CN2278097Y - 霍尔式场效应管点火组件 - Google Patents

Abstract

霍尔式场效应管点火组件,其电路由延时充电贮能电路、霍尔式信号发生器、场效应管信号控制电路和停车断电保护电路组成(见附图);火线与点火线圈串联得到断续直流电源,经延时充电贮能变为连续直流电源提供给霍尔式信号发生器和场效应管;信号发生器磁钢由分电轴驱动,输出电压脉冲信号控制场效应管通断,起到断电器作用,这是一种简捷的技术改造方案,点火能量提高20%以上,可节油3%,年均节油0.1号/辆,适用于所有汽油机汽车。

Description

霍尔式场效应管点火组件

霍尔式场效应管点火组件，它涉及的是汽车点火装置领域，是电子点火装置。

现有的汽车点火装置分机械式触点点火装置和电子式无触点点火装置两大类。机械式触点点火装置，又称蓄电池点火装置，它利用分电器内的断电器触点来切断点火线圈初级绕组的电流，产生次级高压电的点火装置。由于触点易烧损、触点顶块等易磨损、高速断火、火花能量小等缺点，已不适应现代汽车提高经济性和严禁废气排放超标的要求，趋于淘汰。但是因其结构简单、成本低、使用年代久，我国国产汽车大部分还应用这种装置。电子式无触点点火装置除了少量进口轿车使用无分电器点火(DLI)系统又称直接点点火系统之外，其余的电子式无触点点火装置均继续使用传统点火装置的部件如点火线圈、分电器(拆除断电器)、火花塞等，只是用信号发生器(又称传感器、脉冲发生器，装在分电器内)和信号控制组件(又称电子点火控制器、电子点火器，装在分电器外，用6根导线与点火线圈和分电器相联接)来代替断电器。信号发生器有磁电式、光电式和霍尔式几种，霍尔式信号发生器应用较广泛，如桑塔纳、奥迪汽车，因其具有控制精确、能量恒定、抗干扰力强、寿命长等优点。信号控制组件分晶体管式、可控硅式和集成电路式三种，实质都是一个开关电路，其关键部件是功率开关管，如达林顿管，或可控硅管，都需要较高的电流信号才能导通。电路需要蓄电池供电，这就造成信号控制组件必须装到分电器之外，用6根导线与点火线圈和分电器联接。存在结构复杂、接线多易出故障等缺点。

本实用新型的目的，在于提供一种可代替断电器功能的点火组件。只需把它装到机械式触点点火装置分电器内原断电器处，就变成电子式无触点点火装置。

本实用新型的目的是这样实现的：在机械式触点点火装置分电器内原断电器处，安装点火组件，其技术特征是：其电路由延时充电贮能电路、霍尔式信号发生器电路、场效应管信号控制电路和停车断电保护电路组成(见附图)；由RC积分电路和电容器贮能电路组成的延时充电贮能电路的火线与点火线圈初级绕组串联得到断续直流电源，经延时充电贮能，给霍尔式信号发生器的A点和场效应管T₄的G点提供直流工作电压；霍尔式信号发生器磁钢由分电轴驱动，在B点输出电压脉冲信号控制场效应管T₄通断，起到断电器作用，场效应管T₄串联在初组绕组与搭铁之间，场效应管T₄通断控制初级绕组N₁通断而正时点火；由RC积分电路组成的停车断电保护电路，是在停车时点火开关K闭合且场效应管T₄导通情况下，为防止大电流通过初级绕组N₁、场效应管T₄而烧毁，电路中R₅C₅与火线联接，三极管T₃串联在场效应管T₄与搭铁之间，延时导通双二极管D₁D₂和三极管T₃使场效应管T₄截止，使三极管T₂截止维持场效应管T₄截止状态，从而达到停车断电保护作用。

本实用新型具有如下优点：1)采用本实用新型取代原断电器，是把几百万套现有的机械式触点点火装置改造为电子式无触点点火装置的方案中结构简单、成本低、安装方便的方案；2)点火能量比原机械式提高20％以上；3)可靠性高、使用寿命长、无故障运行5万公里以下；4)能减少废气排放污染；5)没有机械式点火装置触点烧毁、高速断火等缺点；5)可节油3％，平均一辆汽车年节油0.1吨左右，具有巨大节能效益。7)在电瓶电压8伏时仍能正常工作。

后面的附图表达了一个最佳方式的实施例。

附图  霍尔式场效应管点火组件电路图

霍尔式场效应管点火组件电路(见附图)，其基本原理与无触点晶体管点火器电路相同：其中晶体管主要指与点火线圈初级绕组串联的场效应管，利用它的开关特性，即利用该场效应管工作时的导通与截止来接通和切断点火线圈初级绕组电流，这起着传统点火装置中的断电器相同的作用。所不同的是：1)电路电源来自点火线圈初级绕组，而不是电瓶；为了把间断电源变成电路能正常工作的连续电源，设计由D₀、R₁、C₁、C₂、T₁等组成的延时充电电路和由R₂、W₁、C₃、C₄等组成的贮能电路一同为霍尔式信号发生器H提供连续稳流电源；2)为了适应弱电源条件下工作，选用可在较弱的电压信号也能导通的场效应管代替达林顿管等组成信号控制开关电路；3)为了停车断电保护，由T₂、R₅、C₅、D₁、D₂、T₃等组成的延时6秒的开关电路，以保护场效应管T₄和初级绕组不被烧毁。

  电源采用点火线圈初级绕组串联供电这个方式，有两个问题需要解决：一是次级绕组高压电动势引起的初级绕组反向感应电动势(浪涌电压)的防治。初级绕组这种反向感应电动势(浪涌电压)其值高可达400伏、低可达60～70伏。为此采用R₁压敏电阻400欧起过压保护作用。二是间断供电的问题。本实施例为六缸，其闭合角为42°，相位角为60°(360°/汽缸数)，其闭合角百分比＝闭合角/相位角＝42°/60°×100％＝70％，闭合时电瓶+→K→R→N₁→T₄→搭铁→电瓶-极，E点电位由于T₄导通而短路，使点火组件电路停电。只有非闭合时才充电，占百分比为30％。根据实验测定：充一次电(25mA)可维持工作1秒，当发动机怠速运行n＝600转/分、分电轴转速＝300转/分、每转6个脉冲(每个相位角中闭开一次算一个脉冲)、每秒30个脉冲(300×6/60＝30)充30次电，相当于可工作30秒的能力，即本电路充电贮能的能力是消耗能力的30倍，可保证正常工作。充电时间应选择在点火高压脉冲后到闭合之前。为了躲开点火高压脉冲，采用延时充电电路：由D₀二极管1N4007、C₁2700微微法、C₂电解电容80微法、T₁晶体三极管8050等组成。由R₂180欧姆限流电阻、W₁6伏稳压管、C₃2700微微法、C₄电解电容100微法组成贮能电路，以供应霍尔式信号发生器H的A点及T₄的连续稳流电源，其中C₁、C₃为脉冲吸收回路，起抗干扰作用。H为霍尔式信号发生器UGN3120常开型线性，其磁钢数按照所配套发动机的汽缸数的二倍选定(六缸时磁钢12个)，其内部的斯密特整形器可将霍尔元件输出的脉冲信号由交流正弦波整形为矩形波，形成数字开关脉冲。闭合角是固定的，由磁钢宽度决定，按中速选取闭合角一般是42°(6缸)，霍尔式信号发生器可在电压Ub≤24伏条件下工作。RS为1K姆起电压输出作用，R₄为3.3K欧姆是限流电阻、T₄为场效应管MTM6N100起断电器开关作用。由T₂晶体三极管8550、R₅电阻为560K欧姆、C₅电解电容47微法、D₁D₂两个二极管串联型号为1N4007、T₃晶体三极管8050组成的停车断电保护延时电路。

其工作过程如下：当点火开关K闭合，电瓶+→K→R→N₁→D₀→C₁C₂充电，当充电到T₁基极电压达0.6伏以上时，T₁导通，电流经T₁的ce结向C₃C₄充电(25mA)，经R₂W₁稳压后，供给霍尔式信号发生器H的A点工作电压，并通过R₃、R₄为T₄提供工作电压。当霍尔式信号发生器的磁钢对正霍尔块H时，产生B点电压经搭铁接电瓶负极，使B点电压为零，T₄截止，点火线圈初级绕组N₁断路使次级绕组N₂感应产生一次约20K伏的高压脉冲，经分电器使工作汽缸的火花塞点火。当磁钢离开霍尔块H时，B点输出电压提高，T₄导通，电瓶+→D→R→N₁→T₄→搭铁→电瓶-极，E点电压瞬间下降为零，然后在0到4.4伏振荡，初级绕组N₁开始贮能，为下一次点火做准备。当发动机熄火、点火开关K闭合时，如果T₄一直导通，时间长大电流会把点火线圈初级绕组和场效应管烧毁。此时停车断电保护电路开始工作：电瓶+→E点→D₀→T₁→R₂→R₃→BT₂基极b点电压4伏；电瓶经R₅向C₅充电，经5秒～6秒后，T₂发射极e点电压上升为2.1伏，使二极管D₁D₂导通、T₃导通、T₄截止，T₂基极b点电压上升为11伏，T₂截止，T₂发射极e点电压保持在2.1伏，维持T₄截止现状，起到停车断电保护作用。当发动机启动后，霍尔式信号发生器的磁钢对正霍尔块H时，在B点搭铁，b点电压为零，T₂导通、C₅经T₂的ec结搭铁放电、T₃截止、T₄也截止。当磁钢离开霍尔块H时，T₄导通，准备下一次点火。

本实例是用于六缸汽油发动机，还有系列产品可适用于三缸、四缸、八缸、十二缸等汽油发动机。

Claims (1)

1.霍尔式场效应管点火组件，装在机械式触点点火装置的分电器内原断电器处，其技术特征是：其电路由延时充电贮能电路、霍尔式信号发生器电路、场效应管信号控制电路和停车断电保护电路组成；由RC积分电路和电容器贮能电路组成的延时充电贮能电路的火线与点火线圈初级绕组串联，输出直流工作电压给霍尔式信号发生器和场效应管；霍尔式信号发生器磁钢由分电轴驱动，输出电压脉冲信号控制场效应管通断，场效应管串联在初级绕组与搭铁之间；由RC积分电路组成的停车断电保护电路，其R₅C₅与火线联接，三极管T₃串联在场效应管与搭铁之间，控制场效应管截止。