CN1270658A - 用于内燃机的电容放电点火器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电容放电点火系统(10),该系统从存储回扫电压的电容器(20)得到点火脉冲,所述回扫电压是在被提供给燃料喷射器线圈(12)的脉冲被除去时所感应的。

Description

用于内燃机的电容放电点火器
本发明一般涉及用于点燃燃烧室内的燃料混合物的电容放电点火电路，尤其涉及一种用于外装发动机的用于点燃燃烧室内的燃料混合物的电容放电点火器。电容放电点火器需要一充电电压把电容器充电到接近300V。然后，一个电子电路触发一个开关使电容器向点火线圈放电，从而产生高压火花。
从电感负载回收当电感负载被切断时产生的能量的方法在现有技术中是熟知的。在美国专利4318155中，在电磁离合器的可接合部件中的剩余的磁能伴随着离合器线圈的断电被释放，其中通过在其断电时利用存储在线圈中的电感能量对电容器充电，然后使电容器向线圈沿着和在励磁期间加于线圈的电流的方向相反的方向放电。
美国专利4974114披露了一种能量回收系统，其中，当通过关断驱动晶体管而从电感负载除去驱动电源时，在电感负载两端便建立一个反电势EMF，并且随着电感负载磁场的消失，产生高于对正偏压二极管施加电压的反向电压。因而，电流从电感负载通过二极管向着存储电容器流动，供换流器的下一个充电周期使用。
在一些外装的内燃发动机的操作中，因为在定子上的有限的空间，电气要求可能开始超过可利用的功率要求。交流发电机的线圈必须和用于电容放电点火的充电线圈共用空间。通过只使用在定子上的交流发电机线圈，电功率可以显著增加。因为没有充电线圈，因而必须用另外的方法提供电容放电点火所需的高压。
由于燃料喷射器线圈已经作为外装内燃发动机的一个元件而存在，因为当从其除去电压时其产生一个回扫电压，所以一般使用现有的喷射器线圈为点火系统提供电压。在一个这种燃料喷射器中，当流向电磁线圈的电流被切断时产生一大的回扫电压。电磁线圈一般使用一回扫二极管控制这个电压，但是在这种情况下，这个电压不能被利用，因为回扫二极管使得喷射器不能在其所需的最大频率下运行。因此，用于使喷射器通断的电子开关器件必须能够耗散当线圈被切断时产生的能量。这通常由包括集成的齐纳二极管的电子开关实现。在一个这种晶体管开关中，集成齐纳二极管开始导通的电压在350V到400V之间。因此当燃料喷射器被切断时，在集成齐纳二极管导通而对地短路之前回扫电压上升到大约350V。
最好使用回扫电压来用于电容放电点火器的电容器充电。
在本发明中，使用一齐纳二极管把高的回扫电压从燃料喷射器线圈引导到一充电电容器。然后一来自ECU的信号可以触发一个开关，从而使电容器向线圈放电而产生火花。因而回扫电压的能量不会被浪费或对地短路，而是被存储在电容器中，直到一个预定的时刻，此时一个开关被启动，使得在电容器上存储的电压被耦合到点火线圈上而产生火花。
因而本发明的目的在于，提供一种利用来自燃料喷射器线圈的回扫电压对内燃机进行电容放电点火的装置。
本发明的目的还在于，存储来自喷射器线圈的回扫电压直到需要提供点火信号的时刻。
本发明的另一个目的在于，提供一个可控硅整流器作为把存储在电容器上的电压耦合到点火线圈上的开关。
本发明的另一个目的在于，使用发动机控制单元(ECU)向可控硅整流器提供选通信号，使其在合适的时刻导通，以便使点火线圈产生火花。
因而，本发明涉及一种用于内燃机汽缸点火的电容放电点火器，其包括一燃料喷射器线圈，用于在把燃料喷入发动机汽缸时产生一回扫电压，一点火线圈，用于对汽缸中的所述燃料提供点火脉冲，和一与燃料喷射线圈电气相连的电容器，用于回收并存储回扫电压，以及一在电容器和点火线圈之间连接的开关，用于选择地使回扫电压被连接到点火线圈上，以便提供点火脉冲。
本发明的这些和其它的特点结合下面给出的实施例的详细说明将更加清楚地看出，其中相同的元件代表相同的标号，其中：
图1是现有技术的用于向燃料喷射器提供电子脉冲的电路和用于使产生的回扫电压放电的电路的例子；以及
图2是利用来自喷射器线圈的回扫电压提供使喷入汽缸的燃料点火所需的点火脉冲的本发明的电路图。
图1是现有技术的燃料喷射器的电路图。线圈12是燃料喷射器的线圈，当向其提供脉冲时，其使燃料喷射器向发动机汽缸喷入预定量的燃料混合物。所述脉冲例如由电子控制单元17中的晶体管16构成的控制装置提供。电子控制单元在合适的时刻使晶体管16导通和截止，从而通过线圈12施加电压而启动燃料喷射器向汽缸喷入燃料。当晶体管16截止并且脉冲从线圈12上除去时，因为线圈12的电感性质而产生回扫电压，并且在合适的高的电压时齐纳二极管26导通，因而使回扫电压接地。这是一种用于处理由燃料喷射器产生的回扫电压的典型的电路。
本发明利用图2的电路以实现利用回扫电压提供点火脉冲点燃燃烧室内的燃料。
图2所示的电路10包括一也由第一电路14驱动的喷射器线圈12，该第一电路包括一在ECU中的晶体管16。
一第二电路18把当从喷射器线圈12上除去电压时由线圈12产生的回扫电压连接到一储能电容器20，在此存储回扫电压。当开关22被启动时，电容器20上的电压被耦连到点火线圈变压器24上，从而产生所需的点火脉冲。
第二电路18包括一齐纳二极管26和一续流二极管28。当来自喷射器线圈12的回扫电压达到一足够的值例如30V时，齐纳二极管26导通，因而该电压通过续流二极管28到达储能电容器20，其具有足够的能量储存回扫电压。任何超过350-400V的电压可通过集成齐纳二极管19短路。
电路22包括一可控硅整流器30，其具有一和电容器20相连的输入电极，一和点火线圈变压器24在线路46上相连的输出电极，以及一控制极32，当控制极接收到一个脉冲时，便使可控硅整流器30导通。
可控硅整流器利用ECU17通过使用第三电路22被导通和截止。在ECU17中的NPN晶体管34被导通使得对PNP晶体管38在线36上提供一个低的输出。这个低的输出接通PNP晶体管38从而使得在电阻40两端产生一个电压。该电压通过电阻42和二极管44被连接到可控硅整流器的控制极32，因而使其导通。当其导通时，如前所述被存储在电容器20上的电压在线46上被连接到变压器42的输入绕组48，在此其被感应耦合到输出绕组50，因而在电极52上产生火花。应当理解，电路18、22和电容器20的任何一个或者全部可以被设置在ECU中。
因而，本发明披露了一种新的电路，其利用喷射器线圈的回扫电压在需要时向点火线圈变压器24提供脉冲信号。可以看出，可以使用相同大小的交流发电机，使得不必将其加大而附加电容器充电线圈便具有增加的交流发电机的容量。
在下面权利要求中的所有装置或步骤以及功能元件的相应结构、材料、功能及等同物旨在包括任何能完成上述功能并组合了特别要求之元件的结构，材料或功能。

Claims (5)

1.一种用于内燃机汽缸点火的电容放电点火器，其包括：
一燃料喷射器线圈，其在把燃料喷入发动机汽缸时产生一回扫电压；
一点火线圈，用于对所述汽缸中的所述燃料提供点火脉冲；
一和燃料喷射线圈电气相连的电容器，用于接收并存储回扫电压；以及
一在电容器和点火线圈之间连接的开关，用于选择地使回扫电压被连接到点火线圈上，以便提供点火脉冲。
2.如权利要求1所述的电容放电点火器，其特征在于，还包括一齐纳二极管和一被串联在燃料喷射线圈和电容器之间的续流二极管，用于把回扫电压连接到电容器上进行存储。
3.如权利要求2所述的电容放电点火器，其特征在于，所述开关包括：
一可控硅整流器，其具有一和电容器相连的输入电极，一和点火线圈相连的输出电极以及一控制电极；以及
一信号发生器，其和控制电极相连，用于使可控硅整流器把存储的电容电压传导到点火线圈上。
4.如权利要求3所述的电容放电点火器，其特征在于，还包括一发动机控制单元，用于向信号发生器提供脉冲，以便使可控硅整流器导通从而把存储的电容电压提供给点火线圈。
5.一种用于具有至少一个汽缸的内燃机的电容放电点火器，其包括：
一具有一个线圈的燃料喷射器，用于把燃料喷入至少一个汽缸；
一第一电路，用于对喷射器线圈提供脉冲以便使燃料喷入发动机汽缸；
一当从所述喷射器线圈除去脉冲时由喷射器线圈产生的回扫电压；
一点火线圈，用于对至少一个汽缸中喷入的燃料提供点火脉冲；
一电容器；
一第二电路，其被连接在所述产生的回扫电压和所述电容器之间，适于利用所述产生的回扫电压对所述电容器充电；以及
一第三电路，其被连接在电容器和线圈之间，用于使充电的电容器向点火电路通过存储的电压放电，并产生所述点火脉冲。
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