CN2067767U - 汽车用无触点电容式高能电子点火装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车用无触点电容式高能电子点火装置，由无工频变压器的逆变升压电路、逆变限压电路、逆变控制电路、无触点多触发电路，“日”字型铁芯的高能点火线圈和带有真空离心提前机能的、能应用于普通有触点分电器上的磁触发器组成，可以在每个活塞行程的压缩终了产生二个以上的强烈电火花，充分点燃缸内混合气，并且能加快其燃烧速度。

Description

本发明涉及一种汽车用无触点电容式高能电子点火装置。

常见的汽车用无触点电容式电子点火装置，一般采用单触发形式，或者有触点，同样存在凸轮与触点的磨耗现象，进一步分析传统的电容式电子点火装置，则还存在着体积过分庞大，耗电大，效率低，电源电压范围小，成本昂贵等影响实际推广的诸种原因。

鉴于上述已有技术存在的问题，本发明的目的是设计一种体积小，耗电少，结构简单，点火能量大，并且采用多触发形式的用于汽车发动机缸内点火的电容式无触点电子点火装置，充分发挥电容装置点火电压高，能点燃有积炭的火花塞的特点，进而提高燃油经济性，减少大气污染，避免经常维护“白金”

本发明的技术解决方案是由图1给出：汽车用无触点电容式高能电子点火装置具有一个电容器充电电路1、一个脉冲发生器9、一个磁触发器6、一个整流器2、一个贮能电容器3、一个“日”字型铁芯的高能点火线圈4、一个分火装置5、一套火花塞7、一个可控硅8组成。其中磁触发器6、分火装置5均安装于分电器壳体之内。

首先，电容器充电电路1通过整流器2对贮能电容器3充电，之后，当活塞压缩终了，磁触发器6同步地输出一个跳变的信号，脉冲发生器9根据这一跳变信号，输出二个以上连续脉冲，一路到电容器充电电路1，中止它的工作，另一路到可控硅8，对点火线圈4的初级边放电，点火线圈4初级电流的突增，要在其次级产生高电压，分火装置5将这一高电压分配到相应的

火花塞7，在其气隙产生二个以上的连续电火花，点燃缸内混合气。

电容器充电电路1实际上是一个它激式逆变器，即由单独的矩形波发生器对功率晶体管BG1激励。由电压适应性强、频率稳定性高、接成多谐振荡器形式的“555”时基电路IC1来承担，其目的是为了使电路有较高的可靠性、频率稳定性和较宽的电压适应范围。BG1接成单端输出，而不使用双管的推挽形式，可使“输出电压限制”和“工作状态控制”容易实现，避免推挽电路功率管的互导、推动倒相、增加功率管耐压等一系列缺陷。挽能变压器T1采用铁氧体高频磁芯，可使激励频率大大高于工频（拟定为10KHz），减少了点火装置的体积。逆变输出的电压拟定为400V，由“输出电压限制”电路限定为285V，通过二极管D2整流，变为400V直流，给贮能电容器C2充电。上述措施，不仅减少了点火装置的体积，也减少了动态以及静态功耗，避免了因激励频率提高后，以及输出能量加大后，电路的自激，相互干扰等不稳定现象。

“输出电压限制”电路从逆变整流的输出端C2上取样，利用稳压二极管击穿电压恒定的原理，通过并联在功率管BG1基极与地之间的三极管BG2作用，实现对输出电压幅度的限制，以改善电瓶低电压时的点火状况。稳压管D1接于BG2基极，具体动作过程为：C2上的电压升高→D1击穿→BG2导通→BG1截止→C2上的电压降低→D1恢复→BG2截止→BG1工作→C2上的电压升高。为简化电路、提高可靠性，电容器充电电路1的“工作状态控制”也由BG2完成。工作状态控制是指可控硅BG3导通期间，BG1被控制在截止的同步状态，其目的在于提高频率和可靠性，用电阻R15将触发可控硅BG3的触发脉冲输入BG2的基极，在触发脉冲到来时，可控硅BG3导通而逆变截止，实现BG2承担输出电压限制和工作状态控制的双重功能。接入可控硅BG3控制极电路的阻容元件C3、R7是用以消振以及防止误动作。

工作过程中，电容器充电电路1负载变化极大，逆变变压器T1的工作状态与普通逆变变压器相比，有很大不同，为了提高效率，需要加大T1的初、次级电感量  加大电感量的次级绕组势必要阻碍点火线圈4向贮能电容器3释放磁场能量，为此，在可控硅BG3正负两端反向地接入续流二极管D4，为能量释放提供通路，节省电力。

电容器的能量计算公式为 A＝ 1/2 CU²，或中A——电容器能量，C——电容器容量，U——电容器充电电压值。为了获得高能点火，仅用升高充电电压的做法缺陷较多，如：需要增加变压器T1匝比，增加元器件耐压等等，因此在提高充电电压的情况下，同时加大电容器容量，效果最好，加大电容器容量还能略微延长放电时间，相应增加火花持续时间，弥补电容贰点火装置的火花持续时间短的不足。

触发方式取消触点，由无触点的磁触发器6完成，可以避免触点及凸轮的磨耗，提高点火时间应答能力，磁触发器具有真空和离心速度提前二种功能，可以应用于普通分电器之上，以适应于在用车的改装和生产新车的不同需要。多触发的形式由磁触发器6、控制级BG4以及脉冲发生器9共同作用而形成。所谓多触发，是指在活塞每个压缩终了之时的准确点火时刻，能产生两个、甚至多个的火花，加快燃油燃烧速度。触发脉冲由矩形波发生器IC2输出，输出的触发脉冲由磁触发器6调制，仅当磁触发器6产生的负跳变信号到来时，触发脉冲才能输出，触发频率为1000Hz。本发明经过对比，选用接成多谐振荡器形式的“555”时基集成电路IC2作矩形波发生器，调制方法是利用“555”“4”脚复位优先的原理进行。“555”的“4”脚接于BG4集电极，磁触发器6的感应绕组T2则串接于BG4的基极回路，当T2的负半周到来时，BG4退出饱和状态，集电极电压上升，与其直通的“555”“4”脚电位上升，“3”脚开始输出触发脉冲，为了提高BG4的电压适应范围，其工作点由稳压管D3加以稳定。

点火线圈采用“日”字型铁芯的高能点火线圈，磁能损失小，磁场膨胀和磁场消失均能产生电火花，避免失火和提高节油率。

国内的电子点火装置尚处于起步阶段，经查阅大量有关资料对比，本发明有如下特点：

1、体积小、重量轻、耗电省，在点火能量相同的情况下，体积较常规电容式点火装置缩小3／4，耗电减少2／5。

2、适应电压范围宽，在电瓶电压6～18V情况下，点火装置都能工作。

3、静态功耗极小，发动机静止状态下接通电瓶，总电流小于0.25A。

4、没有触点，不存在凸轮及触点磨损现象。

5、采用多触发形式的“多火核燃烧”理论，避免了电容式装置火花持续时间短的致命弱点，其应用符合当前汽车向稀燃、高速、节能、大功率发展的方向。

6、线路新颖，国内、外均没有先例将“555”时基电路、铁氧体高频磁芯、V－MOS大功率场效应管的组合电路应用于电子点火装置之中。

7、磁触发器带有真空提前和离心提前二种提前调节装置，提高了分电器点火提前曲线的应答能力，同时磁触发器设计成能够应用于普通分电器之上，即可针对在用车的改装，也可投入新车的生产之中。

附图：

图1为系统功能方框图。

图2为电容器充电电路。

图3为磁触发器。

图4为可控脉冲触发电路。

图5、图6为点火装置电原理图。

用图2、图3、图4、图5、描述本发明的一个实施例：

图2所描述的电容器充电电路，BG1为输出开关管（V－MOS大功率场效应管），T1为输出换能变压器，IC1为振荡激励集成电路（接成多谐振荡器形式的“555”时基电路），R1、R2、C1为IC1的定时元件，R3为IC1的输出耦合及隔离电阻，上述元件共同作用的结果是形成本发明的电容器充电电路的核心，电路中加入的R4、R5、R6、D1及BG2则组成本电路的限压及控制电路，R8、C4组成退耦电路，防止系统自激。电路的工作过程是；接通电源后，IC1即有一个激励信号经R3去推动BG1，BG1动作的结果是在变压器T1的次级输出一个285伏、10KHz的电压，此电压经D2整流输出给贮能电容器C2充电，当D2输出的电压超过400V时，稳压管D1导通，三极管BG2也导通，导通的BG2通过R3对BG1分流，使输出电压得到降低，并稳定在400V左右，另一方面，当IC2通过R15（图4）输出的控制信号到来时，BG2亦按1000Hz的控制信号变化而导通截止，控制BG1与BG3（图5）的工作同步，使可控硅BG3导通时，不再有充电电压输出，以提高系统效率。

图3描述的本发明磁触发器有一块支板3，支板3上有架板2，架板2通过衬套5的帮助，可绕分电器的轴心旋转，支板3、架板2由压簧片4与开口档圈1共同压紧，绕有触发线圈的极片12通过磁铁10、支架9、螺钉8、11，紧固于架板2之上，正时轴7刚性连接于传动块6之上，正时轴7、极片12均由软磁材料制成，正时轴7活套于分电器5、6（图1）的传动轴之上，通过传动块6的帮助以原分电器的轴心为轴心旋转，它上面的齿数与发动机气缸数相同，当它的齿尖旋至极片12的齿尖位置时（图三所示位置），即为点火正时时间，此时触发线圈T2（图4）内由于磁场的变化感应出正负跳变的信号电压，脉冲发生器9（图1）就根据这一跳变电压，去控制电容器充电电路1（图1）和可控硅8（图1）的工作状态，架板2通过衬套5活动装配于支板3之上，分电器真空调节器通过它起调节作用，其动作原理与“白金”分电器相一致，传动块6与原离心调节器重块的共同作用的结果是使点火提前角度随发动机转速的变化而一一对应地变化。

图3组件可通过正时轴7、传动块6、支板3直接安装于普通分电器之上，取代原“白金”触点。

图4所描述的可控脉冲触发电路中，T2为磁触发器（图3）感应绕组，BG4为触发三极管，R10、R11、R12为BG4的偏置电阻，R9、R8、D3、C4起退耦稳压作用，用以稳定BG4的直流工作点，以提高其电压适应范围。IC2为振荡触发集成电路（接成多谐振荡器形式的“555”时基电路）。R13、R14、C5为IC2的定时元件，R15、R16为IC2的输出耦合及隔离电阻，磁触发器T2通过BG4及IC2“4”脚对其“3”脚输出的触发信号进行调制，调制原理是利用“555”时基电路“4”脚复位可以优先进行的，亦即只有当正时轴7与极片12的齿尖旋至对齐时，本脉冲发生器才有振荡信号输出去控制电容器充电电路1（图1）和可控硅8（图1）、形成多触发的形式，在每个活塞压缩终了之时，产生多个火核（两个以上）。

平时，BG4饱和导通，IC2“4”脚处于低电位，“3”脚不输出任何信号，当T2发生负跳变时，BG4退出饱和状态，IC2“4”脚呈现高电位“3”脚输出被T2通过“4”脚调制的1000Hz近似方波信号，此信号通过R15输出控制电容器充电电路，通过R16输出控制可控硅BG3的工作状态，形成多触发的形式。

图5是在图3和图4组合的基础上，再增加续流二极管D4，贮能电容器C2及点火线圈而成，形成本实施例的实用电路，增设的电阻R7、C3是为了消除可控硅BG3的误动作，贮能电容器C2的电场能量通过可控硅BG3释放给点火线圈，点火线圈初级电流的猛增导致次级产生高电压，二极管D4为点火线圈的磁场能量释放提供通路，一方面以避开T1次级绕组电感的影响，另一方面又使点火线圈反过来给电容器C2充电，转化为电场能量，以节省电力，BG1、BG3的工作状态是同步的，BG3导通时，BG1即停止工作。工作过程已在电容器充电电路和可控脉冲发生器电路中阐述清楚，不再叙述。电路中，“E”为电源端，C2与点火圈的接点称为电容器放电端，T2两端称为触发端1及触发端2，粗黑线为公共接地端。本电路只适应于负极搭铁的汽车。

实用中，拆除原“白金”系统中分电器上的“白金”装置及凸轮，装上图3的磁触发器，按图5连接好“地”、“电源”、“触发1”、“触发2”及“电容放电”端五根连接线。原点火线圈附加电阻，分电器附加电容均免去不用，火花塞间隙调整在0.8毫米，点火正时校正为；当正时轴7的齿尖与极片12（图3）的齿尖相对齐时，便是准确点火时间。为使发动机处于最佳运行状况，启动发动机之后，还需微调节气门螺钉和怠速调整螺钉，微调分电器角度，使发动机处于最稳定、最省油状态。

图3、图4、图6为另一个实施例。

本实施例与前一个实施例的不同之处仅在于电容器充电电路中的功率管不再使用功率场效应管，而使用（图6）所示的另一种开关特性良好的大功率达林顿管，相对降低成本，电路的实用与上一个实施例一致，原理也一样，不再赘述。

从使用情况看，汽车启动性增加明显，动力性也增加很多，怠速排污性也得以改善，使用周期超过10月之久，至今未发现异常现象。

Claims (6)

1、一种汽车用无触点电容式高能电子点火装置，是由电容器充电电路脉冲发生器9、磁触发器6、整流器2、贮能电容器3、点火线圈4、分火装置5、火花塞7、可控硅8组成，其特征：电容器充电电路是采用铁氧体高频磁芯作为转换变压器，大功率晶体管作为开关元件的它激式逆变器，开关功率管BG1的基极与地之间并联接有以三极管BG2为主的输出电压限制电路和工作状态控制电路，触发信号由接入可控脉冲触发电路的磁触发器6产生，被磁触发器6产生的电磁信号调制的触发脉冲经可控脉冲发生器9输出后，控制可控硅8的导通截止以及控制电容器充电电路1的工作状态。

2、根据权利要求1所述的点火装置，其特征：磁触发器有块支板3，支板3上装有架板2，架板2通过衬套5的帮助，可绕分电器的轴心旋转，支板3、架板2由压簧片4与开口挡圈1共同压紧，绕有触发线圈的极片12通过磁铁10、支架9紧固于架板2之上，正时轴7刚性连接于传动块6之上，正时轴7和极片12均由软磁材料制成。

3、根据权利要求1、2所述的点火装置，其特征：磁触发器的架板2上的相应孔是供分电器5、6真空调节器装调节轴销之用，传动块6活套于分电器5、6离心调节块桩头之上，正时轴7活套于分电器5、6传动轴之上。

4、根据权利要求1所述的点火装置，其特征：电容器充电电路中，激励功率管的激励信号发生器与功率管之间由电阻R3耦合，并且在功率管基极与地之间并联接有起分流作用的输出电压限制黾路和工作状态控制电路，所说控制电路是由低频（也可用高频）三极管接成的共发射极电路BG2、电压检测稳压二极管D1等元件组合而成，BG2承担输出电压限制和输出状态控制的双重功能。

5、根据权利要求1所述的点火装置，其特征：脉冲发生器9的振荡信号由接成多谐振荡器形式的“555”时基电路IC2产生，输出是被调制的，调制信号来源于磁触发器6，调制方法是利用“555”第“4”脚复位优先原理进行，并且是通过低频三极管接成饱和状态的共发射极电路的BG4起作用。

6、根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于可控硅BG3正、负两端反向接有放电续流二极管D4。

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