CN2246196Y - 汽车高能脉冲点火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种汽车高能脉冲点火装置。它采用CMOS集成电路和电子元件组成了主振信号源电路、缓冲整形放大电路、反相放大电路、驱动前置放大电路、驱动电路和起动控制电路，取代了现有汽车点火系统的断电器(白金)、传感器、附加电阻和电容器。它能提供高能量的脉冲电流，使火花塞在瞬间连续放电而产生数个高能量的电火花，点燃气缸中的混合气。其优点是：点火可靠，燃烧充分，节约燃油，汽车的动力性增强，排污明显减少。

Description

汽车高能脉冲点火装置

本实用新型是一种汽车高能脉冲点火装置，它属于汽车电子应用技术。

现有汽车点火系统可分为″传统式点火系统″和″电子点火系统″。″电子点火系统″按储能方式又可分为″电感储能″与″电容储能″两类。而按触发方式的不同又可分为″有触点″和″无触点″两类。无触点所采用的″触发信号发生器″可分为″磁路式″与″光学式″两种，目前″磁路式″应用的较多。由于″电容储能式″放电的时间极为短暂，所以现有汽车点火系统很少采用。现以″电感储能式″点火系为例，简述其原理。

″传统式点火系统″的原理如附图1所示。当起动汽车时，正电源接线端(8)和起动接线端(9)接入电路，与分电器轴(4)同轴的凸轮(3)在旋转时使断电器触点(1)连续开、闭，点火线圈(2)的磁场随之迅速发生变化而输出12000--20000伏的高压电动势。与分电器轴(4)同轴的分火头(6)，将点火线圈(2)产生的高压电通过配电器(7)依次送入汽车发动机各缸的火花塞(5)，火花塞(5)放电所产生的电火花点燃汽车发动机气缸内的混合气，汽车起动工作。

″有触点电感式电子辅助点火系统″的原理如附图2所示。它只是比″传统式点火系统″增加了一个电子开关电路(10)，省去了电容器C。断电器触点(1)不再直接控制点火线圈(2)的初级绕组，而只作为开、闭电子开关电路(10)的控制器件，所以克服了″传统式点火系统″点火能量低、断电器触点(1)易烧蚀和经常发生故障的问题。国产″BD-71型″晶体管辅助点火器和航天部十三所生产的″特乐″牌红外电子点火器都属于″有触点电感式电子辅助点火系统″的类型。

″无触点电感式电子点火系统″原理如附图3所示。它与″有触点电感式电子辅助点火系统″相比，采用传感器(12)取代了断电器触点(1)。在电子开关电路(10)与传感器(12)之间设有传感信号处理电路(11)。用传感器(12)检测分电器轴(4)旋转的角度所产生的信号来控制电子开关电路(10)的开、关，从而实现了无触点点火。东风EQ140型汽车装配的″JFD-665型″电子点火器就属于″无触点电感式电子点火系统″的一种。

综上所述，由于断电器触点(1)不可避免地烧蚀、断电器触点(1)和凸轮(3)之间的机械磨损以及断电器触点(1)惯性所产生的″浮动″现象，都会使″闭合角″发生不正常的变化，这些不正常的因素必然导至点火性能的下降。由此可见，断电器触点(1)本质性缺陷给″传统式点火系统″和有触点电感式电子辅助点火系统″代来不可弥补的弊端。″无触点电感式电子点火系统″虽然采用传感器(12)取代了断电器触点(1)，但是在技术上又产生了新的矛盾，主要问题有四个：一是″无触点电感式电子点火系统″采用传感器(12)，致使汽车发动机高、低速均衡性出现比较明显的问题，特别当汽车发动机工作在低速时，这种点火系统就会出现失控的现象。二是″无触点电感式电子点火系统″和″有触点电感式电子辅助点火系统″以及″传统式点火系统″都是在汽车发动机每个气缸需要点火时，提供一次一个高压电火花，故点火的可靠性较差。三是″无触点电感式电子点火系统″的传感器(12)调整精度要求高，其连接电缆的接头多，易发生故障，如果汽车行驶在中途，这种点火系统一旦发生故障，想恢复车辆的正常行驶是极为困难的。这种点火系统的维修对司机和修理人员来说，不具备一定的专业技术是难以胜任的。四是价格昂贵，例如″标致″和″羊城″车用的″无触点电感式电子点火系统″每套零售价折合人民币3500-4500元。

本实用新型目的是：针对以上所述现有汽车点火系统在技术上和其它方面所存在的不足，提供一种新型的汽车高能脉冲点火装置，该装置不用断电器触点(1)和传感器(12)，却能在汽车发动机每个气缸需要点火时，使火花塞(5)在瞬间连续数次脉冲放电而产生数个高压电火花，从而克服已有技术的上述缺点。

以上所述目的是由下述技术方案实现的：汽车高能脉冲点火装置包括汽车点火线圈(2)、分电器轴(4)、火花塞(5)、分火头(6)、配电器(7)、正电源接线端(8)、起动接线端(9)、高压输出插接端(14)、机壳(13)以及电子电路等部分，其特征是电子电路部分由稳压源电路(15)、主振信号源电路(16)、缓冲整形放大电路(17)、反相放大电路(18)、驱动前置放大电路(19)、驱动电路(20)和起动控制电路(21)组成。各部分电路的连接关系是：起动控制电路(21)与起动接线端(9)相连，其输出端的一路与稳压源电路(15)相连，控制这个电路开启供电；另一路与主振信号源电路(16)相连；主振信号源电路(16)的输出端与缓冲整形放大电路(17)输入端相连；缓冲整形放大电路(17)输出端与反相放大电路(18)输入端相连；反相放大电路(18)输出端与驱动前置放大电路(19)输入端相连；驱动前置放大电路(19)输出端与驱动电路(20)输入端相连；驱动电路(20)输出端与点火线圈(2)相连；点火线圈(2)的高压输出插接端(14)与分火头(6)相连。分火头(6)通过配电器(7)将高压脉冲送至汽车发动机各气缸的火花塞(5)，实施点火功能。

上述主振信号源电路(16)由CMOS半导体数字集成电路IC1-1、IC1-2以及C1、R1、R2、R3、D1、D2组成。其信号频率为458Rz±10％。

上述缓冲整形放大电路(17)由CMOS半导体数字集成电路IC1-3、IC1-4和R4、R5组成。

上述反相放大电路(18)由CMOS半导体数字集成电路IC1-5、IC1-6组成。

上述驱动前置放大电路(19)由三极管V1和R6、R7、R8、D3、D4组成。

上述驱动电路(20)由三极管V2和D5、R9组成。

上述起动控制电路(21)由三极管V3和D7、D8、D9、R10、R11、R12、R13、R14、IC2、C7及单向可控硅KG组成。

汽车高能脉冲点火装置采用一种特制新型分火头，这种新型分火头主体(22)与常规汽车分火头(6)的结构基本相同，其不同之处是：在新型分火头主体(22)的放电端部，装有一个弧形放电片(23)。

本实用新型与已有技术对比主要优点是：能使火花塞(5)在瞬间连续脉冲放电而产生数个高压电火花，故点火可靠、能量大、燃烧充份，尾气排放得到了明显净化。同时，汽车发动机的动力也相应地提高0.5-1.0个档位。这种点火装置还可使汽车发动机工作在稀混合气(相对空燃比0.8-1.2)状态下稳定地工作，所以具有明显的节油效果，其平均节油率能达到8-20％。它与″无触点电感式电子点火系统″相比，省去了附加电阻Rf、电容器C、断电器触点(1)、凸轮(3)、传感信号处理电路(11)和传感器(12)等部件，在保证和提高汽车性能的情况下，大大地简化了汽车点火系统的结构。汽车高能脉冲点火装置的综合生产成本只有180-280元左右。

附图1是汽车″传统式点火系统″的原理图。

图中，(1)是断电器触点，(2)是点火线圈，(3)是凸轮(4)是分电器轴，(5)是火花塞，(6)是分火头，(7)是配电器，(8)是正电源接线端，(9)是起动接线端。

附图2是汽车″有触点电感式电子辅助点火系统″原理图。

图中，(10)是电子开关电路。

附图3是汽车″无触点电感式电子点火系统″的原理图。

图中，(11)是传感信号处理电路，(12)是传感器。

附图4是本实用新型″汽车高能脉冲点火装置″的原理图。

图中，(13)是机壳，(14)是高压输出插接端。

附图5是本实用新型″汽车高能脉冲点火装置″的电路逻辑图。

图中，(15)是稳压源电路，(16)是主振信号源电路，(17)是缓冲整形放大电路，(18)是反相放大电路，(19)是驱动前置放大电路，(20)是驱动电路，(21)是起动控制电路。

附图6是本实用新型″汽车高能脉冲点火装置″的电路图。

附图7是本实用新型″汽车高能脉冲点火装置″的外形图。

附图8是本实用新型″汽车高能脉冲点火装置″的新型分火头示意图。

图中，(22)是新型分火头主体，(23)是弧形放电片。

结合附图对本实用新型工作原理及实施例详述如下：如附图4、5、6所示，当起动汽车时，正电源接线端(8)接入汽车电源的正极，因机壳(13)搭铁(接汽车电源的负极)，故驱动前置放大电路(19)、驱动电路(20)和起动控制电路(21)均获得工作电源而处于待工作状态。当起动接线端(9)得到起动信号的电流后，起动控制电路(21)即进入工作状态，其输出端延迟0.5-1.0秒的时间后，开启了稳压源电路(15)，使稳压源电路(15)为主振信号源电路(16)、缓冲整形放大电路(17)和反相放大电路(18)提供稳定的工作电源。起动接线端(9)所得到的起动信号电流也同时控制主振信号源电路(16)，使其产生″占空比″较小的脉冲信号(提高起动性)，这时主振信号源电路(16)输出一定频率的等幅脉冲信号，经由缓冲整形放大电路(17)、反相放大电路(18)处理、再入驱动前置放大电路(19)进一步放大后推动驱动电路(20)，使点火线圈(2)连续输出具有一定频率的25000-30000伏的高压脉冲，经点火线圈(2)的高压输出插接端(14)送至分火头(6)，再经配电器(7)送入汽车发动机各气缸的火花塞(5)，在每个气缸需要点火时，使该缸的火花塞(5)在瞬间连续地发生脉冲放电而产生4-40个高能量电火花，这样汽车就可以迅速地被发动起来了。在附图6中的，C2、C3、C4、C5、C6、C8是去偶电容。IC1-1、2、3、4、5、6的选用一块CD4069集成电路，IC2选用78L06，KG为MCR100-8型单向可控硅，D6为保护二极管。附图6中的点火线圈(2)采用″GDQ126″型干式点火线圈，高压输出插接端(14)是″GDQ126″型干式点火线圈的高压输出端。在组装时，要用锣钉把V1、V2绝缘地固定在机壳(13)内，以利于散热，其它电子元器件均安装在电路板上。要确保电路电源负极可靠地接在机壳(13)上。在机壳(13)一侧，装上正电源接线端(8)和起动接线端(9)，如附图7所示。最后把电路板和点火线圈(2)用″灌封胶″灌封在机壳(13)内，″GDQ126″型干式点火线圈的高压输出插接端(14)从机壳(13)侧面的圆孔中穿露出来，以供连接点火高压线。

本实用新型采用的特制分火头，见示意图8。它是根据汽车高能脉冲点火装置特殊需要，经过反复的运行试验研制出来的。它具有分电时间长、传导能量大等特点。弧形放电片(23)采用厚2mm、长度约为25mm±5mm(45°圆心角所对应的；半径为28.1mm圆周上的弧长)的铜片或其它金属片制做，并按图8所示，将弧形放电片(22)铆焊在新型分火头主体(22)的放电端部。该新型分火头的其它结构与常规分火头(6)基本相同。最后说明主振信号源电路(16)的有关数据。经过运行实测，其振荡频率应控制在458Hz，±10％。其脉冲信号振荡的″占空比″在起动时为10-15％。当电路进入正常工作状态后，应使″占空比″自动控制在20-30％为益。

Claims (8)

1.一种汽车高能脉冲点火装置，包括汽车点火线圈、分电器轴、火花塞、配电器、正电源接线端、起动接线端、高压输出插接端、机壳和电子电路部分，其特征是电子电路部分由稳压源电路(15)、主振信号源电路(16)、缓冲整形放大电路(17)、反相放大电路(18)、驱动前置放大电路(19)、驱动电路(20)以及起动控制电路(21)组成；各部分电路之间的连接关系是：起动控制电路(21)与起动接线端(9)相连，其输出端的一路与稳压源电路(15)相连，另一路与主振信号源电路(16)相连，主振信号源电路(16)的输出端与缓冲整形放大电路(17)输入端相连，缓冲整形放大电路(17)输出端与反相放大电路(18)输入端相连，反相放大电路(18)输出端与驱动前置放大电路(19)输入端相连，驱动前置放大电路(19)输出端与驱动电路(20)输入端相连，驱动电路(20)输出端与点火线圈(2)相连，点火线圈(2)的高压输出插接端(14)与分火头(6)相连，分火头(6)通过配电器(7)将高压脉冲送至汽车发动机各气缸的火花塞(5)。

2.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是主振信号源电路(16)由CMOS半导体数字集成电路IC1-1、IC1-2以及C1、R1、R2、R3、D1、D2组成，其信号频率为458Hz±10％。

3.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是缓冲整形放大电路(17)由CMOS半导体数字集成电路IC1-3、IC1-4和R4、R5组成。

4.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是反相放大电路(18)由CMOS半导体数字集成电路IC1-5、IC1-6组成。

5.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是驱动前置放大电路(19)由三极管V1和R6、R7、R8、D3、D4组成。

6.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是驱动电路(20)由三极管V2和D5、R9组成。

7.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是起动控制电路(21)由三极管V3和D7、D8、D9、R10、R11、R12、R13、R14、IC2、C7及单向可控硅KG组成。

8.根据权利要求1所述的汽车高能脉冲点火装置，其特征是采用一种特制新型分火头，在新型分火头主体(22)的放电端部，装有一个弧形放电片(23)，这个片采用厚度为2mm、长度约为25mm±5mm/45°圆心角所对应的；半径为28.1mm圆周上的弧长的铜片或其它金属片制做。

Images