CN2224297Y

CN2224297Y - 组合式双火花高能电子点火器

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Publication number: CN2224297Y
Application number: CN 94244822
Authority: CN
Inventors: 吴大钊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-04-10
Anticipated expiration: 2004-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种汽油车发动机电子点火装置，可根据实际工况自动调整点火电压、火花持续时间和点火能量，由晶体管点火器和电容放电式点火器组合构成。包括白金控制信号的抑颤电路、施密特触发器、点火脉冲形成电路、可控硅、电压变换器、电容储能器、电压提升电路和受点火脉冲形成电路控制的单稳电路、驱动器、大功率晶体管换向器。每产生一个点火脉冲均可形成两次首尾相接的火花放电，且点火频率越高则自动降低点火电压。

Description

组合式双火花高能电子点火器

本实用新型涉及一种汽油发动机汽车点火装置，更确切地说是涉及一种电子点火装置。

汽油发动机电子点火器，通常包括晶体管点火器和电容放电式(CDI)点火器，晶体管点火器具有火花持续时间长(＞2ms)的优点，其缺点是点火脉冲起始部分的上升时间较长，且对有积炭的发动机火花塞不易点火；电容放电式点火器点火脉冲起始部分上升时间快，且不影响有积炭的发动机火花塞点火，其缺点是火花持续时间短(0.4-0.5ms)。中国专利88201210.X“组合式高能电子点火器”组合了晶体管点火器和电容放电式点火器的优点，克服了这两种点火器本身的固有缺点，为汽车的使用、维修、增加动力、节约燃料和净化排气等带来益处。

但在实际使用中，发动机的工况是在不断变化的，如发动机转速的大小变化、发动机起动时的低速、低电源电压、低温的工况等，上述组合式高能电子点火电压、火花持续时间以及点火能量是不可调整的，而造成有时白白消耗能量有时又嫌能量不足的情况。

本实用新型的目的是设计一种组合式双火花高能电子点火器，可根据发动机的实际工况要求自动调整点火电压、火花持续时间(宽度)和所需的点火能量，如随着发动机转速的增高，能自动地逐渐降低实际所需的点火电压、火花持续时间和点火能量，从而降低无为的能量消耗，提高经济性和工作可靠性，且可减缓火花塞电极的烧蚀；可根据发动机起动工况对点火参数的要求，自动增加火花持续时间提高点火电压和火花能量；产生双火花点火确保发动机在任何使用条件下可靠且稳定地工作。

本实用新型的组合式双火花高能电子点火器，分别与点火线圈一端、白金控制触点一端、车内电源E+一端及搭铁E-一端连接，由晶体管点火器和电容放电式点火器组合构成；所述电容放电式点火器包括提取所需白金触点点火控制信号的抑颤电路、与抑颤电路输出连接形成点火触发脉冲的施密特触发器、与施密特触发器输出连接产生固定宽度脉冲送可控硅控制极的CDI点火脉冲形成电路、可控硅、和与可控硅连接的电容储能器；所述晶体管点火器由单稳电路、与单稳电路输出连接的驱动器、与驱动器输出连接的大功率晶体管换向器组成，其特征在于：

所述电容放电式点火器点火脉冲形成电路输出还连接所述晶体管点火器单稳电路输入端；

还包括一由共集电极间歇振荡器构成的电压变换器和一电压提升电路，车内电源E+接电压变换器，电压变换器输出一路与电容储能器耦合连接，使构成储能电容充电回路，电压变换器输出另一路与电压提升电路耦合连接，电压提升电路输出接大功率晶体管换向器电源端，电压提升电路与电容储能器间接有一二极管D7，在大功率晶体管换向器导通时使车内电源E+与提升电压叠加，储能电容器一端连接点火线圈一端。

所述的电压变换器由变压器B1、晶体管BG8、二极管D10-D13、D15、D16、稳压管D14、电阻R23、R24、电容C10构成；所述的电压提升电路由电容C7、二极管D6构成；所述电容储能器还包括一二极管D8，所述可控硅两端还反向并接一二极管D9；所述变压器B1线圈III一端、D16正极、R23一端连接车内电源E+，线圈III另一端接BG8发射极及D10正极，D10负极串接D11、D12、D13后接C10一端和D14负极，C10另一端接BG8基极和变压器B1线圈II一端，线圈II另一端接R24一端、D15正极和D16负极，D15负极接R23另一端，变压器B1线圈IV一端接C7一端和所述大功率晶体管换向器电源端，线圈IV另一端接D6负极，D6正极接C7另一端和D7负极，D7正极接D8正极、所述电容储能器负端和所述点火线圈一端；变压器B1线圈I一端接D8负极和C9一端，线圈I另一端接C9另一端、电容储能器正端。

来自白金触点的点火控制信号经抑颤电路、施密特触发器加至电容放电式点火器点火脉冲形成电路，产生具有固定宽度的点火脉冲，点火脉冲一路加至可控硅触发极，形成CDI点火，另一路加至晶体管点火器的单稳电路，单稳电路所生成的正脉冲前沿与CDI点火脉冲的后沿一致，而脉宽与点火频率大致成反比。电压变换器对电容储能器和电压提升电路中电容充电；CDI点火脉冲结束，晶体管点火器的大功率晶体管换向器导通，使提升电压与E+叠加并接入点火线圈初级电路中，使由可控硅导通而产生的火花放电得以维持；在大功率晶体管点火器单稳电路输出脉冲结束，晶体管换向器截止时，产生通常意义下的晶体管点火过程，使火花放电延续，其结果是每产生一个点火脉冲，均可形成两次首尾相接的火花放电，且点火脉冲频率越高，CDI点火电压和提升电压均自动降低。

下面结合实施例附图进一步说明本实用新型的技术

图1组合式双火花高能电子点火器原理框图

图2组合式双火花高能电子点火器原理电路图

图3图2中BG2集电极、BG4集电极、BG5集电极、点火线圈B2初级绕组I的电压波形图

图4图2中电压变换器BG8发射极脉冲波形图

图5火花形成时间内点火线圈初级绕组的电压波形图

图6组合式双火花高能电子点火器与汽车电气系统连接示意图

参见图1，图中10为抑颤电路，11为施密特触发器，12为可控硅点火脉冲形成电路，SCR为可控硅，13为电容储能器，B2为点火线圈，I为点火线圈初级绕组，II为点火线圈次级绕组，次级绕组一端接分电器，10、11、12、13、SCR构成电容放电式点火器主体，在白金触点控制信号作用下，触发可控硅SCR导通，使储能电容放电，形成CDI点火。

20为单稳电路、21为驱动器，22为大功率晶体管换向器，20、21、22构成晶体管点火器主体，在点火脉冲信号作用下控制大功率晶体管换向器导通，形成晶体管点火。

41为电压提升电路、42为电压变换器，电压变换器42分别对电容储能器中储能电容C8及电压提升电路中的提升电容C7充电，在换向器22导通时，E+与提升电压叠加后加至点火线圈初级，以增强晶体管点火部分的能量，在换向器22截止时，产生通常意义下的晶体管点火过程，使火花延续。

30为车内电源E+，31为稳压电路，稳压电路31输出E1+供点火器内使用。

参见图2，D1、C1、R3构成抑颤电路10，由插座CZ1-2接入白金触点信号。BG1、BG2及其外围元件构成施密特触发器11，输出点火触发脉冲，该触发脉冲由BG2集电极(见图3波形a所示的BG2集电极电压波形)加至由BG3、BG4及其外围元件构成的可控硅点火脉冲形成电路12，可控硅点火脉冲形成电路是一个有定时作用的单稳态电路，其定时间由C2、R6、R8决定，在BG4集电极上形成具有固定宽度的CDI点火脉冲(脉冲宽度可根据点火线圈型号和储能电容器容量选择确定，如图3波形b所示)。该点火脉冲一路经R10加至可控硅SCR的控制极，另一路经D3加至晶体管点火器电路。

BG5及其外围元件构成单稳电路，在点火脉冲作用下，BG5集电极形成一正脉冲，如图3波形C所示，其脉冲前沿与波形b所示点火脉冲后沿一致，而脉冲宽度则与点火频率大致成反比(如波形C中虚线所示)。该脉冲控制着由BG6构成的驱动器及由BG7构成的大功率晶体管换向器22的工作，即当该脉冲出现时，BG6、BG7均导通。

可控硅点火系统储能电容器C8及电压提升电路41中提升电容C7由单端电压变换器42充电。该变换器由BG8、B1及其外围元件构成共集电极间歇振荡器(实施中应选择开关特性好的振荡管BG8)，点火器工作时，BG8发射极脉冲波形见图4，图中虚线所示为储能电容器C8的电压波形，实线所示为BG8的发射极电压波形，其脉冲包络反映出CDI点火后储能电容C8放电后的充电恢复过程，实施例约需10个振荡周期即可将C8充满电(图中只画出5个振荡周期)。BG8的e、c极电压稳定值取决于稳压管D14的稳压值。在电压变换器中，BG8与D6、D8交替打开，而BG8总是工作于开关状态，与C8、C7的充电情况无关，因而这种单端电压变换器的效率高于工作于容性负载的双端电压变换器。电阻R23有限制变换器功率的作用，即在下一个放电周期前限制C8所能充到的实际最终电压。当点火脉冲频率达到一定值时，随着频率的进一步提高则自动减小点火电压。另外，由于D6、D8是在BG8截止时才有电流流过，因而变压器B1输出绕组I及IV的电路中不怕有短路。

可控硅SCR导通后，在由点火线圈B2初级绕组I和电容C8组成的LC回路中，产生衰减振荡如图3波形d所示B2初级绕组I电压波形。在衰减振荡的头半周内，回路电流流经可控硅SCR，而在第二半周内则流经D9，BG4集电极的点火脉冲宽度使在第二周期开始重新打开可控硅，振荡继续进行，但C8上电压幅度已有所降低。

随着点火脉冲的结束，晶体管点火器的单稳态电路20起动，换向晶体管BG7导通，从而使提升电压与电源电压E+叠加并接入点火线圈B2的初级绕组I中，在相加电压的作用下，维持由可控硅导通而产生的火花放电，储存在点火线圈中的电磁能量也随初级绕组I中电流的增加而增加。在单稳态电路输出脉冲结束后，BG6、BG7截止，于BG7集电极产生一幅度很大的窄脉冲，即产生通常意义下的晶体管点火过程，使火花延续。

由上述分析可知，每一次点火脉冲到来都可形成两次首尾相接的火花放电，第一次从可控硅系统储能电容释放能量在点火线圈中产生高压脉冲和振荡开始，如图5中第1相，然后当换向管打开时而得以维持，如图5中第2相，图5中合并给出了在火花形成时间内点火线圈初级绕组的电压波形图；第二次放电从换向管BG7截止后的高压脉冲开始，如图5中的第3相，并依靠第2相时间内储存在点火线圈内的电磁能量而继续维持，如图5中的第4相。虽然第3、4相中点火器的工作类似于普通晶体管点火器，但与其不同的是：它产生火花是在点火线圈储能时间内，若没有第1相作基础这将是不可能发生的。

实施中可将可控硅点火系统的工作时间选择为两个振荡周期，即若断开BG7集电极回路，则点火线圈初级绕组回路中的振荡(火花放电)将持续两个周期，如图5中虚线所示。将振荡过程限制为两周期，是因为在第3、4周期中电压幅度已很小对点火的实际贡献已不大。

随着点火频率的增加，提升电压会自动降低，这是由于电容C7放电脉冲孔度减小以及间歇振荡器因功率小不可能在放电休止期内将C7充至原来的电平。

参见图6，图中100为本点火器，装置七芯圆型输出插座CZ1，其CZ1-1端连接点火线圈200的“-”端，CZ1—2连接分电盘300的白金接线柱，CZ1—3连接点火线圈200启动开关接线柱，CZ1—4接启动开关，K1，CZ1—5接点火线圈200的+接线柱，CZ1—6接点火开关K2-端，K2另一端接车内电瓶400+端，CZ1—7接车内电瓶“-”端或搭铁。若要恢复原点火系统，只需用备份插座代替七芯插座。

本实用新型的设计可根据发动机的实际工况要求自动调整点火电压、火花宽度及点火能量，不用复杂的微机控制系统却能达到优化选择这三种主要工况参数的目的。在发动机起动工况时可产生25KV以上的点火高压、5.5ms以上的火花宽度以及100mJ以上的火花能量，并能在任何工况下产生双火花点火。当晶体管点火器部分出现故障时，仅依靠电容放电式点火器也可有足够的点火电压和火花能量，继续维持发动机的正常工作。

Claims

1、一种组合式双火花高能电子点火器，分别与点火线圈一端、白金控制触点一端、车内电源E+一端及搭铁E-一端连接，由晶体管点火器和电容放电式点火器组合构成；所述电容放电式点火器包括提取所需白金触点点火控制信号的抑颤电路、与抑颤电路输出连接形成点火触发脉冲的施密特触发器、与施密特触发器输出连接产生固定宽度脉冲送可控硅控制极的CDI点火脉冲形成电路、可控硅、和与可控硅连接的电容储能器；所述晶体管点火器由单稳电路、与单稳电路输出连接的驱动器、与驱动器输出连接的大功率晶体管换向器组成，其特征在于：

还包括一由共集电极间歇振荡器构成的电压变换器和一电压提升电路，车内电源E+接电压变换器，电压变换器输出一路与电容储能器耦合连接，使构成储能电容充电回路，电压变换器输出另一路与电压提升电路耦合连接，电压提升电路输出接大功率晶体管换向器电源端，电压提升电路与电容储能器间接有一二极管D7，在大功率晶体管换向器导通时使车内电源E+与提升电压叠加，电容储能器一端连接点火线圈一端。

2、根据权利要求1所述的组合式双火花高能电子点火器，其特征在于所述的电压变换器由变压器B1、晶体管BG8、二极管D10-D13、D15、D16、稳压管D14、电阻R23、R24、电容C10构成；所述的电压提升电路由电容C7、二极管D6构成；所述电容储能器还包括一二极管D8，所述可控硅两端还反向并接一二极管D9；所述变压器B1线圈III一端、D16正极、R23一端连接车内电源E+，线圈III另一端接BG8发射极及D10正极，D10负极串接D11、D12、D13后接C10一端和D14负极，C10另一端接BG8基极和变压器B1线圈II一端，线圈II另一端接R24一端、D15正极和D16负极，D15负极接R23另一端，变压器B1线圈IV一端接C7一端和所述大功率晶体管换向器电源端，线圈IV另一端接D6负极，D6正极接C7另一端和D7负极，D7正极接D8正极、所述电容储能器负端和所述点火线圈一端；变压器B1线圈I一端接D8负极和C9一端，线圈I另一端接C9另一端、电容储能器正端。