CN2481565Y - 恒定高能量电容式电子点火器 - Google Patents

Abstract

一种汽车电容式电子点火器,由电源隔离电路、逆变振荡电路、充电储能电路、放电输出电路、点火信号控制电路、停车断电电路、储能恒压电路、放电停振电路组成。其中电源隔离电路隔离脉冲波对电源的干扰;逆变振荡电路的启停逆变受控于停车断电电路、储能恒压电路、放电停振电路;充电储能电路和储能恒压电路实现恒定能量的储存;点火信号控制电路控制放电输出电路、放电停振电路和停车断电电路。该点火器抗干扰能力强,具有恒定储能功能,接口转换快捷兼容。

Description

恒定高能量电容式电子点火器

本实用新型涉及一种汽车用电容式电子点火器，尤其是恒定高能量电容式电子点火器。

电容式电子点火器在点火原理上优于电感点火方式，对发动机是较好的点火装置，但是目前汽车所使用的点火装置很少用电容式电子点火器，其原因是，它存在如下缺点：第一，对电源的适应能力差，在低电压6V时，点火能量很低，而在高电压18V时，又不能正常工作。第二，输出点火能量差异过大，在低速时能满足要求，而到高速时点火能量却较低。第三，自身功耗损失过大，发热严重，可靠性低。第四，产生干扰严重，干扰相关的其它用电设施，如讯响、信号灯、仪表的使用，同时抗干扰能力又差，如点火缸线不使用阻尼线，则点火器自身将不能正常工作。

本实用新型的目的是提供一种恒定高能量电容式电子点火器，通过改变传统电容式电子点火器结构，解决抗干扰问题、储能控制问题和点火信号的控制问题。

本实用新型的具体方案是：包括电源隔离电路、逆变振荡电路、充电储能电路、放电输出电路、点火信号控制电路，其特征在于：A.电源隔离电路的输出端分别与逆变振荡电路、点火信号控制电路、停车断电电路的电源输入端联接，为它们提供工作电源；B.逆变振荡电路的控制输入端不仅与停车断电电路的输出端联接，而且还与储能恒压电路、放电停振电路的输出端联接，受控于这三个电路；逆变振荡电路的输出端与充电储能电路的输入端联接，向充电储能电路输出交流电源；C.充电储能电路的输出端不仅与放电输出电路的可控硅阳极联接，而且与储能恒压电路输入端联接，实现恒定能量的储存与释放；D.点火信号控制电路的信号输入端分别联接汽车的触点或无触点发讯装置，输出端分别与放电输出电路、放电停振电路、停车断电电路的输入端联接，放电停振电路和停车断电电路控制逆变振荡电路的启、停逆变工作。

采用上述方案，抗干扰能力强；在储能控制上，从低速到高速达到恒定高能量，从电源电压变化宽的适应性方面得到了解决，也减小了功率损耗，降低了发热，提高了产品的可靠性；在输入点火控制信号上，具有接口转换快捷的兼容性特点。

下面结合附图及实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的电路原理图。

如图1所示：本实用新型主要由电源隔离电路、逆变振荡电路、充电储能电路、放电输出电路、点火信号控制电路、停车断电电路、储能恒压电路、放电停振电路组成，本实用新型的电路结构特征是：A.电源隔离电路的输出端分别与逆变振荡电路、点火信号控制电路、停车断电电路的电源输入端联接，为它们提供工作电源；B.逆变振荡电路的控制输入端不仅与停车断电电路的输出端联接，而且还与储能恒压电路、放电停振电路的输出端联接，受控于这三个电路；逆变振荡电路的输出端与充电储能电路的输入端联接，向充电储能电路输出交流电源；C.充电储能电路的输出端不仅与放电输出电路的可控硅阳极联接，而且与储能恒压电路输入端联接，实现恒定能量的储存与释放；D.点火信号控制电路的信号输入端分别联接汽车的有触点或无触点发讯装置，输出端分别与放电输出电路、放电停振电路、停车断电电路的输入端联接，放电停振电路和停车断电电路控制逆变振荡电路的启、停逆变工作。

本实用新型中各电路单元的组成及工作情况是：

1.电源隔离电路

电源隔离电路由二极管D1，电容C1和C2组成整流，滤波、隔离电路；二极管D1正极接蓄电池电源，二极管D1的负极并接电容C1和C2，电容C1和C2的输出端为本电路的输出端。

该电路单元的工作过程是：由直流输入端Vcc输入蓄电池电源，经D1整流，C1、C2滤波，起到电路内部的电压波纹系数减小的作用。同时，D1起到隔离反向脉冲进入蓄电池电源造成干扰的作用。直流源同时给逆变振荡电路(单管自激逆变部分)、点火信号控制电路、停车断电保护电路提供直流电。

2.逆变振荡电路

逆变振荡电路由R1、B、T1和R4组成单管自激逆变电路，D3起到钳位电压的作用。其中R1的一端和变压器B的N1绕组一端并联构成本电路单元的电源输入端；T1的基极为本电路单元的控制输入端；变压器B的N3绕组的一端为本电路单元的输出端。

该电路单元的工作过程是：当直流电接通的瞬间，R1给予T1建立直流工作电压，T1导通，变压器B的N1一端接于直流源上，N1中会有电流流动，产生磁通变化。由于N1与N2和N3的耦合，变化磁场将使N3感应产生正脉冲电压，这个正脉冲电压经整流输出到充电储能部分对电容器充电。同时，N2中感应产生负脉冲电压，经R4输出到T1的基极，当负脉冲电压上升到一定高度，使T1截止，关断了N1中的流动电流。由于关断了N1中的电流，引起B的磁通变化，又会产生相反的磁场变化作用于N2和N3。N3产生负脉冲，停止输出充电。N2产生正脉冲，作用于T1，当达到T1又出现导通时，第二次振荡逆变输出又开始了。这样T1重复上述的导通与截止，以固有的振荡频率进行直交电的逆变。

3.充电储能电路

充电储能电路由D2、Co、D6构成整流充电电路。其中D2的正极为本电路单元的输入端，Co的一端和D2负极并接为本电路单元的输出端。

该电路单元的工作过程是：由B的N3输出正脉冲电压，经D2整流，向Co充电，建立电场能量，能量大小为1/2CoVc2。经D6和点火线圈初级并联流过充电电流，这里D6起到较为重要的作用。第一，由于逆变振荡频率较高，如果没有D6的钳位，脉冲电流将在点火线圈初级产生较高的脉冲电压(即电感阻抗的作用)，这将使充电电压出现较大的交流分量，使逆变振荡效率降低，加重损耗。第二，由于这种脉冲电流在点火线圈初级产生交变，首先会发热，又会耦合到次级产生高压干扰，形成干扰源。故D6起到提高充电的效率，减轻了点火线圈的发热，又减少了电路的干扰。

4.储能恒压电路

储能恒压电路由稳压管Z1和Z2串联构成所需的Vco值，串联R5组成采样支路，由电容C3、R6和T2组成停振控制电路；其中Z1的负极和Z2的正极串联，Z2的负极与Co的一端并接于e点，R5的一端与Z1的负极串联，另一端与C3、R6的一端并接为c点；C3的另一端接地，R6的另一端与T2的基极串联，T2的集电极与T1的基极并接于m点；T2的发射极接地。

该电路单元的工作过程是：采样支路对Co的充电电压进行采样，当达到Z1和Z2串联稳压值时，经R5限流，对C3充电，当充电电压达到一定值，经R6加于T2基极，使T2导通。由于T2的饱和压降低于T1的基极导通电压，使T1截止，这时，逆变振荡电路停止工作，也就停止了充电储能。如果，当Co由于泄漏电流影起Vco降低，低到Z1和Z2串联稳压值以下，而C3放电没有补充，C3电压低于维持T2导通电压后，T2截止。这时，T1又会启振逆变工作，充电储能，补充Co的电压达到恒定值，即Co的储能得到恒定。这种恒定储能控制，与电感电子点火器控制点火线圈初级流动电流储能相比，电感电子点火器控制的是占空比，当电源电压低时，电流在相同时间内流动变化量小得多，即控制效果并不理想，而本实用新型电路直接控制Co的电压，即便电源电压低，仍然要充到Z1和Z2的串联值才会停止逆变振荡工作，有效地保证了低电压时也会达到恒定储能的效果。

5.点火信号控制电路

点火信号的控制电路分两种输入方式：一种为有触点作为开关信号输入方式，另一种为无触点磁感应脉冲信号输入方式，合在一起表明本电路的输入具备两种兼容性。下面分别叙述。

5.1有触点输入部分：

电路由R9、R10、R11、Z3、T5、R12和D8组成射极输出开关电路。其中由R9的一端和T5的集电极并接构成本部分的电源输入端；由R9、R10、R11一端并联构成本部分的信号输入端。D8的负极为本部分的输出端。

该电路的工作过程是：当触点闭合时，输入端直接接地，这时T5截止，R12上无电压，D8无信号输出不点火。当触点打开时，通过R9和R10分压，R11限流降压，Z3稳压，给T5建立导通电压，T5导通，在R12上产生近似方波的电压，经D8输出。输出分三路去控制三个部分电路。该部分采用射极输出方式，第一是使输出特性较硬，负载能力增强，使抗干扰能力增强。这里重点介绍一下Z3的作用，由于本电路要适应低电压触发可控硅，电源电压在5-6V时能适应，在电源电压高时，如18V也要能满足使用的可靠性，那么在输出时，应控制输出电压在一定的范围，在T5的基极加入Z3，即限制了输出的幅度大约为Z3高1V的输出电压，以满足宽范围电压的适应能力。

5.2、无触点输入部分：

电路由Z4、Z5、R15、C7、R16和T6组成对波形的整形电路，由R16、R17、T7、R19和D9作输出端。其中由R16和T7的发射极并接构成本部分的电源输入端。由Z4的负极和C7的正极、R15的一端构成本部分的信号输入端。D9的负极为本部分的输出端。

该电路的工作过程为：当停车状态时，输入端无信号输入，由于T6的基极电位为零，处于截止状态。R16经R17串联接电源上，给输出级的T7基极置高电位，与T7发射极等电位，T7处于截止状态，这时R18上无电压，D9则无输出信号。当有输入信号，且为正脉冲时，由Z4和Z5稳压削波，经过R15和C7微分，使T6处于饱和导通，这时把T7基极的高电位置于低电位，T7饱和导通，在R18上产生近似方波的电压，经D9输出。因D9和D8是并接的，与D8的输出作用是一致的。当输入信号为负脉冲时，T6处于反偏置被截止，T7也为截止状，这时D9也无输出信号。Z4和Z5的作用是：对输入信号脉冲限幅，使输出点火提前角控制准确。

6、放电输出电路：

该电路由R13、C5、D5组成门电路，R14和C8对可控硅控制极保护和抗干扰，由To、Co、D6(和点火线圈初级)，组成放电回路。其中由R13、C5并联构成本单元的点火信号输入端。由Co的一端和D6的正极并接构成本单元的点火输出端Vk。

该电路的工作过程：当点火控制信号由D8或D9输入时，经门电路到可控硅的控制极，使可控硅打开，将Co储存的电荷通过可控硅对地，经点火

线圈初级回到Co形成放电回路。由于Co的电压瞬间加在点火线圈初级两端，经磁耦合使点火线圈次级产生很陡的脉冲高压，通过火花塞电极击穿空气放电点火。D6是消除放电回路形成振荡，对点火线圈初级反向电压钳位，使点火能量释放更为集中，减少由于多次放电振荡形成干扰是有利的。

7、放电停振电路：

放电停振电路由D4、C3、R6、和T2组成放电停振控制电路。其中D4的正极为本单元的输入端。T2的集电极为本单元的输出端。

该电路工作过程为：在点火控制信号作用放电部分的同时，点火控制信号经D4对C3充电，当达到使T2导通电压时，T2导通，使T1截止，逆变电路停止工作。在点火控制信号维持时间内逆变停振为同步工作的，使启振时间和点火时间互不干扰，保证可控硅关断，电路正常工作。

8、停车断电电路：

停车断电电路由R2、C4、R3和T3组成停车控制逆变停振电路，R7、T4和R8组成停车控制逆变停振的控制电路。其中R2的一端为本单元的电源输入端。R7的一端为本单元的信号输入端。T3的集电极为本单元的输出端。

该电路的工作过程：R2接于电源上，通过C4对地充电，在C4充电电压未达到使T3导通时，逆变振荡仍可工作。当C4电压达到一定值，经R3给T3导通工作电压，使T3导通，截止T1，使逆变振荡停止工作。如果没有点火控制信号，这种停振将维持下去，达到停振保护的目的。这样即使电源接通，也只消耗微电流约20mA，不会损耗过多的电功率。当有点火信号时，点火控制信号由R7输入到T4基极，C4的电荷经R8和T4对地放电，当放电达到使T3截止时，逆变振荡电路解除停车停振的控制，恢复启振工作。停车断电的启停控制，从时间上比其它控制启停时间更长，只是在停车时起到作用，在正常运行点火信号的作用下，由于对C4放电控制，C4电压达不到使T3导通的电压条件，对停振不会控制，故称为停车断电保护。

Claims (4)

1.一种恒定高能量电容式电子点火器，包括电源隔离电路、逆变振荡电路、充电储能电路、放电输出电路、点火信号控制电路，其特征在于：A.电源隔离电路的输出端分别与逆变振荡电路、点火信号控制电路、停车断电电路的电源输入端联接，为它们提供工作电源；B.逆变振荡电路的控制输入端不仅与停车断电电路的输出端联接，而且还与储能恒压电路、放电停振电路的输出端联接，受控于这三个电路；逆变振荡电路的输出端与充电储能电路的输入端联接，向充电储能电路输出交流电源；C.充电储能电路的输出端不仅与放电输出电路的可控硅阳极联接，而且与储能恒压电路输入端联接，实现恒定能量的储存与释放；D.点火信号控制电路的信号输入端分别联接汽车的触点或无触点发讯装置，输出端分别与放电输出电路、放电停振电路、停车断电电路的输入端联接，放电停振电路和停车断电电路控制逆变振荡电路的启、停逆变工作。

2.根据权利要求1所述的恒定高能量电容式电子点火器，其特征在于：电源隔离电路由二极管D1、电容C1和C2组成整流、滤波、隔离电路；二极管D1正极接蓄电池电源，二极管D1的负极并接电容C1和C2，电容C1和C2的输出端为本电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的恒定高能量电容式电子点火器，其特征在于：储能恒压电路由稳压管Z1和Z2串联构成所需的Vco值，串联R5组成采样支路，由电容C3、R6和T2组成停振控制电路；其中Z1的负极和Z2的正极串联，Z2的负极与Co的一端并接于e点，R5的一端与Z1的负极串联，另一端与C3、R6的一端并接为c点；C3的另一端接地，R6的另一端与T2的基极串联，T2的集电极与T1的基极并接于m点；T2的发射极接地。

4.据权利要求1所述的恒定高能量电容式电子点火器，其特征在于：放电停振电路由二极管D4、C3、R6和T2组成放电停振控制电路；D4的正极为本电路单元的输入端，T2的集电极为本电路单元的输出端；D4的正极与放电输出电路中的D8或D9的负极并接于k点，D4的负极与C3、R6并联于c点，C3的另一端接地，R6的另一端和T2的基极串联，T2的集电极与T1的基极并联于m点，T2的发射极接地。

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