專利名稱：組合式雙火花高能電子點火器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽油發(fā)動機汽車點火裝置，更確切地說是涉及一種電子點火裝置。
汽油發(fā)動機電子點火器，通常包括晶體管點火器和電容放電式(CDI)點火器，晶體管點火器具有火花持續(xù)時間長(＞2ms)的優(yōu)點，其缺點是點火脈沖起始部分的上升時間較長，且對有積炭的發(fā)動機火花塞不易點火；電容放電式點火器點火脈沖起始部分上升時間快，且不影響有積炭的發(fā)動機火花塞點火，其缺點是火花持續(xù)時間短(0.4-0.5ms)。中國專利88201210.X“組合式高能電子點火器”組合了晶體管點火器和電容放電式點火器的優(yōu)點，克服了這兩種點火器本身的固有缺點，為汽車的使用、維修、增加動力、節(jié)約燃料和凈化排氣等帶來益處。
但在實際使用中，發(fā)動機的工況是在不斷變化的，如發(fā)動機轉(zhuǎn)速的大小變化、發(fā)動機起動時的低速、低電源電壓、低溫的工況等，上述組合式高能電子點火電壓、火花持續(xù)時間以及點火能量是不可調(diào)整的，而造成有時白白消耗能量有時又嫌能量不足的情況。
本實用新型的目的是設(shè)計一種組合式雙火花高能電子點火器，可根據(jù)發(fā)動機的實際工況要求自動調(diào)整點火電壓、火花持續(xù)時間(寬度)和所需的點火能量，如隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增高，能自動地逐漸降低實際所需的點火電壓、火花持續(xù)時間和點火能量，從而降低無為的能量消耗，提高經(jīng)濟性和工作可靠性，且可減緩火花塞電極的燒蝕；可根據(jù)發(fā)動機起動工況對點火參數(shù)的要求，自動增加火花持續(xù)時間提高點火電壓和火花能量；產(chǎn)生雙火花點火確保發(fā)動機在任何使用條件下可靠且穩(wěn)定地工作。
本實用新型的組合式雙火花高能電子點火器，分別與點火線圈一端、白金控制觸點一端、車內(nèi)電源E+一端及搭鐵E-一端連接，由晶體管點火器和電容放電式點火器組合構(gòu)成；所述電容放電式點火器包括提取所需白金觸點點火控制信號的抑顫電路、與抑顫電路輸出連接形成點火觸發(fā)脈沖的施密特觸發(fā)器、與施密特觸發(fā)器輸出連接產(chǎn)生固定寬度脈沖送可控硅控制極的CDI點火脈沖形成電路、可控硅、和與可控硅連接的電容儲能器；所述晶體管點火器由單穩(wěn)電路、與單穩(wěn)電路輸出連接的驅(qū)動器、與驅(qū)動器輸出連接的大功率晶體管換向器組成，其特征在于所述電容放電式點火器點火脈沖形成電路輸出還連接所述晶體管點火器單穩(wěn)電路輸入端；還包括一由共集電極間歇振蕩器構(gòu)成的電壓變換器和一電壓提升電路，車內(nèi)電源E+接電壓變換器，電壓變換器輸出一路與電容儲能器耦合連接，使構(gòu)成儲能電容充電回路，電壓變換器輸出另一路與電壓提升電路耦合連接，電壓提升電路輸出接大功率晶體管換向器電源端，電壓提升電路與電容儲能器間接有一二極管D7，在大功率晶體管換向器導(dǎo)通時使車內(nèi)電源E+與提升電壓疊加，儲能電容器一端連接點火線圈一端。
所述的電壓變換器由變壓器B1、晶體管BG8、二極管D10-D13、D15、D16、穩(wěn)壓管D14、電阻R23、R24、電容C10構(gòu)成；所述的電壓提升電路由電容C7、二極管D6構(gòu)成；所述電容儲能器還包括一二極管D8，所述可控硅兩端還反向并接一二極管D9；所述變壓器B1線圈III一端、D16正極、R23一端連接車內(nèi)電源E+，線圈III另一端接BG8發(fā)射極及D10正極，D10負極串接D11、D12、D13后接C10一端和D14負極，C10另一端接BG8基極和變壓器B1線圈II一端，線圈II另一端接R24一端、D15正極和D16負極，D15負極接R23另一端，變壓器B1線圈IV一端接C7一端和所述大功率晶體管換向器電源端，線圈IV另一端接D6負極，D6正極接C7另一端和D7負極，D7正極接D8正極、所述電容儲能器負端和所述點火線圈一端；變壓器B1線圈I一端接D8負極和C9一端，線圈I另一端接C9另一端、電容儲能器正端。
來自白金觸點的點火控制信號經(jīng)抑顫電路、施密特觸發(fā)器加至電容放電式點火器點火脈沖形成電路，產(chǎn)生具有固定寬度的點火脈沖，點火脈沖一路加至可控硅觸發(fā)極，形成CDI點火，另一路加至晶體管點火器的單穩(wěn)電路，單穩(wěn)電路所生成的正脈沖前沿與CDI點火脈沖的后沿一致，而脈寬與點火頻率大致成反比。電壓變換器對電容儲能器和電壓提升電路中電容充電；CDI點火脈沖結(jié)束，晶體管點火器的大功率晶體管換向器導(dǎo)通，使提升電壓與E+疊加并接入點火線圈初級電路中，使由可控硅導(dǎo)通而產(chǎn)生的火花放電得以維持；在大功率晶體管點火器單穩(wěn)電路輸出脈沖結(jié)束，晶體管換向器截止時，產(chǎn)生通常意義下的晶體管點火過程，使火花放電延續(xù)，其結(jié)果是每產(chǎn)生一個點火脈沖，均可形成兩次首尾相接的火花放電，且點火脈沖頻率越高，CDI點火電壓和提升電壓均自動降低。
下面結(jié)合實施例附圖進一步說明本實用新型的技術(shù)


圖1組合式雙火花高能電子點火器原理框圖圖2組合式雙火花高能電子點火器原理電路圖圖3圖2中BG2集電極、BG4集電極、BG5集電極、點火線圈B2初級繞組I的電壓波形圖圖4圖2中電壓變換器BG8發(fā)射極脈沖波形圖圖5火花形成時間內(nèi)點火線圈初級繞組的電壓波形圖圖6組合式雙火花高能電子點火器與汽車電氣系統(tǒng)連接示意圖參見
圖1，圖中10為抑顫電路，11為施密特觸發(fā)器，12為可控硅點火脈沖形成電路，SCR為可控硅，13為電容儲能器，B2為點火線圈，I為點火線圈初級繞組，II為點火線圈次級繞組，次級繞組一端接分電器，10、11、12、13、SCR構(gòu)成電容放電式點火器主體，在白金觸點控制信號作用下，觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通，使儲能電容放電，形成CDI點火。
20為單穩(wěn)電路、21為驅(qū)動器，22為大功率晶體管換向器，20、21、22構(gòu)成晶體管點火器主體，在點火脈沖信號作用下控制大功率晶體管換向器導(dǎo)通，形成晶體管點火。
41為電壓提升電路、42為電壓變換器，電壓變換器42分別對電容儲能器中儲能電容C8及電壓提升電路中的提升電容C7充電，在換向器22導(dǎo)通時，E+與提升電壓疊加后加至點火線圈初級，以增強晶體管點火部分的能量，在換向器22截止時，產(chǎn)生通常意義下的晶體管點火過程，使火花延續(xù)。
30為車內(nèi)電源E+，31為穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路31輸出E1+供點火器內(nèi)使用。
參見圖2，D1、C1、R3構(gòu)成抑顫電路10，由插座CZ1-2接入白金觸點信號。BG1、BG2及其外圍元件構(gòu)成施密特觸發(fā)器11，輸出點火觸發(fā)脈沖，該觸發(fā)脈沖由BG2集電極(見圖3波形a所示的BG2集電極電壓波形)加至由BG3、BG4及其外圍元件構(gòu)成的可控硅點火脈沖形成電路12，可控硅點火脈沖形成電路是一個有定時作用的單穩(wěn)態(tài)電路，其定時間由C2、R6、R8決定，在BG4集電極上形成具有固定寬度的CDI點火脈沖(脈沖寬度可根據(jù)點火線圈型號和儲能電容器容量選擇確定，如圖3波形b所示)。該點火脈沖一路經(jīng)R10加至可控硅SCR的控制極，另一路經(jīng)D3加至晶體管點火器電路。
BG5及其外圍元件構(gòu)成單穩(wěn)電路，在點火脈沖作用下，BG5集電極形成一正脈沖，如圖3波形C所示，其脈沖前沿與波形b所示點火脈沖后沿一致，而脈沖寬度則與點火頻率大致成反比(如波形C中虛線所示)。該脈沖控制著由BG6構(gòu)成的驅(qū)動器及由BG7構(gòu)成的大功率晶體管換向器22的工作，即當(dāng)該脈沖出現(xiàn)時，BG6、BG7均導(dǎo)通。
可控硅點火系統(tǒng)儲能電容器C8及電壓提升電路41中提升電容C7由單端電壓變換器42充電。該變換器由BG8、B1及其外圍元件構(gòu)成共集電極間歇振蕩器(實施中應(yīng)選擇開關(guān)特性好的振蕩管BG8)，點火器工作時，BG8發(fā)射極脈沖波形見圖4，圖中虛線所示為儲能電容器C8的電壓波形，實線所示為BG8的發(fā)射極電壓波形，其脈沖包絡(luò)反映出CDI點火后儲能電容C8放電后的充電恢復(fù)過程，實施例約需10個振蕩周期即可將C8充滿電(圖中只畫出5個振蕩周期)。BG8的e、c極電壓穩(wěn)定值取決于穩(wěn)壓管D14的穩(wěn)壓值。在電壓變換器中，BG8與D6、D8交替打開，而BG8總是工作于開關(guān)狀態(tài)，與C8、C7的充電情況無關(guān)，因而這種單端電壓變換器的效率高于工作于容性負載的雙端電壓變換器。電阻R23有限制變換器功率的作用，即在下一個放電周期前限制C8所能充到的實際最終電壓。當(dāng)點火脈沖頻率達到一定值時，隨著頻率的進一步提高則自動減小點火電壓。另外，由于D6、D8是在BG8截止時才有電流流過，因而變壓器B1輸出繞組I及IV的電路中不怕有短路。
可控硅SCR導(dǎo)通后，在由點火線圈B2初級繞組I和電容C8組成的LC回路中，產(chǎn)生衰減振蕩如圖3波形d所示B2初級繞組I電壓波形。在衰減振蕩的頭半周內(nèi)，回路電流流經(jīng)可控硅SCR，而在第二半周內(nèi)則流經(jīng)D9，BG4集電極的點火脈沖寬度使在第二周期開始重新打開可控硅，振蕩繼續(xù)進行，但C8上電壓幅度已有所降低。
隨著點火脈沖的結(jié)束，晶體管點火器的單穩(wěn)態(tài)電路20起動，換向晶體管BG7導(dǎo)通，從而使提升電壓與電源電壓E+疊加并接入點火線圈B2的初級繞組I中，在相加電壓的作用下，維持由可控硅導(dǎo)通而產(chǎn)生的火花放電，儲存在點火線圈中的電磁能量也隨初級繞組I中電流的增加而增加。在單穩(wěn)態(tài)電路輸出脈沖結(jié)束后，BG6、BG7截止，于BG7集電極產(chǎn)生一幅度很大的窄脈沖，即產(chǎn)生通常意義下的晶體管點火過程，使火花延續(xù)。
由上述分析可知，每一次點火脈沖到來都可形成兩次首尾相接的火花放電，第一次從可控硅系統(tǒng)儲能電容釋放能量在點火線圈中產(chǎn)生高壓脈沖和振蕩開始，如圖5中第1相，然后當(dāng)換向管打開時而得以維持，如圖5中第2相，圖5中合并給出了在火花形成時間內(nèi)點火線圈初級繞組的電壓波形圖；第二次放電從換向管BG7截止后的高壓脈沖開始，如圖5中的第3相，并依靠第2相時間內(nèi)儲存在點火線圈內(nèi)的電磁能量而繼續(xù)維持，如圖5中的第4相。雖然第3、4相中點火器的工作類似于普通晶體管點火器，但與其不同的是它產(chǎn)生火花是在點火線圈儲能時間內(nèi)，若沒有第1相作基礎(chǔ)這將是不可能發(fā)生的。
實施中可將可控硅點火系統(tǒng)的工作時間選擇為兩個振蕩周期，即若斷開BG7集電極回路，則點火線圈初級繞組回路中的振蕩(火花放電)將持續(xù)兩個周期，如圖5中虛線所示。將振蕩過程限制為兩周期，是因為在第3、4周期中電壓幅度已很小對點火的實際貢獻已不大。
隨著點火頻率的增加，提升電壓會自動降低，這是由于電容C7放電脈沖孔度減小以及間歇振蕩器因功率小不可能在放電休止期內(nèi)將C7充至原來的電平。
參見圖6，圖中100為本點火器，裝置七芯圓型輸出插座CZ1，其CZ1-1端連接點火線圈200的“-”端，CZ1—2連接分電盤300的白金接線柱，CZ1—3連接點火線圈200啟動開關(guān)接線柱，CZ1—4接啟動開關(guān)，K1，CZ1—5接點火線圈200的+接線柱，CZ1—6接點火開關(guān)K2-端，K2另一端接車內(nèi)電瓶400+端，CZ1—7接車內(nèi)電瓶“-”端或搭鐵。若要恢復(fù)原點火系統(tǒng)，只需用備份插座代替七芯插座。
本實用新型的設(shè)計可根據(jù)發(fā)動機的實際工況要求自動調(diào)整點火電壓、火花寬度及點火能量，不用復(fù)雜的微機控制系統(tǒng)卻能達到優(yōu)化選擇這三種主要工況參數(shù)的目的。在發(fā)動機起動工況時可產(chǎn)生25KV以上的點火高壓、5.5ms以上的火花寬度以及100mJ以上的火花能量，并能在任何工況下產(chǎn)生雙火花點火。當(dāng)晶體管點火器部分出現(xiàn)故障時，僅依靠電容放電式點火器也可有足夠的點火電壓和火花能量，繼續(xù)維持發(fā)動機的正常工作。
權(quán)利要求1.一種組合式雙火花高能電子點火器，分別與點火線圈一端、白金控制觸點一端、車內(nèi)電源E+一端及搭鐵E-一端連接，由晶體管點火器和電容放電式點火器組合構(gòu)成；所述電容放電式點火器包括提取所需白金觸點點火控制信號的抑顫電路、與抑顫電路輸出連接形成點火觸發(fā)脈沖的施密特觸發(fā)器、與施密特觸發(fā)器輸出連接產(chǎn)生固定寬度脈沖送可控硅控制極的CDI點火脈沖形成電路、可控硅、和與可控硅連接的電容儲能器；所述晶體管點火器由單穩(wěn)電路、與單穩(wěn)電路輸出連接的驅(qū)動器、與驅(qū)動器輸出連接的大功率晶體管換向器組成，其特征在于所述電容放電式點火器點火脈沖形成電路輸出還連接所述晶體管點火器單穩(wěn)電路輸入端；還包括一由共集電極間歇振蕩器構(gòu)成的電壓變換器和一電壓提升電路，車內(nèi)電源E+接電壓變換器，電壓變換器輸出一路與電容儲能器耦合連接，使構(gòu)成儲能電容充電回路，電壓變換器輸出另一路與電壓提升電路耦合連接，電壓提升電路輸出接大功率晶體管換向器電源端，電壓提升電路與電容儲能器間接有一二極管D7，在大功率晶體管換向器導(dǎo)通時使車內(nèi)電源E+與提升電壓疊加，電容儲能器一端連接點火線圈一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式雙火花高能電子點火器，其特征在于所述的電壓變換器由變壓器B1、晶體管BG8、二極管D10-D13、D15、D16、穩(wěn)壓管D14、電阻R23、R24、電容C10構(gòu)成；所述的電壓提升電路由電容C7、二極管D6構(gòu)成；所述電容儲能器還包括一二極管D8，所述可控硅兩端還反向并接一二極管D9；所述變壓器B1線圈III一端、D16正極、R23一端連接車內(nèi)電源E+，線圈III另一端接BG8發(fā)射極及D10正極，D10負極串接D11、D12、D13后接C10一端和D14負極，C10另一端接BG8基極和變壓器B1線圈II一端，線圈II另一端接R24一端、D15正極和D16負極，D15負極接R23另一端，變壓器B1線圈IV一端接C7一端和所述大功率晶體管換向器電源端，線圈IV另一端接D6負極，D6正極接C7另一端和D7負極，D7正極接D8正極、所述電容儲能器負端和所述點火線圈一端；變壓器B1線圈I一端接D8負極和C9一端，線圈I另一端接C9另一端、電容儲能器正端。
專利摘要本實用新型涉及一種汽油車發(fā)動機電子點火裝置，可根據(jù)實際工況自動調(diào)整點火電壓、火花持續(xù)時間和點火能量，由晶體管點火器和電容放電式點火器組合構(gòu)成。包括白金控制信號的抑顫電路、施密特觸發(fā)器、點火脈沖形成電路、可控硅、電壓變換器、電容儲能器、電壓提升電路和受點火脈沖形成電路控制的單穩(wěn)電路、驅(qū)動器、大功率晶體管換向器。每產(chǎn)生一個點火脈沖均可形成兩次首尾相接的火花放電，且點火頻率越高則自動降低點火電壓。
文檔編號F02P3/08GK2224297SQ9424482
公開日1996年4月10日 申請日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者吳大釗 申請人:吳大釗