两个初级绕组包括第一初级绕组(205)和第二初级绕组(206)，其中，所述第一初级绕组(205)被配置为通过输送来自所述源(212)的能量来引发火花，并且所述第二初级绕组(206)被配置为通过输送来自所述源(211)的能量来向所述火花添加附加能量。

3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器和两个开关元件集成所述高电压能量源(304)和低电压源(305)，其中，所述两个开关元件包括第一开关元件(306)和所述第二开关元件(307)，其中，所述第一开关元件(306)被配置为使第一电容器(304)放电到所述初级以引发所述火花，并且所述第二开关元件(307)被配置为使第二电容器(305)放电到所述初级以向所述火花添加附加能量。

4.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(400)和所述两个开关元件(411、412)集成所述高电压能量源(409)和所述低电压能量源(410)，其中，所述第一开关元件(411)被配置为使第一电容器(409)放电到所述第一初级绕组(403)以引发所述火花，并且所述第二开关元件(412)被配置为使所述第二电容器(410)放电到所述第二初级(406)以向所述火花添加附加能量。

5.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述第一初级绕组拆分成两个相等的部分(500、502)并且缠绕在E-I型芯变压器的两个外支脚上，从而防止磁通量因所述第一初级绕组而流过所述E-I型芯变换器的所述中心绕组。

6.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(504)和所述两个开关元件集成所述高电压能量源(612)和所述低电压能量源(611)，其中，所述第一开关元件(604)使所述电流能够流过以非交互方式缠绕的变压器初级绕组以引发所述火花，并且所述第二开关元件(603)使附加电流能够流过所述第二初级绕组以向所述火花添加附加能量。

7.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(504)和两个开关元件集成所述高电压能量源(709)和所述低电压能量源(710)，其中，所述第一开关元件(707)使所述第一电容器放电通过所述以非交互方式缠绕的变压器初级绕组以引发所述火花，并且所述第二开关元件(708)使所述电容器(705)放电以向所述火花添加附加能量。

8.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(800)和所述四个开关元件集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，最初接通所述开关元件(811、819)并且断开开关元件(804)以引发所述火花并且由于所述次级绕组(810)的持续正反馈作用，利用从所述源(807)施加到所述初级(803)的所述电压向所述火花添加附加能量，其中，所述开关元件(804)使得能够暂停振荡，其中，断开所述开关元件(811、819、804)并且从所述脉冲源(826)施加预先确定的时间的脉冲从所述源(807)向所述初级803施加短时间的高电压，然后，一旦所述电容器807两端的电压下降，就向所述火花添加附加能量。

9.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(900)集成所述高电压能量源(909)和所述低电压能量源(908)，其中，首先接通所述开关(911、903)以从所述电容器(905)施加高电压以通过所述变压器(900)引发所述火花，并且当所述电容器(905)的两端的电压下降时向所述绕组(904)施加低电压，以向所述火花添加附加能量，并且所述系统在所述开关(911)断开时利用从所述绕组(904)回收的能量向所述电容器(910)输送能量，并且在所述开关(911)接通时从所述源(909)向所述电容器(910)输送能量。

10.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(1000)集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，所述点火脉冲施加到所述开关(1003、1007)以交替地接通和断开，以使用所述两个推挽式开关在所需的持续时间内在初级中产生一系列正极性短脉冲和负极性短脉冲，其中，所述单元可以在开关(1011)接通的情况下工作，以从所述源(1012)输送高电压。

11.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(1100)集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，通过单独接通所述开关(1107和1105)来施加点火脉冲以在所述变压器初级(1103)两端产生正脉冲以在一个方向上产生火花并且单独接通所述开关(1106、1104)以在相反方向上产生火花，其中，接通所述开关元件(1113)以最初从所述源(1119)输送高电压，并且断开所述开关(1113)以利用从所述变压器(1100)回收的能量在所述电容器(1114)两端产生高电压。

12.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(1200)集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，所述脉冲源(1214)接通所述PWM IC以在所述开关1208两端产生一系列电流受控脉冲，以接通和断开所述变压器(1200)的所述初级(1204)，从而通过所述次级(1201)在所述火花塞(1202)处产生正向电流和负向电流受控火花。

13.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(1300)集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，通过使用通过所述电阻器(1303)或通过所述电阻器(1324)的电流通过负反馈机制改变所述开关(1305)的电阻来使所述施加的电压连续变化，以获得所需的火花电流。

14.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，使用所述变压器(1406)集成所述高电压能量源和所述低电压能量源，其中，通过将所述点火电流与参考电平进行比较，使用所述负反馈使所述施加的源电压(1401)线性变化，以在所述开关(1409)接通时产生所述火花所需的电流波形。

15.一种方法(1600)，包括：

提供高电压能量源和低电压能量源(1601)；

提供变压器，所述变压器包括初级绕组以通过开关元件集成所述高电压能量源和所述低电压能量源以产生大量的电流(1602)；以及

通过放电电路使所述高电压源和所述低电压能量源有序地向所述变压器放电，其中，所述放电电路布置在预先限定的位置处，

其中，所述高电压能量源由所述变压器通过辅助次级绕组供电(1603)。