CN201250745Y - 发动机自进角可调两次高能电子点火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其中的点火电路包括并联而成的一次放电电路和二次放电电路，一次放电电路由可控硅(S1)、储能电容(C1)和高压变压器(T1)的初级线圈串联而成；二次放电电路与高压变压器(T1)的次级线圈相连；桥式电路(B)的输出端通过D4二极管与一次放电电路的输入端相连；桥式电路(B)的输出端通过D3二极管与二次放电电路的输入端相连；高压变压器(T1)的初级线圈通过D1二极管与火花塞一端相连，二次放电电路通过D2二极管也与火花塞的该端相连。通过两次放电，提高了发动机点火的可靠性和发动机燃料的燃烧效率。

Description

发动机自进角可调两次高能电子点火装置

技术领域 本实用新型涉及一种发动机电子点火装置，特别是一种发动机自进角可调两次高能电子点火装置。

背景技术 现有的点火器所采用的电路一般包括两部分：自激升压电路和高压放电电路，如图1所示。

自激升压电路其特点是在转速较低时点火能量较大，在高速时由于自激振荡频率的限制，其输出高压也急速下降，因而，自激式电子点火器点火能量会随着转速的增大而不断降低，以至于达到一定速度后无法正常使用。

高压放电电路原理为：首先关闭单向(双向)可控硅S1，并利用自激升压电路将电容C1充至电压为U0。此时，若给S1正脉冲驱动信号，单向(双向)可控硅开启，则电容C1单向(双向)可控硅S1以及高压变压器T1的初级线圈便构成回路，T1初级线圈产生电流，由电磁感应原理，在T1的次级线圈便感应出高压，击穿火花塞之间的液油混合物而放电，此种放电模式虽前端为电容放电，但后端仍为电感放电，由于电感放电本身限制，故能量较小。

由于S1端的输出脉冲为固定频率的脉冲，故其他电子点火器在工作过程中始终保持固定点火提前角度，其点火提前角不可更改。

实用新型内容 本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述已有产品之不足，而提供一种发动机自进角可调两次高能电子点火装置，通过两次放电，提高点火的可靠性和发动机燃料的燃烧效率。

本实用新型的技术方案如下：

一种发动机自进角可调两次高能电子点火装置，主要由升压电路和点火电路组成，点火电路连接发动机的火花塞，升压电路包括连接有蓄电池的升压变压器，其特征是：所述点火电路包括并联而成的一次放电电路和二次放电电路，其中，一次放电电路由可控硅、储能电容和高压变压器的初级线圈串联而成；二次放电电路与高压变压器的次级线圈相连；还包括输入端与升压变压器的次级线圈相连的桥式电路，桥式电路的输出端通过D4二极管与一次放电电路的输入端相连；桥式电路的输出端通过D3二极管与二次放电电路的输入端相连；高压变压器的初级线圈通过D1二极管与火花塞一端相连，二次放电电路通过D2二极管也与火花塞的该端相连。

所述升压电路还包括场效应管或者晶体管和他激芯片，他激芯片的输出端与场效应管或者晶体管的控制端相连接，场效应管或者晶体管还与升压变压器的初级线圈相连；升压电路的次级线圈与点火电路连接。

所述的他激芯片可以为PWM电源控制模块，其输入端连接有主要由电阻和电容组成的外围电路。

所述的他激芯片还可以为数字或模拟集成芯片构成的方波发生器，其输入端连接有主要由电阻和电容组成的外围电路。

所述的他激芯片还可以为实现所需要的方波信号的单片机或实现所需要的方波信号的可编程芯片。

所述的他激芯片还可以为由可编程逻辑器件实现的方波发生电路。

所述的他激芯片还可以为实现所需要的方波信号的由分立元件组成的电路，所述分立元件包括电容、电阻、三极管和变压器。

升压电路和点火电路上分别带有与计算机通信的接口。

本实用新型具有以下特点：

(1)、在S1未开启前，由于火花塞5中间液油混合物未被击穿故火花塞5为断路。由二极管D1隔离作用，C2作为电压源无法构成回路，因而C2保持储能状态，此时若给可控硅S1正脉冲驱动信号，则单向(双向)可控硅S1开启，由C1放电形成高压离子弧击穿火花塞5中间的油气混合物，在击穿状态下，火花塞5之间的电阻非常小，此时C2便与火花塞5构成回路，C2中的电荷便通过击穿后的火花塞5释放能量，C2中的能量全部用于点火为真正的电容放电，为其主要放电能量(电感放电部分忽略)，调节C2和U1的数值大小，便可生产出不同能量级别的高能电子点火器。

(2)、采用他激式振荡电路，其振荡频率与转速无关，仅与自身参数有关，因而可以在任意转速下均保持有较高电压和能量输出，从而能够保证电子点火器在任意转速下的高能特征。

(3)、有通信接口与计算机相连，用户可对转速实时测量，并对自进角函数曲线进行任意设定。

附图说明 图1是现有技术中一种典型点火器的电路图。

图2是本实用新型的原理方框图。

图3是本实用新型的电路原理图。

图4是专用芯片UC3843驱动信号产生电路图。

图5是NE555芯片信号产生电路图。

图6是单片机信号产生电路图。

图7是CPLD信号产生电路图。

图8是分立元件信号产生电路图。

具体实施方式 下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。

一、升压电路。

如图2、3所示，升压电路2包括连接有蓄电池1的升压变压器T。所述升压电路还包括场效应管或者晶体管Q1和他激芯片U1，他激芯片U1的输出端与场效应管或者晶体管Q1的控制端相连接，场效应管或者晶体管Q1还与升压变压器T的初级线圈相连；升压电路的次级线圈与点火电路连接。

所采用的为他激式升压电路，通过他激式芯片和外围电路构成产生驱动电路的方波，该方波具有较高的振荡频率，在设计转速范围内，其输出能量与转速无关，因而在低速和高速的范围内均保持有恒定的高能输出。

产生场效应管或者晶体管Q1控制端的驱动信号，即产生一定频率的方波驱动信号，有如下几种实现形式：

(1)、使用专用PWM电源控制模块实现例如UC3842、UC3843等，以UC3843为例说明该类模块的原理，如图4所示。

与PWM模块相连接的部分为外围电路，其中包括电阻R和电容C，其中调节RC的数值可改变PWM模块的输出频率和占空比，信号由Tout1端输出，场效应管或者晶体管Q1的驱动端，开通或闭合对直流电产生交变信号。与管脚VFB、ISEN相连接的为反馈回路能够防止过流或过压，起到保护电路的目的。

(2)、利用常用数字或模拟集成芯片构成方波发生器，如555，74系列芯片等。以555为例说明该类芯片的原理，电路如图5所示。

数值可改变的输出频率和占空比，从Vo端输出一定频率的方波，场效应管或者晶体管Q1的控制端，将直流信号变为交流信号，从而在变压器次级线圈输出所设计的高压。

(3)、利用单片机(MCU)或ARM等可编程芯片编程实现所需要的方波信号。以ATMEGA8为例说明该类芯片的工作原理，如图6所示。

编程便可以实现一定频率方波，由MOUT端输出，场效应管或者晶体管Q1的控制端，将直流信号变为交流信号，从而在变压器次级线圈输出所设计的高压。

(4)、利用可编程逻辑器件(CPLD或FPGA)实现的电路形成如图7所示。

其中CRYSTAL为兆级有源晶振，由于其频率远远超过变压器所规定的频率，因而将CPLD(或FPGA)有关引脚上，利用编程的形式对其进行分频处理，分频至系统所要求频率的方波输出，场效应管或者晶体管Q1的控制端，将直流信号变为交流信号，从而在变压器次级线圈输出所设计的高压。

(5)、利用电容、电阻、三极管、变压器等常用分立元件实现，电路如图8所示。

利用该电路便可以产生一定频率的驱动信号，场效应管或者晶体管Q1的控制端，将直流信号变为交流信号，从而在变压器次级线圈输出所设计的高压。

以上几种方式均可实现他激式方波振荡电路，其振荡频率与转速无关，仅与自身参数有关，因而可以在任意转速下均保持有较高电压和能量输出，从而能够保证电子点火器在任意转速下的高能特征。

二、点火电路。

仍如图2、3所示，点火电路包括并联而成的一次放电电路4和二次放电电路3，其中，一次放电电路由可控硅S1、储能电容C1和高压变压器T1的初级线圈串联而成；二次放电电路与高压变压器T1的次级线圈相连；还包括输入端与升压变压器T的次级线圈相连的桥式电路B，桥式电路B的输出端通过D4二极管与一次放电电路4的输入端相连；桥式电路B的输出端通过D3二极管与二次放电电路3的输入端相连；高压变压器T1的初级线圈通过D1二极管与火花塞5一端相连，二次放电电路3通过D2二极管也与火花塞5的该端相连。

蓄电池1在控制电路的控制下，经升压电路2升压后，有两路输出，一路为一次放电电路4供电，另外一路为二次放电电路3供电。

一部分为一次放电电路部分，原理如图3所示，所不同的在于T1次级线圈中有隔离二极管D1、D2分别隔离两部分电路，两部分电路分别通过二极管D3、D4将将电容C1、C2充电至电压U0、U1。在S1未开启前，由于火花塞5中间液油混合物未被击穿故火花塞5为断路。由二极管D1隔离作用，C2作为电压源无法构成回路，因而C2保持储能状态，此时若给可控硅S1正脉冲驱动信号，则单向(双向)可控硅S1开启，由C1放电形成高压离子弧击穿火花塞5中间的油气混合物，在击穿状态下，火花塞5之间的电阻非常小，此时C2便与火花塞5构成回路，C2中的电荷便通过击穿后的火花塞5释放能量，C2中的能量全部用于点火为真正的电容放电，为其主要放电能量(电感放电部分忽略)，调节C2和U1的数值大小，便可生产出不同能量级别的高能电子点火器。

二极管D1的作用为防止离子弧产生前，C2中的电荷由T1次级线圈释放能量。D2的作用为在T1产生离子弧瞬间，电压将为上万伏，远大于U1的值，为防止电能量传至C2，故电路中设置为D2，D2具有的特点为有上万伏的反向电压，很大的正向电流，二极管D1、D2可根据电容充电极性不同，采用如图所示的方向或相反的方向。

二极管D3、D4分别隔离引弧和二次储能充电部分，使两部分充电不受影响。

三、点火提前角度自由设定。

点火器上有与计算机通信的接口，计算机端有控制软件，能够与计算机进行数据通信，其功能有三个：一：能够测量发动机的转速，点火器可以将转速上传至计算机端，计算机端可以将转速进行显示；二：计算机端可以任意修改和设定点火器的点火提前角以及点火触发脉冲极性，并将提前角、触发脉冲极性信息通过接口下传至点火器上；三：点火器能够测量点火器工作时刻的提前角，并通过通信接口上传至计算机端，计算机能够将提前角予以显示，并通过所显示的提前角与所显示的提前角进行比较，起到校正的目的。

Claims (8)

1、一种发动机自进角可调两次高能电子点火装置，主要由升压电路(2)和点火电路组成，点火电路连接发动机的火花塞(5)，升压电路(2)包括连接有蓄电池(1)的升压变压器(T)，其特征是：所述点火电路包括并联而成的一次放电电路(4)和二次放电电路(3)，其中，一次放电电路(4)由可控硅(S1)、储能电容(C1)和高压变压器(T1)的初级线圈串联而成；二次放电电路与高压变压器(T1)的次级线圈相连；还包括输入端与升压变压器(T)的次级线圈相连的桥式电路(B)，桥式电路(B)的输出端通过D4二极管与一次放电电路(4)的输入端相连；桥式电路(B)的输出端通过D3二极管与二次放电电路(3)的输入端相连；高压变压器(T1)的初级线圈通过D1二极管与火花塞(5)一端相连，二次放电电路(3)通过D2二极管也与火花塞(5)的该端相连。

2、如权利要求1所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述升压电路(2)还包括场效应管或者晶体管(Q1)和他激芯片(U1)，他激芯片(U1)的输出端与场效应管或者晶体管(Q1)的控制端相连接，场效应管或者晶体管(Q1)还与升压变压器(T)的初级线圈相连；升压电路的次级线圈与点火电路连接。

3、如权利要求2所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述的他激芯片(U1)为PWM电源控制模块，其输入端连接有主要由电阻和电容组成的外围电路。

4、如权利要求2所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述的他激芯片(U1)为数字或模拟集成芯片构成的方波发生器，其输入端连接有主要由电阻和电容组成的外围电路。

5、如权利要求2所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述的他激芯片(U1)为实现所需要的方波信号的单片机或实现所需要的方波信号的可编程芯片。

6、如权利要求2所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述的他激芯片(U1)为由可编程逻辑器件实现的方波发生电路。

7、如权利要求2所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：所述的他激芯片(U1)为实现所需要的方波信号的由分立元件组成的电路，所述分立元件包括电容、电阻、三极管和变压器。

8、如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的发动机自进角可调两次高能电子点火装置，其特征是：升压电路(2)和点火电路上分别带有与计算机通信的接口。

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