CN1821570B - 用于内燃发动机的点火装置 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机的点火装置，该点火装置由控制单元进行控制并包括：连接器，该连接器与所述控制单元相连，并且包括：输入端子，该输入端子与所述控制单元电连接以接收由所述控制单元输出的点火信号，以及接地端子，该接地端子与地相连；点火线圈组件，该点火线圈组件与所述连接器相连；点火器，该点火器包括：开关器件，该开关器件根据通过所述连接器从所述控制单元接收到的所述点火信号开关提供给所述点火线圈组件的线圈电流，以及齐纳二极管，该齐纳二极管用作所述开关器件的保护元件，其中所述齐纳二极管设置在所述输入端子和所述接地端子之间；以及电容器，该电容器与齐纳二极管并联设置在所述输入端子和所述接地端子之间以形成并联电路。

Description

用于内燃发动机的点火装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的具有点火器的点火装置。

背景技术

通常，具有点火器的点火装置已经被公开来通过控制点火线圈组件的初级电流控制内燃发动机(以下称为发动机)的点火时间(参看日本未审专利公开No.H6-317243)。

如图6的电路图所示，在点火装置中，开关器件100与齐纳二极管200相连，其中该开关器件100管理开关向点火线圈组件400提供的线圈电流，该齐纳二极管200是用于保护点火器300免受外部电涌的保护元件。点火器300包括开关器件100和齐纳二极管200。

具体地，齐纳二极管200的阴极与输入端子10相连，点火信号被输入给该输入端子10，并且齐纳二极管200的阳极与接地(GND)端子20相连，该接地端子20接地。这里，通过输入端子10将点火信号输入给开关器件100。电池端子30与电池相连。在上述连接状态中，齐纳二极管的电压箝位功能保护开关器件100即使在产生外部电涌的时候也免于被施加高电压。

最近，在一些情况下，具有点火器的点火装置被固定于发动机的汽缸中的对应一个汽缸的上方。因此，可能会增加点火装置和发动机控制单元(ECU)之间的电连接的信号线的长度，结果是，信号线的线容量(wire capacity)可能会变得更大。

在这种状态下，当由于广播站和无线电设备而产生的强电场在信号线周围产生射频电流的时候，通过如图6所示的带有齐纳二极管200的电路中的齐纳二极管200的整流，将正电势选择性地存储在线容量中。然后，电势电平被错误地升高以超过点火信号的低电平的适当值，其中该电势电平被假定为指示通过输入端子10输入到点火装置的点火输入信号的低电平。然后，点火器300根据具有错误的电势电平的错误信号错误地导通开关器件100，这可能导致错误地操作点火装置。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种点火装置，该点火装置消除或减轻了上述缺点的至少一个。

为了实现本发明的目的，提供了一种用于内燃发动机的点火装置，该点火装置由控制单元进行控制。该点火装置包括：连接器、点火线圈组件、点火器和电容器。连接器与控制单元电连接，并且包括一个输入端子，该输入端子与控制单元电连接以接收由控制单元输出的点火信号。连接器还包括接地端子，该接地端子接地。点火线圈组件与连接器相连。点火器包括开关器件，该开关器件根据通过连接器从控制单元接收的点火信号开关提供给点火线圈组件的线圈电流。点火器还包括齐纳二极管，该齐纳二极管用作开关器件的保护元件。这里，齐纳二极管被设置在输入端子和接地端子之间。在输入端子和接地端子之间设置与齐纳二极管并联的电容器以构成并联电路。

为了实现本发明的目的，还提供了一种用于内燃发动机的点火装置，该点火装置由控制单元进行控制。该点火装置包括：连接器、点火线圈组件、点火器和电感线圈。连接器与控制单元电连接，并且包括一个输入端子，该输入端子与控制单元电连接以接收由控制单元输出的点火信号。连接器还包括接地端子，该接地端子接地。点火线圈组件与连接器相连。点火器包括开关器件，该开关器件根据通过连接器从控制单元接收的点火信号开关提供给点火线圈组件的线圈电流。点火器还包括齐纳二极管，该齐纳二极管用作开关器件的保护元件。这里，在输入端子和接地端子之间设置齐纳二极管。电感线圈连接在输入端子和该齐纳二极管之间。

附图说明

从下面的描述、所附的权利要求以及附图中，将会更好地理解本发明以及本发明的其它目的、特征和优点，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的点火装置的电路图；

图2是图1所示的点火装置的剖面图；

图3是图1和图2所示的点火装置的顶视图；

图4A是显示图1和图2所示的点火装置的连接器的端子的透视图；

图4B是显示图4A所示的端子的预成型主体(premolded body)的透视图；

图4C是显示图4A所示的连接器的透视图；

图5是根据本发明的第二实施例的点火装置的电路图；以及

图6是常规点火装置的电路图。

具体实施方式

(第一实施例)

将参考附图描述根据本发明的第一实施例的用于车辆的点火装置。

图1是根据第一实施例的点火装置1的电路图。图2是根据第一实施例的点火装置1的剖面图。图3是根据第一实施例的点火装置1的顶视图。图4A至4C说明根据第一实施例的点火装置1的连接器15的成型过程。

如图1所示，点火装置1包括点火线圈组件4和点火器5。

点火器5包括开关器件2用于执行对包含在点火线圈组件4中的初级绕组4a的初级电流的开关控制。

开关器件2的栅极与点火器5的输入线7相连，以使用于控制内燃发动机(图中未示出)的发动机控制单元(ECU)10输出的点火输入信号(点火信号)被输入给开关器件2的栅极。当开关器件2的栅极电势的电势电平变为高电平时，开关器件2的开关元件导通以使点火线圈组件4的初级绕组4a通电。当栅极电势的电势电平变为低电平时，开关元件截止以停止初级绕组4a的初级电流。

点火器5还包括齐纳二极管3，该齐纳二极管用作保护元件。齐纳二极管3的阴极端与点火器5内部设置的输入线路相连。该输入线路电导到输入线7，点火信号从ECU 10输入到该输入线7。相反地，齐纳二极管3的阳极与点火器5内部设置的接地线路相连。该接地线路电导到接地线(GND线)8，该接地线8与点火器5相连。齐纳二极管3限制开关器件2免于由于外部电涌引起的损害，该开关器件2开关提供给点火线圈组件4的线圈电流。

此外，点火装置1包括并联电路，该并联电路具有连接在输入线7和GND线8之间的电容器6。

这里，连接器15包括三个端子(即，输入端子16，接地(GND)端子17和电池端子18)。输入线7电连接到输入端子16。同样地，GND线8电连接到GND端子17。输入端子16通过信号线连接到ECU 10，并且GND端子17通过电气配线(harness)(图中未示出)电接地到地(GND)80。连接器15的这三个端子16至18将在下面详细描述。

具有上述电路的点火装置1将参照图2的剖面图和图3的顶视图进行描述。

点火装置1的点火线圈组件4容纳在由树脂制成的线圈外壳30内。如图2所示，线圈外壳30在其上侧具有开口部分。通过线圈外壳30的开口部分容纳点火线圈组件4。点火器5(图3中所示)和电容器6也在线圈外壳30中容纳，并且位于点火线圈组件4和连接器15之间，该连接器15与线圈外壳30形成为一个整体。连接器15具有三个端子，用于与外部部分电连接，如稍后详细所述。在这样一种状态下用环氧树脂31填充线圈外壳30，即，在该状态下，三个端子16至18以使得点火线圈组件4被介质地支撑在线圈外壳30内部的方式电连接到点火器5、电容器6和点火线圈组件4。

值得注意的是，在提供环氧树脂31之前，提供了硅酮胶32以完全覆盖点火器5和电容器6，点火器5和电容器6都容纳在线圈外壳30中并且电连接。硅酮胶32能够减轻对于点火器5和电容器6的应力(例如热应力)。

如图2所示，弹簧33位于点火线圈组件4的下端。弹簧33连接到在点火线圈组件4包含中的次级绕组4b，并且还连接到火花塞(图中未示出)。

接着，将参照图4A至4C描述连接器15的成型过程。

如图4A所示，三个端子16至18是三个金属元件，该三个端子由连接器15整体地支撑。三个端子16至18的外部端子用作外部端子部分16a、17a、18a并形成为板形。三个端子16至18平行排列。输入端子16的一端是点火信号输入端子部分16a，其通过信号线与ECU 10相连。GND端子17的一端是GND端子部分17a，其与外部地(例如GND 80)相连。电池端子18的一端是电池端子部分18a，其与电池相连。

三个端子16至18的另一端延长并且成为内部端子部分16b、17b、18b，用于点火装置1内部的预定连接。

与点火信号输入端子部分16a相对的输入端子16的另一端形成弯曲部分16b，该弯曲部分16b向上弯曲，如图4A至4C所示。通过弯曲部分16b，输入端子16与输入线7相连，该输入线7与点火装置中的点火器5相连，如前所述。另外，输入端子16的另一端分支形成一个突出部分，该突出部分用作电容器连接端子部分16c，用于连接电容器6。同样，与GND端子部分17a相对的GND端子17的另一端形成弯曲部分17b，该弯曲部分17b向上弯曲，如图4A至4C所示。通过弯曲部分17b，GND端子17与GND线8相连，该GND线8与点火装置中的点火器5相连，如前所述。作为用于与电容器6相连的电容器连接端子部分17c的突出部分形成在GND端子17的中间。

与电池端子部分18a相对的电池18的另一端也形成弯曲部分18b。

如前所述形成的三个端子16至18被整体地嵌件成型(insert molded)进树脂(或绝缘主体)55以形成如图4B所示的预成型主体50，三个端子16至18如图4A中所示排列。

然后，将三个端子16至18嵌件成型进树脂55形成的预成型主体50在预定模子中设定，并被提供有形成于点火装置1的连接器15中的树脂(或绝缘体)49，如图4C所示。这里，连接器15的树脂49包括预成型主体50的树脂55。同时，线圈外壳30和树脂49形成在一起。

连接器15和树脂49以以下方式形成在一起：端子16、17的电容器连接端子部分16c、17c暴露在外面，三个端子16至18的弯曲部分16b、17b、18b也部分暴露在外面。因此，电容器连接端子部分16c、17c和弯曲部分16b、17b、18b作为内部端子部分与电容器6和点火器5电连接。

如上所述，连接器15可以形成为具有多个内部端子部分16b、17b、18b、17c、18c，它们通过成型处理排列在预定位置，在该预定位置，首先形成预成型主体50，然后连接器15与树脂成型在一起。

电容器连接端子部分16c、17c和弯曲部分16b、17b、18b首先被嵌件成型以形成预成型主体50，其中所述电容器连接端子部分16c、17c和弯曲部分16b、17b、18b通过弯曲三个端子16至18的另一端来形成。然后，连接器15与树脂49成型在一起以形成点火器5和电容器6的内部端子部分16b、17b、18b、16c、17c。从而能够形成通过足够的准确性来进行布置的内部端子部分16b、17b、18b、16c、17c，并且当点火器5和电容器6固定时，实现可靠的电连接变得容易。

同样，如图4C所示，在形成连接器15的同时容纳点火器5的点火器容纳部分51形成为凹陷部分。同样，容纳电容器6的电容器容纳部分52形成为凹陷部分。点火器容纳部分51的宽度被确定为与点火器5的宽度相对应。同样，电容器接收部分52的宽度确定为与电容器6的宽度相对应。从而在相应的容纳部分51或52中容纳点火器5或电容器6时，避免了由于点火器5或电容器6不适当的布置(positioning)引起的不稳定的电连接。

归功于容纳部分的结构，当点火器5或电容器6固定后就能够实现可靠的电连接。

点火装置1如上所述组成。开关器件2中包含的开关元件的集电极与点火线圈组件4的初级绕组4a相连，并且同时点火线圈组件4的次级绕组与火花塞相连。因此，点火装置1可以向火花塞施加高电压。

点火装置1根据ECU 10通过信号线输入的点火输入信号(点火信号)进行控制，该信号线外部连接到连接器15。当点火信号变为高电平时，高的栅极电压被施加到开关元件以使开关元件变为导通状态。然后，电流在开关元件的集电极和发射极之间流动以使线圈电流流过点火线圈组件4的初级绕组4a。相反，当来自ECU 10的点火信号变为低电平时，开关元件的栅极电压降低以使开关元件变为截止状态。从而停止了到点火线圈组件4的初级绕组4a的线圈电流。

上述开关元件的开关控制控制提供给初级绕组4a的线圈电流以使必要的电流量通过次级绕组4b被提供给火花塞，并且在发动机中产生点火。

在点火装置1的上述结构中，由强电场在连接在ECU 10和点火装置1之间的信号线处产生的射频电流通过电容器6来旁路齐纳二极管3。这是因为电容器6设置在连接器15内部的并联电路中。因此，将不发生齐纳二极管的整流。

结果是，限制了常规的缺点，即，由于强电场的影响上述信号线的电势电平可以变为错误的电势电平，并且防止点火器5接收具有错误电势电平的错误信号。这样，这限制了点火装置1的错误操作，在该错误操作中，开关元件被错误地导通。

为了实现上述效果，要求电容器6的电容量至少是1000pF，并且发明人的实验证明当考虑到点火延迟的时候电容器的电容量优选是2200pF。

(第二实施例)

将参考附图描述本发明的第二实施例。第二实施例的点火装置中与第一实施例的点火装置的组件相似的组件将用同样的数字标记表示。本实施例描述了这样一种实施例：根据第一实施例的连接器15的并联电路用串联电路代替。但是，除了上述替换之外的其它结构与第一实施例相似，并且因此只描述了不同的部分。

图5是根据第二实施例的点火装置1的电路图。如图5所示，电感线圈60与连接到点火器5的输入线7串联设置。

利用这种结构，由于电感线圈60的阻抗，由强电场在连接在ECU10和点火装置1之间的信号线处产生的射频电流被限制不被提供给点火器5。结果是，限制了常规的缺点，即，由于强电场的影响上述信号线的电势电平可以变为错误的电势电平，并且防止点火器5接收具有错误电势电平的错误信号。这样，这限制了点火装置1的错误操作，在该错误操作中，开关元件被错误地导通。

上述实施例示出了一种实例：在该实例中，在点火器5的输入线7和GND 80之间设置了齐纳二极管3。但是，齐纳二极管3可以用普通二极管代替。

同样，上述实施例示出了一种实例：在该实例中，电容器6和电感线圈60被设置在点火器5外部。但是，电容器6或电感线圈60也可以设置在点火器5内部。

另外，上述实施例还示出了一种实例：在该实例中，位于连接到点火器5的输入线7和GND 80之间的齐纳二极管3被设置在点火器5内部。但是，齐纳二极管3或普通二极管也可以设置在点火器5外部。

其它优点和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。因此在更广的意义上本发明并不局限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和说明性实例。

Claims (5)

1.一种用于内燃发动机的点火装置，该点火装置由控制单元(10)进行控制，所述点火装置包括：

连接器(15)，该连接器(15)与所述控制单元(10)电连接，并且包括：

输入端子(16)，该输入端子(16)与所述控制单元(10)电连接以接收由所述控制单元(10)输出的点火信号；以及

接地端子(17)，该接地端子(17)与地(80)相连；

点火线圈组件(4)，该点火线圈组件(4)与所述连接器(15)相连，点火器(5)，该点火器(5)包括：

开关器件(2)，该开关器件(2)根据通过所述连接器(15)从所述控制单元(10)接收到的所述点火信号开关提供给所述点火线圈组件(4)的线圈电流；以及

齐纳二极管(3)，该齐纳二极管(3)用作所述开关器件(2)的保护元件，其中所述齐纳二极管(3)设置在所述输入端子(16)和所述接地端子(17)之间；以及

电容器(6)，该电容器(6)与所述齐纳二极管(3)并联设置在所述输入端子(16)和所述接地端子(17)之间以形成并联电路。

2.根据权利要求1所述的点火装置，其中：

所述连接器(15)包括绝缘主体(49)；

所述输入端子(16)和所述接地端子(17)被嵌件成型进所述绝缘主体(49)中；

所述输入端子(16)包括与所述电容器(6)相连的第一电容器连接端子部分(16c)；以及

所述接地端子(17)包括与所述电容器(6)相连的第二电容器连接端子部分(17c)。

3.根据权利要求2所述的点火装置，其中所述连接器(15)还包括电容器容纳部分(52)，该电容器容纳部分(52)形成为凹陷部分并容纳所述电容器(6)。

4.根据权利要求3所述的点火装置，其中所述电容器(6)覆盖有硅酮胶(32)。

5.一种用于内燃发动机的点火装置，该点火装置由控制单元(10)进行控制，所述点火装置包括：

连接器(15)，该连接器(15)与所述控制单元(10)电连接，并且包括：

输入端子(16)，该输入端子(16)与所述控制单元(10)电连接以接收由所述控制单元(10)输出的点火信号；以及

接地端子(17)，该接地端子(17)与地(80)相连；

点火线圈组件(4)，该点火线圈组件(4)与所述连接器(15)相连；点火器(5)，包括：

开关器件(2)，该开关器件(2)根据通过所述连接器(15)从所述控制单元(10)接收到的所述点火信号开关提供给所述点火线圈组件(4)的线圈电流；以及

齐纳二极管(3)，该齐纳二极管(3)用作所述开关器件(2)的保护元件，其中所述齐纳二极管(3)设置在所述输入端子(16)和所述接地端子(17)之间；以及

电感线圈(60)，该电感线圈(60)连接在所述输入端子(16)和所述齐纳二极管(3)之间。

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