CN217926135U - 一种具有主动保护功能的点火线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有主动保护功能的点火线圈，包括初级线圈、次级线圈、开关元件和主动保护电路，初级线圈一端和主动保护电路的第一输入端适于与现有ECU电路模块中电源正极连接，主动保护电路的第二输入端适于与现有ECU电路模块中ECU控制单元连接，主动保护电路的第一输出端与开关元件的第一端连接，开关元件的第二端与初级线圈另一端连接，次级线圈与初级线圈电磁感应配合，次级线圈一端用于输出高压，次级线圈另一端、开关元件第三端和主动保护电路第二输出端均接地。本申请通过设于点火线圈中的主动保护电路与ECU控制单元连接，由此超过安全时间后主动保护电路会关断开关元件保护点火线圈不烧毁，且开关元件设在点火线圈中能降低电磁干扰。

Description

一种具有主动保护功能的点火线圈

技术领域

本实用新型涉及点火线圈技术领域，具体涉及一种具有主动保护功能的点火线圈。

背景技术

点火线圈是发动机点火装置的关键部分之一，为火花塞提供充分的能量促使其生成足够的火花，提高发动机工作性能。点火线圈主要由初级线圈、次级线圈和钱芯等部分构成，初级线圈一端与车上正极电源联接，另一端与开关装置(断电器)联接，次级线圈一端接地，另一端与高压线输出端联接输出高压电。当初级线圈接通电源时，随着电流的增长，四周产生一个很强的磁场，铁芯储存了磁场能；当开关装置使初级线圈电路断开时，初级线圈的磁场迅速衰减，次级线圈就会感应出很高的电压。初级线圈的磁场消失速度越快，电流断开瞬间的电流越大，两个线圈的匝比越大，则次级线圈感应出来的电压越高，由低至高的电压就是这样转换而来的。

传统通用汽油机电喷点火线圈电路连接如图3所示，该点火线圈工作原理为：点火线圈由ECU控制单元输出开关信号控制开关元件实现点火，点火线圈为被动工作。而本申请的发明人经过研究发现，现有传统点火线圈存在以下缺陷：第一、在整机运行或整机调试过程中当ECU控制单元出现异常，开关信号长时间保持开启状态时，点火线圈会烧毁；第二、装配或维修过程中将电源误接入点火线圈时，点火线圈会烧毁；第三、开关元件设计在ECU电路模块中，与点火线圈形成分体结构，两者之间的点火回路连接线较长，易产生较强的电磁干扰。

实用新型内容

针对现有通用汽油机电喷点火线圈存在会烧毁及易产生较强电磁干扰的技术问题，本实用新型提供一种具有主动保护功能的点火线圈。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种具有主动保护功能的点火线圈，包括初级线圈、次级线圈、开关元件和主动保护电路，所述初级线圈的一端和主动保护电路的第一输入端适于与现有ECU电路模块中的电源正极连接，所述主动保护电路的第二输入端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述主动保护电路的第一输出端与开关元件的第一端连接，所述开关元件的第二端与初级线圈的另一端连接，所述次级线圈与初级线圈电磁感应配合联接，所述次级线圈的一端用于输出高压，所述次级线圈的另一端、开关元件的第三端和主动保护电路的第二输出端均接地。

与现有技术相比，本实用新型提供的具有主动保护功能的点火线圈，通过主动保护电路的第二输入端与ECU控制单元连接，由ECU控制单元输出开关信号经过主动保护电路后控制开关元件实现点火，因此当ECU控制单元出现异常，输出的开关信号长时间保持开启状态时，超过安全时间后主动保护电路会关断开关元件，保护点火线圈不会烧毁；当电源误接入点火线圈时，超过安全时间后主动保护电路会关断开关元件，保护点火线圈不会烧毁；开关元件设计在点火线圈中，缩短了两者之间的点火回路连接线，降低了电磁干扰。

进一步，所述开关元件为MOS管，所述MOS管的栅极作为第一端，所述MOS管的漏极作为第二端，所述MOS管的源极作为第三端。

进一步，所述主动保护电路包括二极管D1和D2、电阻R1～R16、三极管Q1～Q3、MOS管Q4、三极管Q5和Q6、电容C1和C2，所述二极管D1的正极适于与现有ECU电路模块中的电源正极连接，所述二极管D1的负极与电阻R1、R11、R13的一端及三极管Q1、Q5、Q6的发射极连接，所述电阻R1的另一端、三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电阻R5的一端、二极管D2的负极、三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R2和R3的一端连接，所述电阻R2的另一端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述三极管Q1的集电极与电容C1、电阻R6和R9的一端连接，所述电阻R6的另一端与二极管D2的正极和电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8的一端和三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极与电阻R9的另一端、电容C2的一端、电阻R10的一端、MOS管Q4的栅极连接，所述MOS管Q4的漏极经电阻R12与电阻R11的另一端、三极管Q5的基极连接，所述三极管Q5的集电极与电阻R5、R13的另一端及三极管Q6的基极连接，所述三极管Q6的集电极经电阻R14与电阻R15、R16的一端连接，所述电阻R16的另一端与开关元件的第一端连接，所述电阻R15的另一端、MOS管Q4的源极、电阻R10的另一端、电容C1和C2的另一端、三极管Q3的发射极、电阻R8的另一端、三极管Q2的发射极及电阻R3的另一端均接地。

附图说明

图1是本实用新型提供的具有主动保护功能的点火线圈电路连接图。

图2是本实用新型提供的具有主动保护功能的点火线圈电路图。

图3是现有技术提供的传统点火线圈电路连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1和图2所示，本实用新型提供一种具有主动保护功能的点火线圈，包括初级线圈L1、次级线圈L2、开关元件和主动保护电路，所述初级线圈L1的一端和主动保护电路的第一输入端适于与现有ECU电路模块(图中只示出了部分ECU电路模块)中的电源正极连接，所述主动保护电路的第二输入端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述主动保护电路的第一输出端与开关元件的第一端连接，所述开关元件的第二端与初级线圈L1的另一端连接，所述次级线圈L2与初级线圈L1电磁感应配合联接，所述次级线圈L2的一端用于输出高压，所述次级线圈L2的另一端、开关元件的第三端和主动保护电路的第二输出端均接地。

与现有技术相比，本实用新型提供的具有主动保护功能的点火线圈，通过主动保护电路的第二输入端与ECU控制单元连接，由ECU控制单元输出开关信号经过主动保护电路后控制开关元件实现点火，因此当ECU控制单元出现异常，输出的开关信号长时间保持开启状态时，超过安全时间后主动保护电路会关断开关元件，保护点火线圈不会烧毁；当电源误接入点火线圈时，超过安全时间后主动保护电路会关断开关元件，保护点火线圈不会烧毁；开关元件设计在点火线圈中，缩短了两者之间的点火回路连接线，降低了电磁干扰。

作为具体实施例，所述开关元件为MOS管，即图2中的MOS管Q7，所述MOS管Q7的栅极作为第一端，所述MOS管Q7的漏极作为第二端，所述MOS管Q7的源极作为第三端。当然本领域技术人员也可以采用现有的三极管、IGBT等其他开关管来作为开关元件。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述主动保护电路包括二极管D1和D2、电阻R1～R16、三极管Q1～Q3、MOS管Q4、三极管Q5和Q6、电容C1和C2，所述二极管D1的正极适于与现有ECU电路模块中的电源正极连接，所述二极管D1的负极与电阻R1、R11、R13的一端及三极管Q1、Q5、Q6的发射极连接，所述电阻R1的另一端、三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电阻R5的一端、二极管D2的负极、三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R2和R3的一端连接，所述电阻R2的另一端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述三极管Q1的集电极与电容C1、电阻R6和R9的一端连接，所述电阻R6的另一端与二极管D2的正极和电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8的一端和三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极与电阻R9的另一端、电容C2的一端、电阻R10的一端、MOS管Q4的栅极连接，所述MOS管Q4的漏极经电阻R12与电阻R11的另一端、三极管Q5的基极连接，所述三极管Q5的集电极与电阻R5、R13的另一端及三极管Q6的基极连接，所述三极管Q6的集电极经电阻R14与电阻R15、R16的一端连接，所述电阻R16的另一端与开关元件的第一端连接，所述电阻R15的另一端、MOS管Q4的源极、电阻R10的另一端、电容C1和C2的另一端、三极管Q3的发射极、电阻R8的另一端、三极管Q2的发射极及电阻R3的另一端均接地。

为了更好地理解主动保护电路对开关元件的开关控制，现将主动保护电路的工作原理说明如下：

1、正常工作状态：

ECU控制单元控制端输出开关脉冲信号，高电平信号到来时：经电阻R2、R3向三极管Q2提供BE极正偏电压Q2导通，随之电源电压经二极管D1、电阻R13、电阻R5、三极管Q2向三极管Q6提供BE极正偏电压Q6导通，随之电源电压经二极管D1、三极管Q6、电阻R14、电阻R15、电阻R16向MOS管Q7提供阀值电压Q7导通，随之电源电压经初级线圈L1、MOS管Q7形成充电回路向初级线圈L1储能。

ECU控制单元控制端输出开关脉冲信号，低电平信号到来时：经电阻R2、R3向三极管Q2提供BE极零点电压Q2截止，随之电源电压经二极管D1、电阻R13、电阻R5、三极管Q2向三极管Q6提供BE极零点电压Q6截止，随之电源电压经二极管D1、三极管Q6、电阻R14、电阻R15、电阻R16向MOS管Q7提供零点阀值电压Q7截止，随之电源电压经初级线圈L1、MOS管Q7形成的充电回路瞬间断开，由于初级线圈L1上磁场方向不能突变即在次级线圈L2上感应出几十倍的高压输出放电，感应出的高压倍数由初级线圈L1与次级线圈L2的匝数比决定。

2、主动保护工作状态：

ECU控制单元控制端输出开关脉冲信号异常，长时间保持高电平信号时：经电阻R2、R3向三极管Q2提供BE极正偏电压Q2导通，随之电源电压经二极管D1、电阻R13、电阻R5、三极管Q2向三极管Q6提供BE极正偏电压Q6导通，随之电源电压经二极管D1、三极管Q6、电阻R14、电阻R15、电阻R16向MOS管Q7提供阀值电压Q7导通，随之电源电压经初级线圈L1、MOS管Q7形成充电回路向初级线圈L1储能，如果不间歇性关断初级线圈L1上的电流，初级线圈L1就会严重发热而烧毁。

此时电源电压经二极管D1、电阻R1、电阻R4、二极管Q2向二极管Q1提供BE极正偏电压Q1导通,随之通过电阻R9、电容C2向C2充电，当电容C2上电压值达到MOS管Q4阀值电压时Q4导通，随之电源电压经二极管D1、电阻R11、电阻R12、MOS管Q4向三极管Q5提供BE极正偏电压Q5导通，三极管Q5导通后向三极管Q6提供BE极零点电压Q6截止，随之MOS管Q7截止关断初级线圈L1上电流，初级线圈L1起到有效保护，MOS管Q7截止时间长短由电容C2充时间决定。

保证ECU控制单元控制端正常输出开关脉冲信号，而电容C2的电压不会充电叠加导致MOS管Q4误动作：

ECU电路模块高电平信号来时电源电压经二极管D1、三极管Q1、电容C1、电阻R6、二极管D2、三极管Q2形成回路向电容C1充电，不对电容C2正常充电影响。ECU电路模块低电平信号来时三极管Q2和Q1截止，此时电容C1上的电压经电阻R6、R7和R8向三极管Q3提供BE极正偏电压Q3导通，对电容C2上电压进行快速释放，从而保证ECU控制单元控制端正常输出开关脉冲信时，电容C2的电压不会充电叠加导致MOS管Q4误动作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种具有主动保护功能的点火线圈，其特征在于，包括初级线圈、次级线圈、开关元件和主动保护电路，所述初级线圈的一端和主动保护电路的第一输入端适于与现有ECU电路模块中的电源正极连接，所述主动保护电路的第二输入端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述主动保护电路的第一输出端与开关元件的第一端连接，所述开关元件的第二端与初级线圈的另一端连接，所述次级线圈与初级线圈电磁感应配合联接，所述次级线圈的一端用于输出高压，所述次级线圈的另一端、开关元件的第三端和主动保护电路的第二输出端均接地。

2.根据权利要求1所述的具有主动保护功能的点火线圈，其特征在于，所述开关元件为MOS管，所述MOS管的栅极作为第一端，所述MOS管的漏极作为第二端，所述MOS管的源极作为第三端。

3.根据权利要求1所述的具有主动保护功能的点火线圈，其特征在于，所述主动保护电路包括二极管D1和D2、电阻R1～R16、三极管Q1～Q3、MOS管Q4、三极管Q5和Q6、电容C1和C2，所述二极管D1的正极适于与现有ECU电路模块中的电源正极连接，所述二极管D1的负极与电阻R1、R11、R13的一端及三极管Q1、Q5、Q6的发射极连接，所述电阻R1的另一端、三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与电阻R5的一端、二极管D2的负极、三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R2和R3的一端连接，所述电阻R2的另一端适于与现有ECU电路模块中的ECU控制单元连接，所述三极管Q1的集电极与电容C1、电阻R6和R9的一端连接，所述电阻R6的另一端与二极管D2的正极和电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8的一端和三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极与电阻R9的另一端、电容C2的一端、电阻R10的一端、MOS管Q4的栅极连接，所述MOS管Q4的漏极经电阻R12与电阻R11的另一端、三极管Q5的基极连接，所述三极管Q5的集电极与电阻R5、R13的另一端及三极管Q6的基极连接，所述三极管Q6的集电极经电阻R14与电阻R15、R16的一端连接，所述电阻R16的另一端与开关元件的第一端连接，所述电阻R15的另一端、MOS管Q4的源极、电阻R10的另一端、电容C1和C2的另一端、三极管Q3的发射极、电阻R8的另一端、三极管Q2的发射极及电阻R3的另一端均接地。

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