專利名稱：容性點火系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的被設(shè)置用于內(nèi)燃機的一種容性點火系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
比如在US 5 245 965 A中公開了前述種類的一種容性點火系統(tǒng)。
在容性點火系統(tǒng)中，目前通常是從新火花塞(作為點火裝置)的最小所需的點火能量開始，通過提高初級電壓來提供在該火花塞的老化過程中增加有效的點火能量。
通過提高初級電壓，其中僅增加所提供的能量，在擊穿或火花擊穿之前由該火花塞在該變壓器次級連接端子上可提取電壓的上升變得更陡峭。該效應(yīng)增加了對火花塞的損害，并從而導(dǎo)致其壽命縮短。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的技術(shù)問題是:提供根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的一種容性點火系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了該點火裝置壽命的延長。
這利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性點火系統(tǒng)來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的改進。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通常在點火能量需求增加時通過電壓對點火能量進行調(diào)節(jié)時，初級電路的放電時間常數(shù)發(fā)生變化。更確切地說，在市場常見的容性點火系統(tǒng)中，在點火能量需求增加時特定特征放電時間縮小。
根據(jù)本發(fā)明，用于內(nèi)燃機、尤其燃氣驅(qū)動大型發(fā)動機的一種容性點火系統(tǒng)具有:一個變壓器，其具有相應(yīng)多個初級連接端子和次級連接端子，其中該變壓器被設(shè)置用于把施加在初級連接端子上的電壓變換為可由該內(nèi)燃機的點火裝置提取的一個較高電壓；用于提供初級電壓的一個初級電壓源，其中該初級電壓源具有多個電壓源連接端子，這些連接端子分別連接到該變壓器的初級連接端子之一上，如此使得形成一個初級回路；一個開關(guān)，該開關(guān)連接到該初級回路中，并具有一個控制部分，如此使得該開關(guān)可以被閉合和斷開；一個第一控制裝置，該控制裝置與該開關(guān)的控制部分相連，并被設(shè)置用于根據(jù)為該內(nèi)燃機所規(guī)定的點火曲線(ZUndmuster)來控制該開關(guān)的控制部分以閉合和斷開；以及一個電容，該電容連接到該初級回路中，如此使得在開關(guān)斷開時它可以利用該初級電壓而充電到一個預(yù)定的電荷，并在開關(guān)閉合時經(jīng)過一個特殊的放電時間可以把電荷放電到該變壓器的初級連接端子，如此使得在該變壓器次級連接端子上的電壓上升為點火電壓。根據(jù)本發(fā)明的點火系統(tǒng)特征在于具有一個第二控制裝置，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置的點火能量需求變化時在該次級連接端子上為達到點火電壓而出現(xiàn)的電壓增量保持恒定。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明，為了在點火能量需求增加時把次級側(cè)電壓增量保持恒定以防擊穿，在點火能量需求增加時由該第二控制裝置來改變一個或多個系統(tǒng)參數(shù)。
這導(dǎo)致尤其在采用高點火能量時該點火裝置(其優(yōu)選地作為火花塞來構(gòu)造)壽命的延長。在此由于有目的地充分利用脈沖特征曲線通過降低擊穿電壓而降低了該點火裝置的損耗。
該初級電壓源比如可以具有一個電池，該電池的直流電通過一個升壓變壓器而被提高到約至400伏的一個初級電壓?；蛘咴摮跫夒妷涸幢热缈梢跃哂性搩?nèi)燃機的交流發(fā)電機，其交流電通過一個線圈變壓器而被提高到優(yōu)選約為300伏至400伏的一個初級電壓，并通過一個整流器而被變換為直流。
該開關(guān)比如可以由機械開關(guān)來構(gòu)造，并具有一個機械控制部分?；蛘咴撻_關(guān)比如可以由電子開關(guān)來構(gòu)造，并具有一個電子控制部分。優(yōu)選地該開關(guān)由一個晶閘管來構(gòu)造，其中該控制部分由該晶閘管的柵極來構(gòu)造。
該第一控制裝置比如可以具有設(shè)置在內(nèi)燃機曲軸上的一個控制部分、比如一個凸輪部分。該第一控制裝置可以具有一個傳感器，該傳感器與該控制部分協(xié)同作用以生成點火信號。該第一控制裝置另外還可以具有一個電子脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器根據(jù)該點火信號來為該晶閘管的柵極生成控制脈沖，如此使得該晶閘管實現(xiàn)電流導(dǎo)通。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于根據(jù)該點火裝置的點火能量需求通過控制特定放電時間而使電壓增量保持恒定。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于通過控制特定的放電時間而使電壓增量保持恒定，如此使得其在該點火裝置的點火能量需求變化時也保持恒定。也就是說，實現(xiàn)了該點火系統(tǒng)的恒定的特征放電時間。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案，該初級回路定義了一個電阻和一個電感，其中該電容和/或該電阻和/或該電感大小可調(diào)地來構(gòu)造，并且其中該第二控制裝置被設(shè)置用于通過改變該電容和/或該電阻和/或該電感的大小來控制特定的放電時間，以使電壓增量保持恒定。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置的點火能量需求增加時來增大該電容，如此使得抵消了由于點火能量需求的增加而導(dǎo)致的特定放電時間的縮短。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置的能量需求增加時增大該電阻，如此使得抵消了由于點火能量需求的增加而導(dǎo)致的特定放電時間的縮短。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置的點火能量需求增加時增大該電感，如此使得抵消了由于點火能量需求的增加而導(dǎo)致的放電時間的縮短。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該變壓器由具有一個初級線圈和一個次級線圈的變換器來構(gòu)造，其中該電感由該變換器來構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于同時隨著對該特定放電時間的控制根據(jù)該點火裝置的點火能量需求來改變該初級電壓的大小。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置的點火能量需求增加時提高該初級電壓。
結(jié)果本發(fā)明實現(xiàn)了根據(jù)點火能量需求比如通過初級電容的控制變化而對放電時間有目的的影響。該電感或該電阻也是可以借助其變化來實現(xiàn)類似效應(yīng)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，在點火能量需求增加時使該次級電壓增量保持恒定以防擊穿。
為了使該初級回路的放電時間常數(shù)保持恒定，在點火能量需求增加時除了充電電壓(初級電壓)之外還可以改變另外一個或多個系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，與初級電壓類似地來增大該電容，尤其初級電容器的電容。在正確設(shè)計的情況下結(jié)果是該點火系統(tǒng)的恒定的特征放電時間。
本發(fā)明還明確地擴展到具體參照權(quán)利要求書的特征組合而沒有給出的實施方案，由此本發(fā)明的公開特征(只要其在技術(shù)上是有意義的)可以任意地相互組合。


下面借助一個優(yōu)選的實施方案并參照附圖來詳細闡述本發(fā)明。
圖1示出了用于內(nèi)燃機的一種容性點火系統(tǒng)的電路圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的內(nèi)燃機容性點火系統(tǒng)的電路圖。
具體實施方式
圖1示出了內(nèi)燃機的一種容性點火系統(tǒng)的電路圖1’(未全部示出)。
該點火系統(tǒng)I’具有一個初級電壓源10、一個初級回路20、一個次級回路30和一個變壓器40，該變壓器連接在該初級回路20和該次級回路30之間。
該初級電壓源10具有一個提供直流的電池11、一個升壓變壓器12和一個整流器13。該整流器13具有四個二極管D1-D4，該二極管相互連接為一個格雷茨電路。該升壓變壓器如此來構(gòu)造，使得它把由該電池11所提供的電壓增大為約300伏至400伏的一個初級電壓。在該整流器13上構(gòu)造有該初級電壓源10的兩個電壓源連接端子A+、A-。
該初級回路20具有以兩個相互并聯(lián)電容器Cl’和C2 (第一電容器Cl’和第二電容器C2)形式的一個電容、以三個串聯(lián)電阻元件Rl、R2和R3 (第一電阻元件R1、第二電阻元件R2和第三電阻元件R3)形式的一個電阻、以晶閘管Tl形式的一個電子開關(guān)和一個控制裝置21。
該控制裝置21具有設(shè)置在內(nèi)燃機曲軸上的一個控制部分(未示出)、一個霍爾傳感器或感應(yīng)傳感器(未示出)以及一個電子脈沖發(fā)生器22，其中該傳感器與該控制部分相協(xié)同作用以生成點火信號。
該變壓器40具有一個變換器，該變換器具有一個初級線圈LI和一個次級線圈L2。該初級線圈LI具有兩個初級連接端子(未示出)，該次級線圈L2具有兩個次級連接端子(未示出)。在該次級線圈L2的次級連接端子上連接了以火花塞形式的一個點火裝置31，如此使得其構(gòu)成次級回路30。
該變壓器40被設(shè)置用于把施加在其初級連接端子上的電壓變換為可由該點火裝置31在該次級連接端子上提取的較高電壓。
該晶閘管Tl的陽極連接到該變壓器40的初級線圈的一個初級連接端子上，相反該晶閘管Tl的陰極連接到該第二電阻元件R2的一個連接端子上。該第一和第二電阻元件Rl和R2相互串聯(lián)，其中該第一電阻元件Rl將它與第二電阻元件R2相背的連接端子連接到該初級電壓源10的兩個電壓源連接端子A+、A-的正極(A+)。該變壓器40的初級線圈LI的另一初級連接端子直接連接到該初級電壓源10的兩個電壓源連接端子A+、A-的負極(A-)。
該第三電阻元件R3將它的一個連接端子連接到該晶閘管Tl的陽極，并連接到該第二電阻元件R2與第一電阻元件Rl相背的連接端子上，并將它的另一連接端子連接到該脈沖發(fā)生器21的兩個連接端子之一上，并連接到作為該晶閘管Tl的控制部分的一個柵極Tl.1上。該柵極Tl.1用于受控制地閉合和斷開該晶閘管Tl的陰極-陽極電路。
該脈沖發(fā)生器21的另一連接端子連接到該初級電壓源10的兩個電壓源連接端子A+、A-的負極(A-)，并連接到該變壓器40的初級線圈LI的從而相連的初級連接端子。
以這種方式該初級電壓源10就將它的兩個電壓源連接端子A+、A-分別連接到該變壓器40的兩個初級連接端子之一上，如此使得其形成初級回路20。
該脈沖發(fā)生器22如此來構(gòu)造，使得它根據(jù)點火信號為該晶閘管Tl的柵極Tl.1來生成控制脈沖，如此使得該晶閘管Tl實現(xiàn)了沿它陰極-陽極電路的一個電流通路。
該控制裝置21從而與該晶閘管Tl的柵極Tl.1相連，并被設(shè)置用于根據(jù)為該內(nèi)燃機所規(guī)定的點火曲線來控制該晶閘管Tl的柵極Tl.1以閉合和斷開該陰極-陽極電路。
如上所述，該電容以兩個電容器Cl’、C2的形式連接到該初級回路20中，如此使得在開關(guān)斷開時、也即在該晶閘管Tl的陰極-陽極電路斷開或不導(dǎo)通時可以利用該初級電壓而充電到一個預(yù)定的電荷，并在開關(guān)閉合時、也即在該晶閘管Tl的陰極-陽極電路閉合或?qū)〞r經(jīng)過一個特定的放電時間可以將電荷放電到該變壓器40的初級連接端子，如此使得在該變壓器40的次級連接端子上的電壓上升到一個點火電壓，該點火電壓導(dǎo)致在該點火裝置31上的擊穿或火花擊穿。
在該點火系統(tǒng)I’的運行中，這兩個電容器Cl’、C2由該初級電壓源10被連續(xù)地(如果升壓調(diào)節(jié)器12可調(diào)節(jié)，也可以是不連續(xù)地)充電到約300伏至400伏。如果該晶閘管Tl在點火時間點根據(jù)該脈沖發(fā)生器22的點火信號而獲得柵極Tl.1的一個正控制脈沖，那么它就導(dǎo)通(該陰極-陽極電路閉合)，并且這兩個電容器Cl’、C2通過該變壓器40的初級線圈LI而放電。該放電電流脈沖在該次級線圈L2中感應(yīng)為點火電壓，該點火電壓比如可以是約15至55千伏，并導(dǎo)致在該點火裝置31上的擊穿或火花擊穿。
現(xiàn)在參照圖2來闡述根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的內(nèi)燃機的一種容性點火系統(tǒng)I(未完全示出)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的容性點火系統(tǒng)I的電路圖。
在圖2中所示的點火系統(tǒng)I除了一些差別之外在構(gòu)造和功能上與圖1中所示的點火系統(tǒng)I’相一致。因此在下文中僅指出這些差別，其中相同的或類似的部件用相同的或類似的參考符號來表不。
在根據(jù)本發(fā)明的圖2的點火系統(tǒng)I中，與圖1不同，該第一電容Cl關(guān)于其電容的大小而構(gòu)造為可調(diào)節(jié)的。為此該第一電容器Cl比如可以作為連續(xù)可調(diào)的旋轉(zhuǎn)電容器或者比如以多個可平級連接在一起的電容器形式來構(gòu)造。
在根據(jù)本發(fā)明的圖2的點火系統(tǒng)I中，除了該第一控制裝置21之外還設(shè)置了一個第二控制裝置25。該第二控制裝置具有一個調(diào)節(jié)機構(gòu)25(比如一個調(diào)整電機或一個開關(guān))，該調(diào)節(jié)機構(gòu)被設(shè)置用于根據(jù)該點火裝置31的點火能量需求來調(diào)節(jié)該第一電容器Cl的電容大小。
實際的點火能量需求可以由該第二控制裝置25比如通過集成在該次級回路30中并與該第二控制裝置25相信號連接的一個測量裝置(未示出)來探測。
該第二控制裝置25優(yōu)選地被設(shè)置用于在該點火裝置31的點火能量需求增加時來增大該第一電容器Cl的電容，如此使得抵消了由于點火能量需求的增加而導(dǎo)致的特定放電時間的縮短。
該第二控制裝置25從而還在該點火裝置31的點火能量需求變化時使在該點火線圈L2的次級連接端子上為達到點火電壓而出現(xiàn)的電壓增量保持恒定，其方式是，根據(jù)該點火裝置31的點火能量需求來控制該放電時間，并尤其使之保持恒定。
除了改變該初級回路20的電容C1、C2的大小之外，還可以(雖然在圖2中未示出)對該電阻元件Rl、R2、R3至少之一和/或該變壓器40的電感進行大小調(diào)節(jié)。
在這種情況下，該第二控制裝置25可以被設(shè)置用于通過改變該電容Cl、C2、該電阻R1、R2、R3和/或該變壓器40的電感的大小來控制該放電時間，以使電壓增量保持恒定。
該第二控制裝置25優(yōu)選地在該點火裝置31的點火能量需求增加時增大該電阻元件Rl、R2、R3的電阻大小，如此使得抵消了由于點火能量需求的增大而導(dǎo)致的特定放電時間的縮短。該第二控制裝置25可以在該點火裝置31的點火能量需求增加時增大該變壓器40的電感的大小，如此使得抵消了由于點火能量需求增加而導(dǎo)致的放電時間的縮短。
除了上述的對系統(tǒng)參數(shù)電容、電阻和/或電感的改變之外，該第二控制裝置25還被設(shè)置用于同時隨著對放電時間的控制(也即改變系統(tǒng)參數(shù)電容、電阻和/或電感)根據(jù)該點火裝置31的點火能量需求來改變初級電壓的大小。
結(jié)果本發(fā)明實現(xiàn)了在初級回路20側(cè)根據(jù)點火能量需求比如通過控制改變初級電容而對放電時間常數(shù)的有目的的影響。根據(jù)本發(fā)明，電感或電阻也可以是能夠通過其變化來實現(xiàn)類似效應(yīng)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，從而在點火能量需求增加時也使次級電壓增量保持恒定以防擊穿。
附圖標記列表 I點火系統(tǒng) I’ 點火系統(tǒng) 10初級電壓源 A+ 電壓源連接端子 A-電壓源連接端子 II電池 12升壓變壓器 13整流器 Dl 二極管 D2 二極管 D3 二極管 D4 二極管 20初級回路 21控制裝置 22脈沖發(fā)生器25控制裝置26調(diào)節(jié)機構(gòu)30次級回路31點火裝置40變壓器LI初級線圈L2次級線圈Cl電容器Cl’電容器C2電容器Rl電阻元件R2電阻元件R3電阻元件Tl晶閘管Tl.1柵極
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的容性點火系統(tǒng)(1)，具有: 變壓器(40)，其具有各多個初級連接端子和次級連接端子，其中該變壓器(40)被設(shè)置用于把施加在初級連接端子上的電壓變換為可由內(nèi)燃機的點火裝置(31)在該次級連接端子上提取的較高電壓； 初級電壓源(10)，其用于提供初級電壓，其中該初級電壓源(10)具有多個電壓源連接端子(A+，A-)，這些電壓源連接端子分別連接到該變壓器(40)的初級連接端子之一上，如此使得形成初級回路(20); 開關(guān)(Tl)，其連接到該初級回路(20)中，并具有控制部分(Tl.1)，如此使得該開關(guān)(Tl)能夠被閉合和斷開； 第一控制裝置(21)，其與該開關(guān)(Tl)的控制部分(Tl.1)相連，并被設(shè)置用于根據(jù)為該內(nèi)燃機所規(guī)定的點火曲線來控制該開關(guān)(Tl)的控制部分(Tl.1)以閉合和斷開；以及 電容(Cl，C2)，其連接到該初級回路(20)中，如此使得其在開關(guān)(Tl)斷開時可以利用該初級電壓而充電到預(yù)定的電荷，并在該開關(guān)(Tl)閉合時經(jīng)過特定的放電時間而能夠?qū)㈦姾煞烹姷皆撟儔浩?40)的初級連接端子上，如此使得在該變壓器(40)的次級連接端子上電壓上升為點火電壓； 其特征在于，具有第二控制裝置(25)，該第二控制裝置被設(shè)置用于在該點火裝置(31)的點火能量需求變化時使在該次級 連接端子上為達到點火電壓而出現(xiàn)的電壓增量保持恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于根據(jù)該點火裝置(31)的點火能量需求通過控制特定的放電時間來使電壓增量保持恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于通過控制放電時間來使電壓增量保持恒定，如此使得其在該點火裝置(31)的點火能量需求變化時也保持恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該初級回路(20)定義了電阻(Rl, R2, R3)和電感，其中該電容(Cl，C2)、電阻(R1-R3)和/或電感構(gòu)造為大小可調(diào)的，并且其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于通過改變該電容(Cl，C2)、電阻(R1-R3)和/或電感的大小來控制該放電時間以使電壓增量保持恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于在該點火裝置(31)的點火能量需求增加時增大該電容(Cl，C2)，如此使得抵消了由于點火能量需求增加而導(dǎo)致的特定放電時間的縮短。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于在該點火裝置(31)的點火能量需求增加時增大該電阻(R1-R3)，如此使得抵消了由于點火能量需求增加而導(dǎo)致的放電時間的縮短。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于在該點火裝置(31)的點火能量需求增加時增大該電感，如此使得抵消了由于點火能量需求增加而導(dǎo)致的放電時間的縮短。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該變壓器(40)由具有初級線圈(LI)和次級線圈(L2)的變換器構(gòu)成，并且其中該電感由該變換器來構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8之一所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于根據(jù)該點火裝置(31)的點火能量需求同時隨著對放電時間的控制來改變該初級電壓的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容性點火系統(tǒng)(1)，其中該第二控制裝置(25)被設(shè)置用于在該點火裝置(31)的點火 能量需求增加時增大該初級電壓。
全文摘要
用于內(nèi)燃機的容性點火系統(tǒng)(1)，具有變壓器(40)，其具有各兩個初級連接端子和次級連接端子，并被設(shè)置用于把施加在初級連接端子上的電壓變換為在該次級連接端子上的較高電壓；初級電壓源(10)，其用于提供初級電壓，其中該初級電壓源具有兩個電壓源連接端子(A+、A-)，該兩個電壓源連接端子分別連接到該初級連接端子之一上，如此使得形成初級回路(20)；開關(guān)(T1)，其連接到該初級回路中，并具有控制部分(T1.1)，如此使得該開關(guān)能夠被閉合和斷開；第一控制裝置(21)，其與該控制部分相連，并被設(shè)置用于根據(jù)點火曲線來控制該控制部分以閉合和斷開；以及電容(C1，C2)，其連接到該初級回路中，如此使得其在開關(guān)斷開時可以利用該初級電壓而進行電荷充電，并在該開關(guān)閉合時能夠?qū)㈦姾煞烹姷皆摮跫夁B接端子上，如此使得在該次級連接端子上電壓上升為點火電壓。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置了第二控制裝置(25)，其被設(shè)置用于在連接到該次級連接端子上的點火裝置(31)的點火能量需求變化時使其上為達到點火電壓而出現(xiàn)的電壓增量保持恒定。
文檔編號F02P3/08GK103206330SQ20131001691
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者B.迪倫達姆, E.C.索勒 申請人:曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司