專利名稱：一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法及其裝置，尤其涉及汽車點(diǎn)火的控制和的高壓點(diǎn)火的產(chǎn)生裝置。
目前，廣泛應(yīng)用于汽車(包括各種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用)的點(diǎn)火系統(tǒng)可分為無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)及有觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)兩大類。在現(xiàn)有這兩大類點(diǎn)火系統(tǒng)中點(diǎn)火線圈(高壓點(diǎn)火的產(chǎn)生裝置俗稱考爾COIL)都采用傳統(tǒng)的升壓變壓器，即使在電噴控制的發(fā)動(dòng)機(jī)中，雖然可以不用傳統(tǒng)的分電器(控制點(diǎn)火的時(shí)間并將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的點(diǎn)火高電壓分入各個(gè)汽缸)，其高壓點(diǎn)火(微處理器控制)，但系統(tǒng)中仍不能不用傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈(視需要可能采用多只點(diǎn)火線圈)，由點(diǎn)火線圈的次級(jí)產(chǎn)生1萬(wàn)5千伏左右的高電壓使汽缸內(nèi)火花塞放電，從而使混合氣做功。也就是說(shuō)現(xiàn)有產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法仍采用點(diǎn)火線圈，該點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)為一升壓變壓器，其初級(jí)線圈阻值在0.5～2Ω左右，次級(jí)線圈阻值在數(shù)千Ω。此變壓器升壓的倍數(shù)為一千倍左右甚至更高?，F(xiàn)有的點(diǎn)火系統(tǒng)中點(diǎn)火線圈在工作時(shí)初級(jí)電流很大(一般都大于5A，高能點(diǎn)火甚至達(dá)到8A以上)，使得現(xiàn)有的電子點(diǎn)火控制器中需大功率開關(guān)三極管，損耗和負(fù)荷大，有觸點(diǎn)點(diǎn)火控制器的觸點(diǎn)開關(guān)雖然鍍有貴金屬，但不斷形成的開關(guān)火花使其使用壽命短，需要頻繁更換。即便如此，火花塞的點(diǎn)火能量仍很小，因此現(xiàn)有的點(diǎn)火線圈功耗很大、效率低、頻率響應(yīng)慢，對(duì)無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火控制器的電子元器件規(guī)格和工藝要求高，成本高，而且仍容易損壞，點(diǎn)火閉合角的特性不易滿足汽車的從低速到高速的全部速度范圍，在汽車高速行駛過(guò)程中點(diǎn)火系統(tǒng)中的點(diǎn)火電壓不穩(wěn)定。而且現(xiàn)有的點(diǎn)火線圈升壓變壓器的負(fù)載大，初次級(jí)的電壓相差太多，對(duì)點(diǎn)火線圈制造的要求高，實(shí)際上，點(diǎn)火線圈在使用時(shí)發(fā)熱量大，使用壽命只有一年左右，高能點(diǎn)火線圈的使用時(shí)發(fā)熱更劇。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有點(diǎn)火線圈及其點(diǎn)火控制系統(tǒng)的缺陷，提出一種汽車高壓點(diǎn)火的新方法，提供一種低功耗、高穩(wěn)定、高能量點(diǎn)火的高壓點(diǎn)火產(chǎn)生裝置，本發(fā)明亦為同步電子點(diǎn)火線圈，使汽車在全部速度范圍內(nèi)行駛過(guò)程中點(diǎn)火正時(shí)正確，可節(jié)省燃油，減低點(diǎn)火控制器及其點(diǎn)火線圈的成本，增加點(diǎn)火控制器及點(diǎn)火線圈的可靠性，并也能大大延長(zhǎng)電子點(diǎn)火控制器及有觸點(diǎn)點(diǎn)火器的壽命。
本發(fā)明的目的在于使各種點(diǎn)火控制裝置的控制電流均很小，從而增加點(diǎn)火控制裝置的負(fù)荷能力和可靠性。
本發(fā)明的目的在于兼容現(xiàn)有汽車點(diǎn)火控制方法和裝置本發(fā)明目的在于為了進(jìn)一步提高點(diǎn)火特性，降低電磁干擾。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法，其特征是先通過(guò)直流升壓變換電路DC/DC(1)使汽車自身工作電壓升高后，然后通過(guò)電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)再連接高壓脈沖變壓器(4)的初級(jí)，由高壓脈沖變壓器進(jìn)行第二次升壓并輸出至火花塞。直流升壓變換電路的高壓直流輸出端通過(guò)電容充放電電路并且連接在高壓脈沖變壓器初級(jí)，高壓脈沖變壓器的次級(jí)輸出接火花塞，由觸發(fā)電路對(duì)電容充放電電路放電進(jìn)行點(diǎn)火控制，其放電時(shí)在高壓脈沖變壓器的次級(jí)產(chǎn)生點(diǎn)火。
一種汽車高壓點(diǎn)火產(chǎn)生裝置，其特征是包括直流升壓變換電路DC/DC(1)、電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)、高壓脈沖變壓器(4)構(gòu)成，直流升壓變換電路的高壓直流輸出端串聯(lián)至少一電容并且連接在高壓脈沖變壓器初級(jí)，高壓脈沖變壓器的次級(jí)輸出接火花塞，觸發(fā)電路為對(duì)電容充放電電路放電控制電路--一般為開關(guān)電路。
其中DC/DC變換器的主要功能為將汽車上的直流工作電源(+12V)變換為幾百伏左右的交流電源，變換電路所含的整流電路是將幾百伏的交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)閹装俜闹绷麟娫础ｋ娙莩浞烹婋娐肥菍㈦娙莩潆姷哪芰坑捎|發(fā)電路觸發(fā)電容通過(guò)高壓脈沖變壓器的初級(jí)線圈進(jìn)行放電，由高壓脈沖變壓器的次級(jí)線圈形成一萬(wàn)伏到幾萬(wàn)伏的高壓點(diǎn)火脈沖電壓，此輸出可通過(guò)分電器高壓點(diǎn)火線輸至火花塞。電噴發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需分電器，可直接被引入火花塞。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是另設(shè)有防干擾電路(5)。防干擾電路(5)是在輸出端設(shè)有串聯(lián)的二極管D4B和并聯(lián)的電阻R1B。
本發(fā)明亦可稱為同步電子點(diǎn)火線圈或稱同步電子點(diǎn)火電路(同COIL的功能并有點(diǎn)火控制功能)?？蓪⒈景l(fā)明同步電子點(diǎn)火電路(共5部分)封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)火線圈總成?；?qū)⑺鯠C/DC變換電路(1)專門封裝成一個(gè)部件，其余4部分電路(2)、(3)、(4)、(5)封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)火線圈總成(COIL)。
本發(fā)明的特點(diǎn)是由于通過(guò)二級(jí)升壓(直流變換電路和高壓脈沖變壓器)使輸出達(dá)到所需的點(diǎn)火電壓，直流變換電路一般采用高效率的開關(guān)電源電路，而高壓脈沖變壓器的只是從幾百伏變換到一萬(wàn)多伏，其效率也遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈高，點(diǎn)火輸出的能量大，方便適用于高能點(diǎn)火，有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，降低排放。而且功耗小、穩(wěn)定性好、尤其方便于對(duì)點(diǎn)火正時(shí)的由微處理器發(fā)出的精確控制，便于使汽車在全部速度范圍內(nèi)行駛過(guò)程中點(diǎn)火正時(shí)正確，可節(jié)省燃油，對(duì)電子元器件的要求可以降低，使點(diǎn)火控制器(觸發(fā)裝置)和點(diǎn)火發(fā)生器本身的壽命延長(zhǎng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于使各種點(diǎn)火控制裝置的控制電流均很小，從而增加點(diǎn)火裝置的可靠性。
本發(fā)明提供的封裝和集成使得在制造和裝配上可以利用現(xiàn)成的有關(guān)工藝，尤其是現(xiàn)有各種有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生裝置(如白金斷電器、霍爾、磁脈沖等)，產(chǎn)品的推廣應(yīng)用更加方便。
本發(fā)明可以應(yīng)用于各種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火，同時(shí)，由于在設(shè)計(jì)上的方便，本發(fā)明點(diǎn)火裝置的能量可以很大，尤其適應(yīng)于有些對(duì)能量要求高的車輛。以天然氣和液化石油氣等為燃料的車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)(非壓縮點(diǎn)火燃爆)也有著極好的用途。
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電路的框2為本發(fā)明的實(shí)施例電路3為本發(fā)明的另一種實(shí)施例電路4為本發(fā)明的外殼示意圖由圖1-4說(shuō)明實(shí)施例產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法的實(shí)施例是，先通過(guò)直流升壓變換電路DC/DC(1)使汽車自身工作電壓升高10-80倍，直流升壓變換電路DC/DC由振蕩電路和升壓整流電路構(gòu)成，先經(jīng)過(guò)振蕩電路，DC/DC的輸出為100-1000V，實(shí)施例中采用400V左右為好，與現(xiàn)有高壓點(diǎn)火火花塞兼容，本發(fā)明亦通過(guò)充放電電路(2)連接高壓脈沖變壓器(4)的初級(jí)，充放電電路為電容充放電電路直流升壓變換電路的高壓直流輸出端串聯(lián)一電容并且連接在高壓脈沖變壓器初級(jí)，高壓脈沖變壓器的次級(jí)輸出滿足火花塞點(diǎn)火電壓(一般為1-10萬(wàn)伏)，并接火花塞，另有觸發(fā)電路對(duì)電容充放電電路放電進(jìn)行控制，其放電時(shí)在高壓脈沖變壓器的次級(jí)產(chǎn)生點(diǎn)火。當(dāng)高壓脈沖變壓器的次級(jí)設(shè)計(jì)按次級(jí)輸出1-1.5萬(wàn)伏的參數(shù)考慮時(shí)，當(dāng)電容充放電電路的電壓為400V，高壓點(diǎn)火電壓使用1.2萬(wàn)伏時(shí)，脈沖變壓器只要按升高30倍的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，這就大大優(yōu)于現(xiàn)有點(diǎn)火線圈的設(shè)計(jì)----脈沖變壓器的次級(jí)匝數(shù)可以大大減少，很容易在次級(jí)獲得較大的電流，從而獲得更大的點(diǎn)火能量，例如只要類同電視的高壓包即可，器件的體積更小、可靠性更高?？紤]到與現(xiàn)有點(diǎn)火線圈的輸出參數(shù)兼容，高壓脈沖變壓器初次級(jí)的匝數(shù)比為1∶30，由于點(diǎn)火能量和輸出電壓很容易滿足要求，故壓脈沖變壓器的設(shè)計(jì)也是大大簡(jiǎn)化了。
當(dāng)然，充放電電路也可以采用倍壓或多倍壓電路(包括倍壓整流電路)來(lái)提高高壓脈沖變壓器的初級(jí)輸入電壓，亦可以在充放電電路中采用限壓元器件對(duì)次級(jí)輸出電壓進(jìn)行限定，這些均沒有超出本發(fā)明的范圍。
圖1框圖中，將同步電子點(diǎn)火電路封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)火線圈總成，該點(diǎn)火線圈C(CO1L)外部端子有高壓帽(高壓輸出端)HV、觸發(fā)端B及+12V正端D從蓄電池接電，外殼上可以接地GN D。其裝置包括直流升壓變換電路DC/DC(1)、電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)、高壓脈沖變壓器(4)、防干擾電路(5)構(gòu)成。圖4是將以上所述5個(gè)部分電路封裝的一外殼內(nèi)，其外形同現(xiàn)有點(diǎn)火線圈高壓帽HV輸出至火花塞。也可將DC/DC變換電路(1)，單獨(dú)封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件，其余電路封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火線圈總成。
圖2電子點(diǎn)火及控制電路中晶體三極管T1、T2為振蕩器件，與電容C1、C2、C3，電阻R1、R2，開關(guān)變壓器TL1，硅整流橋D1B，濾波電容C1B及濾波電感LB組成DC/DC變換電路，可將低壓直流電(+12V)變換成幾百伏高壓直流電。圖中本實(shí)施例中采用最典型的開關(guān)電源電路，變壓器TL1設(shè)有反饋抽頭，雙管推挽式振蕩及變壓器升壓電路，其振蕩頻率選用50-120K，開關(guān)電路的輸出連接電容充放電電路，另一種振蕩電路可采用時(shí)基振蕩電路，以555時(shí)基電路作為振蕩芯片；振蕩電路的實(shí)施例還可采用單管正反饋電路，振蕩要滿足正反饋的要求，振蕩電路在產(chǎn)生振蕩的同時(shí)又經(jīng)過(guò)變壓器的升壓。選擇升壓變壓器參數(shù)使輸出為400、800V----即第一步升壓33倍和67倍，均為本發(fā)明的實(shí)施例。
從DC/DC電源變換的輸出端，連接由二極管D2B、D3B，充電電容C2B，電感L1B，高壓脈沖變壓器L2B初級(jí)及可控硅SCR組成充、放電電路。
在上述電子點(diǎn)火及控制電路中電阻R1A、R2A、R3A，電容C1A、C2A、C3A，電感LA，二極管D2A、D3A，可控硅SCR組成觸發(fā)電路，可控硅SCR導(dǎo)通時(shí)充放電電容C2B放電，觸發(fā)電路與電容放電回路和點(diǎn)火線圈初級(jí)連通，次級(jí)高電壓輸出。
電子點(diǎn)火及控制電路中，觸發(fā)回路聯(lián)有電阻ROA、發(fā)光二極管D1A組成觸發(fā)信號(hào)顯示電路(附加功能)。當(dāng)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管D1A發(fā)出亮光。
點(diǎn)火及控制電路中高壓輸出端并聯(lián)電阻R1B，串聯(lián)的二極管D4B，另可串聯(lián)一電感，此為進(jìn)一步提高點(diǎn)火特性，降低電磁干擾而專門設(shè)計(jì)的。
從點(diǎn)火及控制電路中可知觸發(fā)端B通過(guò)控制可控硅等固態(tài)開關(guān)器件的觸發(fā)電路，并可連接標(biāo)準(zhǔn)無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火控制器(斷電器)的分電器位置傳感器作為觸發(fā)信號(hào)。其觸發(fā)信號(hào)由目前最常用的霍爾器件、磁感應(yīng)線圈作為無(wú)觸點(diǎn)傳感器的位置觸發(fā)信號(hào)，本發(fā)明甚至可用光電器件和干簧管作為分電器位置傳感器，也可用及有觸點(diǎn)點(diǎn)火器(白金斷電器)。在用白金斷電器時(shí)，白金斷電器的接法有兩種，一種接法是如同現(xiàn)有點(diǎn)火線圈的初級(jí)，在本發(fā)明中串聯(lián)接在脈沖變壓器的初級(jí)，第二種接法是通過(guò)接地直接接入電容放電電路的開關(guān)器件的觸發(fā)端電位--如可控硅的觸發(fā)端或開關(guān)三極管的基極。
在電噴控制時(shí)由微處理器產(chǎn)生觸發(fā)端控制信號(hào)，直接控制電容放電電路的觸發(fā)端。由于該觸發(fā)端觸發(fā)電流很小，所以大大降低了觸發(fā)控制點(diǎn)火的功率，高壓脈沖變壓器產(chǎn)生的點(diǎn)火能量按要求而設(shè)計(jì)，電路和器件上很容易實(shí)現(xiàn)此指標(biāo)，使電噴點(diǎn)火控制也變得更為方便可靠。本發(fā)明使無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火控制器及有觸點(diǎn)斷電器的壽命大大提高。
觸發(fā)電路的另一實(shí)施例是使用開關(guān)管，如圖3所示，由電阻R1A、R2A、R3A，電容C1A、C2A、C3A、電感LA、二極管D2A、D3A、開關(guān)管T2B、變壓器L1A、三極管T1A組成觸發(fā)電路。從觸發(fā)端的信號(hào)輸入B，連接三極管T1A的基極或柵極，由其放大輸出并通過(guò)耦合變壓器L1A驅(qū)動(dòng)開關(guān)管T2B的導(dǎo)通，開關(guān)管T2B可為普通三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等，從以上所述的分電器位置傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)控制開關(guān)管的基極。總之，直流升壓變換電路DC/DC(1)、電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)均可為現(xiàn)有常用的振蕩和放大電路，此外不多贅述。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法，其特征是先通過(guò)直流升壓變換電路DC/DC(1)使工作電壓升高后，然后通過(guò)電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)再連接高壓脈沖變壓器(4)的初級(jí)，由高壓脈沖變壓器進(jìn)行第二次升壓并輸出至火花塞，直流升壓變換電路的高壓直流輸出端通過(guò)電容充放電電路并且連接在高壓脈沖變壓器初級(jí)，高壓脈沖變壓器的次級(jí)輸出接火花塞，由觸發(fā)電路對(duì)電容充放電電路放電進(jìn)行點(diǎn)火控制，其放電時(shí)在高壓脈沖變壓器的次級(jí)產(chǎn)生點(diǎn)火。
2.由權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法，其特征是直流升壓變換電路DC/DC(1)使工作電壓升高10-80倍，由高壓脈沖變壓器進(jìn)行第二次升壓并達(dá)到火花塞工作電壓。
3.由權(quán)利要求1、2所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法，其特征是對(duì)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生裝置為分電器位置傳感器，由霍爾器件、磁感應(yīng)線圈作為無(wú)觸點(diǎn)傳感的觸發(fā)信號(hào)或白金斷電器產(chǎn)生有觸點(diǎn)觸發(fā)信號(hào)，在電噴控制時(shí)由微處理器產(chǎn)生觸發(fā)端控制信號(hào)。
4.由權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法，其特征是直流升壓變換電路DC/DC(1)為開關(guān)電路。
5.一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的裝置，其特征是包括直流升壓變換電路DC/DC(1)、電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)、高壓脈沖變壓器(4)構(gòu)成，直流升壓變換電路的高壓直流輸出端至少串聯(lián)一電容并且連接在高壓脈沖變壓器初級(jí)，高壓脈沖變壓器的次級(jí)輸出接火花塞，觸發(fā)電路為對(duì)電容放電進(jìn)行控制的開關(guān)電路。
6.由權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的裝置，其特征是在高壓脈沖變壓器(4)的輸出連接抗干擾電路(5)，抗干擾電路(5)為串聯(lián)的二極管(D4C)及并聯(lián)一電阻(R1B)構(gòu)成。
7.由權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的裝置，其特征是將直流升壓變換電路DC/DC(1)、電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)、高壓脈沖變壓器(4)以及抗干擾電路(5)封裝成一體構(gòu)成。
8.由權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的裝置，其特征是觸發(fā)電路為可控硅(SCR)或開關(guān)管(T2B)組成，觸發(fā)電路與電容放電回路和點(diǎn)火線圈初級(jí)連通。
9.由權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的裝置，其特征是觸發(fā)回路串聯(lián)有電阻(ROA)、發(fā)光二極管(D1A)組成觸發(fā)信號(hào)顯示電路。
全文摘要
一種產(chǎn)生汽車高壓點(diǎn)火的方法及裝置,先通過(guò)直流升壓變換電路DC/DC(1)使工作電壓升高后,然后通過(guò)電容充放電電路(2)、觸發(fā)電路(3)再連接高壓脈沖變壓器(4)的初級(jí),由高壓脈沖變壓器進(jìn)行第二次升壓并輸出至火花塞,由觸發(fā)電路對(duì)電容充放電電路放電進(jìn)行點(diǎn)火控制,其放電時(shí)在高壓脈沖變壓器的次級(jí)產(chǎn)生點(diǎn)火。本發(fā)明效率高,點(diǎn)火能量大,有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能,降低排放,而且功耗小、穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)F02P7/00GK1245867SQ9811147
公開日2000年3月1日 申請(qǐng)日期1998年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月25日
發(fā)明者郭建國(guó), 管雪元 申請(qǐng)人:郭建國(guó), 管雪元