CN2101770U - 集成化场逆高速汽车电子点火器 - Google Patents

Abstract

集成化场逆高速汽车电子点火器是由分电器、光 电传感器、点火器控制器、点火线圈及分电器火花塞 等构成。点火器控制器是由方波振荡器及振荡、倒 相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路、推挽输出器、 升压器、整流器、可控硅、贮能电容、单稳态定宽器、电 压比较器、电源构成。光电传感器位于分电器上且通 过引线接点火控制器、点火器接点火线圈、点火线圈 接分电器。因而它能使汽车冷起动可靠、燃烧完全、 加速性高、动力增加。

Description

本实用新型属于汽车无触点电容放电式电子点火器领域。特别是能适应各种车型尤其是高速发动机高能量点火的苛刻要求是本产品的突出特点。

本实用新型现有技术领域中的已有技术是：汽车用无触点电容式多功能电子点火装置。该电子点火装置1、在电路中以晶体三极管作为信号放大、整形、驱动、电平比较处理等电路的关键性元件。由于晶体三极管的电流放大倍数、耐压、漏电流及温度特性等参数的一致性差，可靠性低，使产品质量受到制约。晶体三极管的工作点需调试，则给产品的生产带来了极大的不方便。又由于晶体三极管的功能单调，欲在电路中实现多种功能，就必须将数个晶体三极管联合使用，结果使电路复杂化，可信度低，成本高。2、采用磁脉冲发生器需绕制线圈，使用磁铁。安装、制造工艺复杂、成本高。其检测到的脉冲信号的幅度随发动机转速的影响，发生很大的变化，必须增加放大、限幅等电路。3、采用单臂功率输出方式，波形对称性极差，波形间断，白白浪费了时间，造成逆变效率低，充电电源等效阻抗大，贮能电容充电缓慢，不适应高速要求。4、整流器采用半波整流方式，导致直流高压充电电压凹槽大、不连续，在贮能电容充电时造成间歇充电的结果。当发动机高速时，随着留给电容器充电时间的缩短，形成贮能电容欠压，火花能量不足。5、制造″日字型铁芯″的点火线圈，使原车点火线圈闲置，造成浪费。产品总体成本上升，不易生产和推广。

本实用新型的设计目的是为了避免现有技术中存在的不足之处，设计一种完全不使用晶体三极管的全速范围内都能以连续的两个高能电火花点火的新型电子点火器。使汽车冷起动可靠，动力性、加速性提高，功率增加、燃烧完全，节省燃油，减少尾气污染。克服火花塞积炭，延长火花塞的使用寿命。免去铂金的保养。适用于″大功率、稀燃、多核燃烧″的需要。

本实用新型的设计方案是：

1、设计思想：

（1）电火花能量的讨论：理论规定，每次点火时，贮能电容释放的电能不得低于20mJ，才能较可靠地点燃压缩混合气。这个结论已被多年实践所证实。

（2）依据电容器的储能公式，要增大贮能Ec，可有两种办法，第一是增大电容器电容C；第二是增大电容器两极间电压Uc。但Uc太大时，点火线圈有被击穿的危险。

（3）贮能电容为充电时间T_充∝XC（X为充电电压源的等效阻抗，C为贮能电容器的电容。）

（4）电火花持续时间，即贮能电容的放电时间T_放（L为点火线圈初级电感量。通用″地球牌″等的电感量约13.7mH）。T_放大，则电火花持续时间长。可采取加大C的方法实现。但C太大会减慢充电速度。

对于高速发动机NISSNA－－1800TORBO日本发动机，最高速时，两次点火之间的最短时间间隔只有2.5ms，贮能电容必须在2.2ms以内充电完毕。要达到这个指标，应尽量减小充电电压源等效阻抗X，提高充电电压V，充电电压源输出波形平直，不能有凹槽。这样，能在保证有很高的贮能的前提下，尽量节约充电时间。同时可使贮能电容适当加大使火花持续时间足够长。下面以贮能Ec、充电时间T_充，放电时间T_放为主线，考虑电路的简便和可靠性，具体叙述本实用新型的设计方案。

2、设计方案：

本实用新型名称中″集成化″表示控制检测、比较、传输、逻辑运算驱动等电路采用集成电路。″场逆″表示大功率场效应推挽管构成逆变器，″场″还表示场效应CMOS集成电路，″逆″还表示逆导型快速可控硅，″高速″指本点火器能适合于目前国内外高速发动机。

总体结构及各部分连接关系：

本点火器有一点火线圈15，点火线圈的高压咀采用引线接分电器16中心的动触点上，分电器的定触点接各缸火花塞22，分电器的凸轮轴25与凸轮26为一体，分电头33套在凸轮轴上，分电器底板27固定在壳体上（以上是原车已有的结构及线路）；点火线圈的初级端分别接地及点火器控制器21中贮能电容器6的一端，贮能电容器的另一端接放电可控硅7的阳极及全波整流电路5的输出端，放电可控硅的阴极接全波整流电路的输出端，全波整流电路的输入端分别接升压变压器4的次级；点火器控制器的电源由高净化电源17提供，定位片23位于光盘24上，光盘套圈在凸轮轴25上，分电头33套在凸轮轴上且利用原分电头内孔弹片32将定位片压紧，传感器固定架29固定在分电器底板27上或固定在铂金活动板34上，传感器活动架31与传感器固定架连接且可沿光盘切向调整，光电传感器10中的发光二极管D₁₀固定在传感器活动架的上部，光电接收二极管D₁₁固定在传感器活动架的下部且发光二极管D₁₀的端部与光电二极管D₁₁的端部正对，D₁₀、D₁₁的地线端接地，供电及输出端采用双芯屏蔽线接位于点火器控制器21内的光电传感器10中电阻R₉、R₁₁的一端，R₉、R₁₁的另一端接高净化电源17的输出端，光电传感器的下降沿脉冲电压信号输出端Q₂₂单稳态定宽脉冲发生器11的触发输入端Q₂₂，电压比较器8的电压比较信号输入端Q₁₈通过电阻R₁₃接高压直流分压器20的比较信号输出端X₂，高压直流分压器的电压采样信号输入端Q₁₆接贮能电容6的另一端，高压直流分压器的电源端、单稳态定宽脉冲发生器的电源端及电压比较器的电源端接高净化电源的输出端，电压比较器的调制电压信号输出端Q₈及单稳态定宽脉冲发生器的定宽脉冲信号输出端Q₉接振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13的电压调制信号及定宽脉冲信号输入端Q₈、Q₉，单稳态定宽脉冲发生器的定宽脉冲信号输出端Q₉接微分触发器14的定宽脉冲信号输入端，微分触发器的脉冲触发信号输出端接放电可控硅的触发极，振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路电压调制信号或互为反相的方波电压信号的输出端Q₁₀、Q₁₁接开关型推换输出器3的信号输入端Q₁₀、Q₁₁。

具体结构及各部分电路功能及工作原理：

（1）开关型推挽功率输出器3由两只大功率场效应管M₁、M₂及负载L₁、L₂接成它激式开关型推挽输出形式，并在M₁和M₂的漏极间并接有电容C₂；开关型推挽功率输出器3的功能是将12伏直流电转换成12伏对称方波交流电压。原理如下：由双驱动电路18输出的互为反相的对称方波电压，加到Q₁₀、Q₁₁，使M₁、M₂轮流导通、截止。当M₁导通时，M₂截止，在L₁上感应到方波电压；当M₂导通时，M₁截止，在L₂上感应到方波电压。由于L₁、L₂和L₃绕在同一个磁芯上，则在L₃上得到的是对称方波交流电压。C₂的作用是吸收L₁和L₂由于M₁或M₂截止的瞬间感应出的较高尖峰电压，保护M₁、M₂。

（2）升压变压器4由E型磁芯或罐形磁芯上用漆包线绕成，由于它工作在高音频上，效率较高。本设计中，次级L₃上得到的方波交流电压为550伏。等效阻抗较小，以利于节约充电时间。

（3）全波整流器5，由四只1A／1000V塑封二极管接成桥式整流电路。

由升压变压器4输出的方波交流电，经全波桥式整流器5整流后，形成理想的直流高压充电电压源。其波形连续性好，无凹槽，又由于此电源等效阻抗小，可使C₉在在2.1ms以内，将电压充到约380伏。以适应国内外高速发动机的点火要求。

（4）贮能电容器6，符号为C₉。考虑到电花火持续时间、电火花能量、充电时间等因素，本实用新型采用的贮能电容C₉的取值范围为2.7μF／630V～3.3μF／630V，C₉的一端接点火线圈，另一端接放电可控硅7的阳极及全波整流器5的输出端。C₉的充电终止电压设计在370～380V之间。C₉的贮能在216mJ附近，约是规定能量的11倍。最短充电时间不超过2.1ms，单个火花持续时间约为0.0637ms。

（5）高压直流分压器20由R₁₄、R₁₆串联构成；R₁₄的一端接放电可控硅7的阳极及贮能电容器的一端，R₁₄另一端接R₁₆的一端，R₁₆的另一端接地。R₁₄与R₁₆的关系约为R₁₄／R₁₆＝1／189。

（6）电压比较器8由IC₂（NE556）的1／2、电容C₆、C₁₁、二极管D₉、电阻R₁₃构成；IC₂的14、12脚接电源端，9脚接充电稳压调制逻辑运算器9的调制信号输入端Q₈，IC₂的8脚接C₁₁的一端、D₉的负极、R₁₃的一端，D₉的正极、C₁₁和R₁₃的另一端接地。此电压比较器的逻辑关系为Q₈＝X₂，（当Ux₂≥2伏时，X₂为高电平；当Ux₂＜2伏时，X₂为低电平）。其工作过程是：当C₉上电压低于380伏时，X₂电压低于2伏，Q₈输出端电压为6伏；当C₉上电压上升到2伏时，输出端Q₈电压为零。C₁₁、R₁₃的作用是使比较器有一定的惯性，防止比较器及充电电源过分频繁地动作。电压比较器的输出端Q₈接向振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13，限制C₉上的电压。稳压管D₉是输入端X₂的保护二极管稳压值在4到6伏之间均可。

（7）放电可控硅7，它是一个关键性元件。它的选择应具备以下条件：

1°承受电压上升率dv／dt的能力要强。前面已述，为使点火器适应发动机高速的要求，贮能电容C₉的充电速度应尽量加快，这就使得C₉上电压上升率dv／dt很大，而放电可控硅又必须通过L₄连接在C₉两端才能实现放电过程。若可控硅的dv／dt不高，会容易被诱发产生误导通，使C₉的充电过程被破坏造成可控硅损坏。

2°导通速度和关断速度要快。导通快，可使放电波形前沿陡，电火花才具有很强的穿透力和冲击力，更有效地克服积炭对火花塞的影响。使点火可靠并延长火花塞的使用寿命。

3°要有反向导通特性－－逆导特性，使C₉在向点火线圈L₄放电时，发生电磁振荡，形成多个连续电火花，有效利用每次充向C₉的能量，延长电火花持续时间。

4°在可控硅导通使贮有高能量的C₉放电时，有很大的瞬间电流通过可控硅RCA，其必须要能承受很大的浪涌电流。

以上几点是目前的3CT或CR6AM以及其它中小功率可硅不能具备的。为此，本设计中特选用了一只与BCR3AM价格相当的最新器件－－逆导型快速可控硅。其dv／dt高达120V／μs以上，关断时间短至2.4μs以下，正向阻断电压在750伏以上（最高值为1200伏），可承受最大浪涌电流达80安。RCA优越的性能指标，顺利地很好地解决了为确保高速电火花能量而增大dv／dt与可控硅易发生误触发的矛盾，给优质点火器电路的设计创造了良好条件。使产品适合于″大功率、稀燃、高速、多核燃烧″的需要。

C₉的放电及电火花的产生过程：RCA的导通的瞬间，充有左正右负电压的贮能电容通过RCA的正向对点火线圈L₄放电。由于RCA的开关速度快，在L₅上得到一个前沿极陡的点火脉冲电压，使发生的电火花穿透力、冲击力强。由于L₄的自感作用，在脉冲电流减小时，L₄的自感电动势（上正、下负）对C₉反向充电（左负右正）。由于RCA有逆导特性，C₉会通过RCA反向对L₄再次放电，产生第二个电火花。第一次送向L₄的能量为216.6mJ（是规定值的10.8倍），这样高的能量在第一次跳火时用不完，剩下的能量被C₉反向贮存，第二次放电时，在火花塞上产生第二个电火花。实测中，当火花基电极间隙为1.4mm时，第二个火花能量约是第一个火花能量的50％，则第一个电火花能量为144.4mJ，第二个电火花能量为72.2mJ。它们分别是规定值的7.2倍和3.6倍，每个火花持续时间为0.0637ms，两连续电火花总持续时间为0.127ms，它约为铂金点火时的10倍。在冷起动和全速范围内，每次点火时，两次连续的具有极强冲击力的高能量火花，能有力地克服火花塞积炭和寒冷气候的影响，使压缩混合气产生强烈连续的火核，促使燃气火焰在混合气中迅速推进；使冷起动可靠、燃烧完全、节省燃油、减少尾气污染、加速性提高、动力增加。

（8）光电传感器10由电阻R₉、R₁₁、光盘P和光电二极管D₁₀、D₁₁组成。D₁₀、D₁₁的地线端接地，供电及输出采用双芯屏蔽线接R₉、R₁₁的一端，R₉、R₁₁的另一端接高净化电源17的输出端，光盘P装在原车分电器总成的凸轮和和分电头之间。利用分电头内孔弹片32的弹力，将光盘凸起的小片23压在凸轮轴上。光盘边缘对称地冲有与发动机缸数相同的小孔。点火正时时刻到来时，转动着的光盘上的小孔，恰露在发光管D₁₀和接收管D₁₁之间，使D₁₁的电阻急剧减小，向单稳态定宽脉冲发生器11送去一个下降沿脉冲，使其工作。本实用新型设计的传感器，造价低，适应性强，无须电路调试，易安装，不破坏原车分电器总成，不用拆下凸轮及铂金。原分电器总成中的″离心提前装置″和″真空提前装置″仍然有效。通过改接线路，能立即恢复铂金点火，这在产品试销的初期是有必要的，可以方便地比较两种点火方式在性能上的优劣。推广时，可拆掉原点火凸轮及铂金，给安装光盘和光电传感器架留出富裕的空间。

（9）单稳态宽脉冲发生器11由IC₂（NE556）的1／2、电阻R₁₂、电容C₄、C₅构成；R₁₂的一端接电源端，R₁₂的另一端接IC₂的1、2脚及C₄的一端，C₄的另一端接地，C₅的一端接地，C₅的另一端接IC₂的3脚，IC₂的7脚接地，IC₂的4、10脚接电源端，IC₂的5脚Q₉接微分触发器14的信号输入端；电阻R₁₂、电容C₄、C₅分别起定宽和滤波作用。平时，IC₂的输出端（第5脚）输出为低电平，当6脚变为低电平时，就能在5脚输出一个宽度为约0.3ms的高电平脉冲信号。其信号前沿用来通过14触发可控硅7；宽度用来限制直流充电电源的暂停时间；下降沿用来恢复充电电源输出。设计此单稳态定宽脉冲发生器的必要性在于：第一，它能将D₁₁发出的下降沿点火信号迅速整形，利用NE556驱动能力强的特点，通过微分器14直接触发放电可控硅RCA，使电路简化。第二，可控硅导通放电时，若不及时关闭充电电源，会造成短路，浪费电能，同时大电流尖峰脉冲会干扰其它电路的正常工作。第三，RCA导通使C₉放电完毕时，若充电电源仍有输出，会造成RCA不能可靠地关闭，影响C₉的再次充电，使整个电路工作混乱。所以，单稳态定宽脉冲发生器应及时地输出一个方波窄脉冲电压，其脉宽Td＝1.1RC，应大于火花持续时间约为0.127ms，为不影响C₉的反向充放电，本设计中取脉宽为0.2～0.4ms。它不易过宽，以免缩短C₉的再次充电时间。

（10）微分触发器14由电阻R₁₇及电容C₁₀构成，R₁₇的一端接Q₉，R₁₇的另一端接C₁₀的一端，C₁₀的另一端接放电可控硅7的触发极Q₂₀；设计此微分触发器的重要性有两个：第一是利用它将单稳态定宽脉冲发生器11输出约0.3ms脉冲的前沿及时地输出一个前沿极陡的尖峰电流，使放电可控硅RCA加速导通，加快C₉的放电的初始速度，使电火花具有更强的穿透力和冲击力。第二是为了可控硅的可靠关断。可控硅的关断条件是：触发电流消失后，正向电流过零。本设计中使RCA在第一个电火花消失的瞬间关断，（第二个电火花是利用它的反向导通产生的）。由于R₁₇、C₁₀形成的尖峰电流宽度为td＝4（R₁₇＋R_GK）C₁₀＝4.8×10^－6秒＝0.0048ms。（R_GK为可控硅触发极最小输入电阻），第一个电火花持续时间约为0.0637ms，而且在第一个电火花产生的同时，充电电源就停止输出约0.3ms，所以在第一个电火花消失的瞬间，正向电流过零时，可控硅能保证可靠地关断。

（11）振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13是由方波振荡发生器1、倒相器2、移相器19、双驱动器18、充电稳压调制逻辑运算器9、点火调制逻辑运算器12构成；方波振荡发生器1的输出端Q₁输出对称方波电压信号至充电稳压调制逻辑运算器9的输入端Q₁，充电稳压调制逻辑运算器9对来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁和来自电压比较器8的调制电压信号Q₈的调制后至点火调制逻辑运算器12及移相器19的公共信号输入端Q₃、倒相器2的信号输入端Q₄，倒相器将倒相后的方波电压信号和倒相后的调制电压信号经过点火调制逻辑运算器调制后至点火调制逻辑运算器的信号输入端Q₅，移相器移相后的方波电压信号和移相后的调制电压信号经过点火调制逻辑运算器调制后至双驱动器18的信号输入端Q₆，点火调制逻辑运算器对来自移相器的输出信号、来自倒相器的输出信号和来自单稳态定宽脉冲发生器的高电平定宽脉冲信号Q₉经过调制后至双驱动器的信号输入端Q₆、Q₇，双驱动器对来自Q₆、Q₇的方波电压信号和调制电压信号整形倒相后至开关型推挽输出器3的信号输入端Q₁₀、Q₁₁。振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13中充电稳压调制逻辑运算器9中的方波电压信号、调制电压信号输出端Q₃、Q₅与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁和来自电压比较器8的调制电压信号Q₈的调制逻辑关系式为：

Q₃＝ Q₈·Q₁ ，Q₅＝ Q₈ ＋Q₈·Q₁；点火调制逻辑运算器12中的方波电压信号、调制电压信号的输出端Q₆、Q₇与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁、与来自电压比较器8的调制电压信号Q₈、与来自移相器的方波电压信号、与来自倒相器2的方波电压信号、调制电压信号Q₅的调制逻辑关系式为：Q₆＝

，Q7＝

；双驱动器18中的方波电压信号，调制电压信号的输出端Q₁₀、Q₁₁与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁、与来自电压比较器8的调制电压信号Q₈、与来自点火调制逻辑运算器12的方波电压信号、调制电压信号Q₆、Q₇、与来自单稳态定宽脉冲发生器11的高电平脉宽信号Q₉的调制逻辑关系式为：Q₁₀＝Q₈·Q₁· Q₉ ，Q₁₁＝ Q₁·Q₈ ·Q₈· Q₉ 。方波振荡器1由反相器IC_1－1、IC_1－2、电阻R₁、R₂和电容C₁构成，电容C₁的1端接电阻R₁、R₂的一端，R₂的另一端接IC_1－2的信号输入端，IC_1－1的信号输出端接R₁的另一端、IC_1－1的信号输入端，IC_1－1的信号输出端接C₁的另一端Q₁及充电稳压调制逻辑运算器9的信号输入端Q₁（R₃的一端）；充电稳压调制逻辑运算器9由反相器IC_1－3、IC_1－4、二极管D₁、D₂、电阻R₄构成，R₃的另一端接D₁的正极、IC_1－3的信号输入端，D₁的负极接D₂的负极及电压比较器8中IC₂（NE556）的信号输出端9脚Q₈，IC_1－3的信号输出端接点火调制逻辑运算器12移相器19的公共输入端Q₃（R₅的一端）、R₄的一端，R₄的另一端接D₂的正极及倒相器2的信号输入端（此端也是点火调制逻辑运算器12的另一个输入端）；倒相器2由反相器IC_1－4构成，它的输出端接R₆的一端；移相器19由5电阻R、电容C₁₂构成，R₅的另一端接C₁₂的一端及双驱动器18的信号输入端Q₆（IC_1－5的信号输入端），（此端是点火调制逻辑运算器的一个输出端），C₁₂的另一端接地；点火调制逻辑运算器12由电阻R₅、R₆、二极管D₃、D₄、反相器IC_1－4构成，R₅的另一端接Q₆及D₃的负极，D₃的正极接D₄的正极及单稳态定宽脉冲发生器11中（1／2NE556）的信号输出端5脚Q₉，D₄的另一端接R₆的另一端及双驱动器18的信号输入端Q₇（IC_1－6的信号输入端），（此端是点火调制逻辑运算器的另一个输出端）；双驱动器18由反向器IC_1－5、IC_1－6、电阻R₇、R₈、R₁₈、R₁₉构成，IC_1－5的信号输出端接R₇的一端，R₇的另一端接形状型推挽输出器3的信号输入端Q₁₀（场效应管M₁的栅极）及R₁₈的一端，R₁₈的另一端接R₁₉的一端并且接地，R₁₉的另一端接开关型推挽输出器的信号输入端Q₁₁（场效应管M₂的栅极）及R₈的一端，R₈的另一端接IC_1－6的输出端。

几点说明：方波振荡电压占空比为50％，频率由C₁、R₁决定。移相器19的作用是将Q₃的方波电压信号后移，以弥补倒相器2由于传输时间tp带来的相移，使Q₆与Q₇同步地准时跳变，进一步减小推挽输出级3中M₁、M₂的共态导通。双驱动器18中的两个反相器IC_1－5、IC_1－6对其输入的信号还具有整形作用，使输出到开关型推挽输出器3的波形前沿及后沿都很陡，提高M₁、M₂的开关速度，节约电能，提高效率。R₃、R₄、R₅、R₆的取值在30kΩ～62kΩ之间，能使有关的反相器拉电流和灌电流在安全值范围内。R₇／R₁₈＝1／100～1／60，R₈／R₁₉约为1／100～1／60。

振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路的工作原理：

A、当C上电压充到370～380伏时，比较器8的输出端Q₈由高电平″1″跳到低电平″0″，Q₈＝0，则Q₁₀＝Q₈·Q₁· Q₉ ＝0，Q₁₁＝ Q₁·Q₈ ·Q₈· Q₉ ＝0，M₁、M₂同时截止，Q₁₄、Q₁₅无交流输出，C₉的充电暂停。实现了稳压调制逻辑运算的功能。

B、当点火正时时该到来时，Q₉由低电平跳到高电平，Q₉＝1，则Q₁₀＝Q₈·Q₁· Q₉ ＝0，Q₁₁＝ Q₁·Q₈ ·Q₈· Q₉ ＝0，M₁、M₂截止。Q₁₄、Q₁₅无交流输出，实现了点火调制逻辑运算的功能。

C、C₉上电压降低到275伏以下或者Q₉的约0.3ms高电平消失后，Q₈＝1或Q₉＝0，则Q₁₀＝Q₈·Q₁· Q₉ ＝Q₁，Q₁₁＝ Q₁·Q₈ ·Q₈· Q₉ ，则方波振荡发生器1在Q₁上输出的对称方波电压能顺利通过两个逻辑运算器，在M₁和M₂的栅极Q₁₀、Q₁₁，同时得到互为反相的方波电压；开关型功率输出器开始恢复输出，C₉被充电，C₉两端电压上升。

（12）点火线圈15采用原车通用点火线圈，如″飞奔DQ130″、″地球″等。

（13）分电器16为原车分电器总成。进口车分电器总成与国产的大同小异，完全可与本产品配套。

（14）火花塞22为原车火花塞，间隙调大到约1.4mm左右，以增大电火花与混合气的接触面积。

（15）高净化电源17由集成稳压块IC₃（M7806）和电解电容C₇、C₈组成。从C₈上对推挽输出级供电，能使电压平稳。IC₃、C₇能稳压输出＋B₂＝6V直流电压，此电压向IC₁和IC₂供电，＋B₂分别接IC₁和IC₂的第14脚，同时，IC₃、C₇能净化加向IC₁、IC₂的电源电压，吸收掉电源上的尖峰干扰，避免电路自激。M7806的稳压值一致性好，不需按稳压值筛选，给产品的设计和批量生产带来了方便。

（16）整个电路中，加了必要的抗干扰元件及各种功能的保护措施。抗干扰元件有：C₅、C₆、C₇、R₇、R₈、R₁₈、R₁₉等。保护无件有：RD、C₂、R₇、R₈、D₉、D₁₂等，其中RD为熔断器，D₁₂为防向接二极管。D₉为1／2NE556的防意外保护稳压二极管。

3、电路工作原理：

接通电源开关，方波发生器起振，向Q₁送去对称高音频方波电压。若点火正时时该还未到来，Q₉为低电平，由于C₉还未被充电，Q₈为高电平。Q₁₀＝Q₁Q₈ Q₉ ＝Q₁，Q₁₁＝ Q₁Q₈ Q₈ Q₉ ＝ Q₁ ，M₁、M₂栅极得到互为反相的方波驱动电压，M₁、M₂轮流截止、导通，在L₃上感应出550伏的方波交流电压，经全波整流后，向电容器C₉充电，当C₉上的电压升到380伏时，分压点Q₁₈的电压升到2伏，比较器8翻转，使Q₈由高电平跳向低电平。Q₁₀＝0，Q₁₁＝0，M₁、M₂均截止，C₉的充电过程暂停。C₉通过R₁₄、R₁₆放电，使C₉上电压下降，Q₁₈的电压低于2伏时，比较器翻转到原来状态即Q₈为高电平，M₁、M₂又轮流工作，电容C₉再次被充电，使C₉上电压回升。如此反复，能维持C₉上电压在380伏附近。

点火正时时该到来时，光盘上的小孔恰转到D₁₀、D₁₁之间。由D₁₀发出的光被D₁₁接收到。D₁₁立刻由高阻态变为低阻态，Q₂₂由原来的高电平跳变到低电平。单稳态定宽脉冲发生器11被此下降沿脉冲触发，在Q₉上能输出一个宽度约为0.3ms的高电平方波脉冲。此脉冲分为两路，一路送向多功能组合逻辑电路13，经逻辑运算后，使M₁、M₂截止，使C₉的充电过程停止；另一路通过微分触发器14向可控硅触发极送一个约为0.0048ms的尖脉冲触发电流，使RCA迅速导通，C₉通过RCA的正向对L₄放电，在L₅两端产生高压脉冲，经分电器后，送到火花塞，在其电极间隙中产生一个高能量电火花。由于L₄的自感作用，使C₉反向充电；第一个火花消失后，RCA正向电流过零自行关闭；C₉会通过RCA的反向对L₄再次放电，在火花塞上又产生一个高能量电火花。至此，C₉上贮存的约为216.6mJ的电能，全部转化为两个电火花能量，两个连续的电火花持续总时间约为0.127ms。再过约0.17ms，单稳态定宽脉冲发生器输出的高电平消失，Q₉恢复低电平，方波发生器输出的方波电压，能顺利地通过组合逻辑电路，由双驱动器驱动M₁、M₂工作，C₉再次被充电……，等待下一个点火正时时该的到来。

本实用新型与现有技术相比，一是直流－－交流－－直流逆变升压电路采用大功率场效应管构成开关型推挽式功率输出器。特点是导通电阻小（0.05Ω），发热少、效率高、耗电省（整机静态电流在0.2A以下），易驱动、电路简捷。二是升压后的对称方波交流电，经全波桥式整流后，得到一个低阻抗，无凹槽的高稳定直流充电电压源，节约了充电时间，解决了为保证低速、冷起动的可靠性使用大容量电容器存贮高能量和大容量贮能电容在高速时充电不足的难题，有效地提高了电火花能量，同时又延长了电火花的持续时间。使本产品能很好的适应国内外高速汽车发动机的要求。三是充分运用先进的微电子技术，用一块廉价的CMOS数字逻辑集成电路构成多功能组合逻辑电路，其逻辑运算能力强。方便地自动实现了方波振荡、推挽、倒相、移相、点火调制、稳压调制、驱动大功率场效应管等六种复杂的功能。采取此种设计方案，使电路简捷，使点火器性能价格比提高；四是用一块双时基集成电路NE556，组成了单稳态定宽脉冲发生器，实现了触发放电可控硅，关闭放电可控硅，输出电压比较信号和点火调制信号等四种功能，器件利用率高；五是使用最新器件－－逆导型快速可控硅RCA作为放电开关，由于其dv／dt很高。解决了贮能电容快速充电时，电压上升率提高，易诱发可控硅产生误导通的难题；六是采用触发微分电路，使放电可控硅导通速度更快，使得贮能电容放电前沿更陡，火花更猛，冲击力、穿透力更强，最有效地克服  积炭的影响。同时有效地解决了可控硅的关闭问题；七是采用光电式点火正时传感器，其结构简单，无需调试，信号幅度不随发动机转速而发生变化，可靠性高、寿命长、造价低，制造、安装工艺简单，有利于产品的推广；八是整个电路中，未使用一只晶体三极管，使电路可靠性提高。基本无需调试电路参数，给生产、制造带来了极大的方便；九是本产品能充分利用原车配件，能适应各种车型的需要。不需制造专用的″日字型铁芯″点火线圈，就能在全速范围内保证有高能的连续电火花，实现″多核″燃烧。使产品成本下降；十是电路中设计了高净化电源。同时有各种保护功能和抗干扰措施，使电路能在恶劣的环境中工作。

附图说明：

图1是集成化场逆高速汽车电子点火器的结构示意图。

图2是集成化场逆高速汽车电子点火器的框图示意图。

图3是集成化场逆高速汽车电子点火器的电路图。

图4是集成化场逆高速汽车电子点火器的印制电路板示意图。

图5是集成化场逆高速汽车电子点火器的第二种光电传感装置的结构示意图。

实施例：

图1～图4是集成化场逆高速汽车电子点火器的第一种实施例。

实施：1、参照附图3购买电子器件及制作印制板图4，2、场效管M₁、M₂采用P25N07、放电可控硅7采用RCAS3900MF、贮能电容器采用3μF／630v、IC₁采用CD4069、IC₂采用NE556、IC₃7806、D₁～D₄采用IN4004、D₅～D₈IN4007、D₉稳压二极管、D₁₀发光二极管、D₁₁光电二极管、D₁₂5A／50V二极管、B采用E型高频磁芯次级输出450～550V，C₁为100P～2300P、C₂为1000P～0.01μ、C₄～C₆为4700P～0.1μ、C₇为470μ／10V、C₈为3300μ／25V、RD5A、R₁为51k～510k、R₂为470k、R₃～R₆为25k～62kΩ、R₇／R₁₈和R₈／R₁₉约为1／100～1／62、R₉为510Ω～3.3kΩ、R₁₁为5.1k～100k、R₁₂为100k～1M、R₁₃为100k、R₁₄为1.5M、R₁₄／R₁₆约为1／180。3、点火器控制器的安装参照附图3将电子器件安装在印制板（图4）上即可。4、电子点火器的安装参照图1。点火线圈15，点火线圈的高压咀采用引线接分电器16的分火头上，分电器的定触点接各缸火花塞22，分电器的凸轮轴25与凸轮26为一体，分电头33套在凸轮轴上，分电器底板27固定在壳体上；点火线圈的初级端分别接地及点火器控制器21中贮能电容器6的一端，贮能电容器的另一端接放电可控硅7的阳极及全波整流电路5的输出端，放电可控硅的阴极接全波整流电路的输出端，全波整流电路的输入端分别接升压变压器4的次级；点火器控制器的电源由高净化电源17提供，其特征是：定位片23位于光盘24上，光盘套圈在凸轮轴25上，分电头33套在凸轮轴上且利用原分电头内孔弹片32将定位片压紧，传感器固定架29固定在分电器底板27上或固定在铂金活动板34上，传感器活动架31与传感器固定架连接且可沿光盘切向调整，光电传感器10中的发光二极管D₁₀固定在传感器活动架的上部，光电接收二极管D₁₁固定在传感器活动架的下部且发光二极管D₁₀的端部与光电二极管D₁₁的端部正对，D₁₀、D₁₁的地线端接地。

实施例2：将光盘24与凸轮26固为一体，其它不变即构成第二种光电传感装置的实施例。

实施例3：将传感器固定架29固定在铂金活动板34上即构成第三种光电传感装置的实施例。

Claims (7)

1、一种集成化场逆高速汽车电子点火器，该器有一点火线圈15，点火线圈的高压咀采用引线接分电器16中心的动触点上，分电器的定触点接各缸火花塞22，分电器的凸轮轴25与凸轮26为一体，分电头33套在凸轮轴上，分电器底板27固定在壳体上；点火线圈的初级端分别接地及点火器控制器21中贮能电容器6的一端，贮能电容器的另一端接放电可控硅7的阳极及全波整流电路5的输出端，放电可控硅的阴极接全波整流电路的输出端，全波整流电路的输入端分别接升压变压器4的次级；点火器控制器的电源由高净化电源17提供，其特征是：定位片23位于光盘24上，光盘套在凸轮轴25上，分电头33套在凸轮轴上且利用原分电头内孔弹片32将定位片压紧，传感器固定架29固定在分电器底板27上或固定在铂金活动板34上，传感器活动架31与传感器固定架连接且可沿光盘切向调整，光电传感器10中的发光二极管D₁₀固定在传感器活动架的上部，光电接收二极管D₁₁固定在传感器活动架的下部且发光二极管D₁₀的端部与光电二极管D₁₁的端部正对，D₁₀、D₁₁的地线端接地，供电及输出端采用双芯屏蔽线接位于点火器控制器21内的光电传感器10中电阻R9、R₁₁的一端，R₉、R₁₁的另一端接高净化电源17的输出端，光电传感器的下降沿脉冲电压信号输出端Q₂₂接单稳态定宽脉冲发生器11的触发输入端Q₂₂，电压比较器8的电压比较信号输入端Q₁₈通过电阻R₁₃接高压直流分压器20的比较信号输出端X₂，高压直流分压器的电压采样信号输入端Q₁₆接贮能电容6的另一端，高压直流分压器的电源端、单稳态定宽脉冲发生器的电源端及电压比较器的电源端接高净化电源的输出端，电压比较器的调制电压信号输出端Q₈及单稳态定宽脉冲发生器的定宽脉冲信号输出端Q₉接振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13的电压调制信号及定宽脉冲信号输入端Q₈、Q₉，单稳态定宽脉冲发生器的定宽脉冲信号输出端Q₉接微分触发器14的定宽脉冲信号输入端，微分触发器的尖脉冲触发信号输出端接放电可控硅的触发极，振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路电压调制信号或互为反相的方波电压信号的输出端Q₁₀、Q₁₁接开关型推换输出器3的信号输入端Q₁₀、Q₁₁。

2、根据权利要求1所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13是由方波振荡发生器1、倒相器2、移相器19、双驱动器18、充电稳压调制逻辑运算器9、点火调制逻辑运算器12构成；方波振荡发生器1的输出端Q₁输出对称方波电压信号至充电稳压调制逻辑运算器9的输入端Q₁，充电稳压调制逻辑运算器对来自方波振荡发生器的方波电压信号Q₁和来自电压比较器的调制电压信号Q₈的调制后至点火调制逻辑运算器12及移相器19的公共信号输入端Q₃、倒相器2的信号输入端Q₄，倒相器将倒相后的方波电压信号和倒相后的调制电压信号经过点火调制逻辑运算器调制后至点火调制逻辑运算器的信号输入端Q₅，移相器移相后的方波电压信号和移相后的调制电压信号经过点火调制逻辑运算器调制后至双驱动器18的信号输入端Q₆，点火调制逻辑运算器对来自移相器的输出信号、来自倒相器的输出信号和来自单稳态定宽脉冲发生器的高电平定宽脉冲信号Q₉经过调制后至双驱动器的信号输入端Q₆、Q₇，双驱动器对来自Q₆、Q₇的方波电压信号和调制电压信号整形倒相后至开关型推挽输出器3的信号输入端Q₁₀、Q₁₁。

3、根据权利要求2所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：振荡、倒相、移相、双调制、双驱动组合逻辑电路13中充电稳压调制逻辑运算器9中的方波电压信号、调制电压信号输出端Q₃、Q₅与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁和来自电压比较器8的调制电压信号Q₈的调制逻辑关系式为：Q₃＝ Q₈·Q₁ ，Q₅＝ Q₈ ＋Q₈·Q₁；点火调制逻辑运算器12中的方波电压信号、调制电压信号的输出端Q₆、Q₇与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁、与来自电压比较器8的调制电压信号Q₈、与来自移相器的方波电压信号、与来自倒相器2的方波电压信号、调制电压信号Q₅的调制逻辑关系式为：Q₆＝

，Q₇＝

; 双驱动器18中的方波电压信号、调制电压信号的输出端Q₁₀、Q₁₁与来自方波振荡发生器1的方波电压信号Q₁、与来自电压比较器8的调制电压信号Q₈、与来自点火调制逻辑运算器12的方波电压信号、调制电压信号Q₆、Q₇、与来自单稳态定宽脉冲发生器11的高电平脉宽信号Q₉的调制逻辑关系式为：Q₁₀＝Q₈·Q₁· Q₉ ，Q₁₁＝ Q₁·Q₈ ·Q₈· Q₉ 。

4、根据权利要求2或3所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：方波振荡器1由反相器IC_1－1、IC_1－2、电阻R₁、R₂和电容C₁构成，电容C₁的1端接电阻R₁、R₂的一端，R₂的另一端接IC_1－2的信号输入端，IC_1－1的信号输出端接R₁的另一端、IC_1－1的信号输入端，IC_1－1的信号输出端接C₁的另一端Q₁及充电稳压调制逻辑运算器9的信号输入端Q₁（R₃的一端）；充电稳压调制逻辑运算器9由反相器IC_1－3、IC_1－4、二极管D₁、D₂、电阻R₄构成，R₃的另一端接D₁的正极、IC_1－3的信号输入端，D₁的负极接D₂的负极及电压比较器8中IC₂（NE556）的信号输出端9脚Q₈，IC_1－3的信号输出端接点火调制逻辑运算器12、移相器19的公共输入端Q₃（R₅的一端）、R₄的一端，R₄的另一端接D₂的正极及倒相器2的信号输入端（此端也是点火调制逻辑运算器12的另一个输入端）；倒相器2由反相器IC_1－4构成，它的输出端接R₆的一端；移相器19由电阻R₅、电容C₁₂构成，R₅的另一端接C₁₂的一端及双驱动器18的信号输入端Q₆（IC_1－5的信号输入端，此端是点火调制逻辑运算器的一个输出端），C₁₂的另一端接地；点火调制逻辑运算器12由电阻R₅、R₆、二极管D₃、D₄、反相器IC_1－4构成，R₅的另一端接Q₆及D₃的负极，D₃的正极接D₄的正极及单稳态定宽脉冲发生器11中（1／2NE556）的信号输出端5脚Q₉，D₄的另一端接R₆的另一端及双驱动器18的信号输入端Q₇（IC_1－6的信号输入端，此端是点火调制逻辑运算器的另一个输出端）；双驱动器18由反向器IC_1－5、IC_1－6、电阻R₇、R₈、R₁₈、R₁₉构成，IC_1－5的信号输出端接R₇的一端，R₇的另一端接开关型推挽输出器3的信号输入端Q₁₀（场效应管M₁的栅极）及R₁₈的一端，R₁₈的另一端接R₁₉的一端并且接地，R₁₉的另一端接开关型推挽输出器的信号输入端Q₁₁（场效应管M₂的栅极）及R₈的一端，R₈的另一端接IC_1－6的输出端。

5、根据权利要求1所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：电阻R₃、R₄、R₅、R₆的取值范围为30kΩ～62kΩ；IC₁（IC_1－1～IC_1－6）为同一个集成块内的六个反相器。

6、根据权利要求1所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：单稳态定宽脉冲发生器11由IC₂（NE556）的1／2、电阻R₁₂、电容C₄、C₅构成，R₁₂的一端接电源端，R₁₂的另一端接IC₂的1、2脚及C₄的一端，C₄的另一端接地，C₅的一端接地，C₅的另一端接IC₂的3脚，IC₂的7脚接地，IC₂的4、10脚接电源端，IC₂的5脚Q₉接微分触发器14的信号输入端；微分触发器14由电阻R₁₇及电容C₁₀构成，R₁₇的另一端接C₁₀的一端，C₁₀的另一端接放电可控硅7的触发极Q₂₀；电压比较器8由IC₂（NE556）的1／2、电容C₆、C₁₁、二极管D₉、电阻R₁₃构成。

7、根据权利要求1所述的集成化场逆高速汽车电子点火器，其特征是：开关型推挽输出器3中场应管M₁和M₂的漏极间并接有电容C₂；放电可控硅采用逆导型快速可控硅；贮能电容器6的取值为2.7μ／630V～3.3μ／630V。

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