專利名稱：磁電機式帶穩(wěn)壓全波倍壓電子點火器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁電機式帶穩(wěn)壓全波倍壓電子點火器，它屬于汽油發(fā)動機電子點火領域。
目前被汽油發(fā)動機廣泛使用的電子點火裝置，其大部分都是磁電機式半波儲能電子點火器即CDI，這種常規(guī)的半波儲能電子點火器使用一個儲能電容器在非點火半波進行充電儲能，其基本工作原理是在磁電機內設置一只充電線圈且輸出一定幅度的交流電壓，在電路中設置一整流二極管和一個儲能電容，利用整流二極管進行半波整流，在非點火半波時對儲能電容進行充電儲能；在進入點火半波時，由觸發(fā)線圈(可以是與充電線圈繞在一個鐵芯上的，也可以是獨立設置的或利用充電線圈擔任的)提供觸發(fā)信號，觸發(fā)可控硅導通，使儲能電容對點火線圈初級放電，在高壓點火線圈次級感應出高壓，通過火花塞形成放電火花。為了防止在點火半波時充電線圈空載，使輸出電壓過高，擊穿電子元件和充電線圈本身，同時也為了防止充電線圈因長期單向工作而造成鐵心磁化，所以用了一個二極管在點火半波時將充線圈短路。此種常規(guī)的磁電機式單電容半波儲能電子點火器雖然結構簡單，但是存在著下述的幾個問題1．不能在點火半波儲能充電，而只能將點火半波短路掉，所以能量利用率很低。
2．點火電壓非常不均勻，隨著發(fā)動機的轉速變化而變化，高低速不能兼顧，一般在某一低轉速時電壓最大，隨著轉速的提高因儲能充電電路的頻率特性和充電線圈內阻的影響，點火電壓下降劇烈，以致在高速時有時會出現弱火斷火現象，而此種現象正好與發(fā)動機要求的點火特性相反，因而造成發(fā)動機中，高速時功率下降，燃燒不完全，污染加重，油耗加大。
對于這種具有上述缺點的常規(guī)的磁電機式半波電容儲能電子點火器，許多人都曾經對它進行改進，較典型的如中國專利CN2031448U所述的采用改變點火半波短路二極管接入充電線圈位置的辦法來改善滯后效應；如中國專利CN22130692Y所述的，采用在高壓點火線圈初級側增加一個充電用二極管以補償高速段的充電效果；還有就是在實際應用中，或采用增大充電線圈體積以提高充電能量，或采用降低儲能電容容量以降低中高速充電時間常數等等方法；但這些改進方法因未能對基本充放電電路的結構進行改變，所以并無改變，所以并無特別突出的效果。
本實用新型的目的是提供一種，能進行全波充電儲能的，能在發(fā)動機各種轉速下都保持穩(wěn)定點火電壓和點火能量的，在一個放電過程中能多次點火的，磁電機式帶穩(wěn)壓全波倍壓電子點火器。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的(見附圖
)它主要由可控硅放電開關SCR2、高壓點火線圈B2、磁電機B1中的充電繞組L1和觸發(fā)繞組L2、電容器C3和二極管D3組成，其特征在于L1的一端與SCR1、C1、R1、C4和C3的一端連接，L1的另一端與D2的正極、D3的負極和L3的一端連接，L3的另一端與SCR1的另一端和C2的一端連接，C2的另一端與C1的另一端和D1的一端連接，D1的另一端與SCR1的控制極連接，D2負極與C4的另一端SCR2正極和D6的負極連接，D3的正極與D4的正極、SCR2的負極、D6的正極、L2的另一端、L4的另一端和地連接，D4的負極與L2的一端、T1的集電極連接，T1的發(fā)射極與SCR2的控制極連接，T1的基極與D5的負極連接，D5的正板與D7的正極連接，D7的負極與R1的另一端連接，C3的另一端與L4的一端、L5的一端連接，L5的另一端為輸出端。
下面對所述技術方案做進一步的說明在技術方案中所述的點火半波龜容儲能回路，是由整流二極管D2、儲能電容器C4以及充電繞組L1互相串聯組成；其中，L1的b端經端口2串接D2，再串接C4再經端口1串接L1的a端，并且，D2的負極與C4連接，正極與充電電源端口1連接。在此充電電路中，當磁電機旋轉，進入點火半波，充電繞組L1將產生b端正a端負的充電電壓，由這個電壓產生的充電電流將從充電繞組L1的b端→端口2→二極管D2→電容器C4→端口1回到L1的a端，從而完成對(4的充電儲能，此時C4充得電壓的極性為，與D2負極和(SCR2)陽極連接的一端為正極性。
在技術方案中所述放電控制的觸發(fā)信號開關電路，是由半接在觸發(fā)信號輸入端口和可控硅SCR2觸發(fā)控制極之間的，擔任觸發(fā)信號開關的晶體三極管T1和將放電信號傳遞到T1基極的、由二極管D5、穩(wěn)壓二極管D7、電阻R1相串聯組成的降壓采樣電路構成；其中T1的集電極接在觸發(fā)信號輸入端口4上，發(fā)射極接在可控硅SCR2觸發(fā)極上而擔任放電信號采樣降壓的D5、D7、R1組成的串聯電路則跨接在C3、C4連接點與T1基極之間，其中的D7、D5在電路中的連接方式，要保證，當C3充電且超過D7穩(wěn)壓值后，此串聯電路中的電流是從C3、C4連接點流向T1的基極。在這個電路中，當磁電機進入非點火周期，電容器C3充電，電容器C3上的電壓通過穩(wěn)壓二極管D7降壓后、再經限流用電阻R1、單向開關用二極管D6的正極、負極向T1基極提供導通電流從而使T1導通；因電容器C3上的電壓直到點火放電時才失去，所以，在磁電機以后的旋轉中，T1的導通將一直維持到點火放電時刻；在點火時刻到來時，觸發(fā)信號通過端口3經過T1的集電極、發(fā)射極觸發(fā)可控硅SCR2進行點火放電，當電容器C3上的電壓由于點火放電而低于穩(wěn)壓管D7的穩(wěn)壓值時，T1將因無基極電流而截止，從而使觸發(fā)信號被切斷；此后，在電容器C3、C4繼續(xù)放電并過零時，高壓點火線圈B2的初級繞組L4將產生一個反沖電勢通過二極管D6向電容器C3、C4再充電，當電容器C3上充得的電壓高于穩(wěn)壓二極管D7的穩(wěn)壓值時，三極管T1又再次開通，觸發(fā)信號又通過三極管T1再次觸發(fā)可控硅SCR2導通進行放電，如此重復多次，直至電容器C3上因反沖電勢而獲得的電壓不在出現高于穩(wěn)壓二極管D7的穩(wěn)壓值時，多次點火放電結束，三極管T1也因不再出現基極電流而截止，觸發(fā)信號被截斷，可控硅SCR2也因不再得到觸發(fā)信號而進入截止；此時充電繞組L1發(fā)出的充電電流將進入電路，使電容器C4獲得充電，電路進入點火半波放電點火后的儲能充電階段。
在技術方案中所述的可放電恢復短路式穩(wěn)壓電路，其工作的基本方式為，在出現過電壓時，使雙向可控硅SCR1進入短路飽和狀態(tài)，從而將充電線圈L1短路來進行穩(wěn)壓的。這個電路為了解決電阻組成的分壓電路的發(fā)熱問題，采用了由電容器串聯組成分壓電路的方式。
上述可放電恢復短路式穩(wěn)壓電路，是由擔任穩(wěn)壓的雙向可控硅SCR1和將過壓信號傳遞給SCR1的，由分壓用電容C1、C2，傳遞信號用雙向觸發(fā)二極管D1組成的分壓采樣電路以及可使SCR1恢復截止的由電感線圈L3構成的放電恢復電路組成；其中，SCR1跨接在電源輸入端口1和電感L3之間，C1、C2串聯后跨接在SCR1陰、陽極之間；而D1則連接在電容C1、C2連接點與可控硅SCR1觸發(fā)極之間；承擔放電恢復作用的電感線圈L3串接在SCR1與電源端口2之間；在上述電路中，當電源電壓高于由C1、C2分壓比和D1的導通電壓值確定的保護電壓值時，分壓電路C1、C2連接點上的電壓，將高于雙向觸發(fā)二極管D1的導通電壓而使D1導通，于是雙向可控硅SCR1就因得到觸發(fā)信號而導通飽和，使充電繞組L1被短路，因為L1的短路，1、2兩端口電壓接近零，又在二極管D2、D3的單向導電作用下，使得C3或C4上的電壓維持在SCR1導通前的電壓不再變化；此穩(wěn)壓過程在點火、非點火半波均是如此。由于在點火半波，在一些情況下，可能發(fā)生雙向可控硅SCR1的穩(wěn)壓導通先于點火可控硅SCR2的點火放電，因而造成因充電繞組L1被短路而無法再對儲能電容進行充電的問題，所以在電路中設置了一個由電感L3構成的放電控制的退飽和電路，其工作過程如下，設雙向可控硅SCR1在點火時刻前因穩(wěn)壓已進入導通飽和，在點火時刻到來時，可控硅SCR2導通，電容C4的電壓除了流向點火線圈外，還有一部分將通過可控硅SCR2、二極管D3加到電感L3和SCR1上，這時，電感L3將因突然加入的電流而產生一個反沖電壓，這個反沖電壓使得雙向可控硅SCR1上的電流急劇減少到零，從而使其從導通轉變?yōu)榻刂?。這樣，在放電結束后，由于雙向可控硅SCR1已截止使充電繞組L1解除短路，所以充電繞組L1的充電電壓將能完成對電容C4的再充電。
在技術方案中所述的倍壓放電回路，是由電容器C3、C4，可控硅SCR2，高壓點火線圈B2初級繞組L4相串聯形成的；其中，C3與C4串接后，C4的一端再串接SCR2陽極、SCR2陰極經端口6串接L4，L4的另一端經端口5再連接C3倍壓放電回路；在這個倍壓放電回路中，當點火時刻到來時，可控硅SCR2將觸發(fā)導通，C3、C4上的疊加電壓經過可控硅SCR2向高壓點火線圈B2的初級繞組L4進行放電點火，從而完成放電點火過程。
在技術方案中所述的點火裝置要求，儲能線圈的電源輸入端口2與觸發(fā)信號輸入端口4同相位，并且在點火半波均為正極性(這與常規(guī)的磁電機式半波儲能電子點火器相同)。
在技術方案中觸發(fā)信號輸入端口4與觸發(fā)線圈L2輸出端口3之間，可以接入各種形式的“自動進角控制電路”(將連線11去掉)，也可以直接由觸發(fā)線圈L2提供觸發(fā)信號(將連線11接入)；而觸發(fā)線圈可以是獨立設置在磁電機內，也可以是直接繞在充電線圈鐵芯上。
本實用新型與現有技術相比具有以下主要優(yōu)點1．利用了點火周期的半波，使放電電壓和放電能量均達到常規(guī)電路的一倍。
2．具有的穩(wěn)壓電路，使在各種速度下儲能電壓保持一致，從而解決了中高速的點火能量不足的問題，使功率增加，污染降低。
3．因儲能電容為串聯連接，所以就可以在保證一定的點火電壓的前提下，適當降低充電繞組的圈數增加其線徑以降低內阻用來提高中、高速點火能量，同時，因充電繞組內阻的降低，就可以適當采用較大容量的儲能電容，以進一步提高啟動和低速儲能點火能量。
4．可以在一個放電過程中能產生多次火花。
附圖是本實用新型的一種實施例的電原理圖。
在附圖中，B1為磁電機(圖中虛線所框)，L1為設置在B1內的充電繞組，a、b為L1繞組的兩個輸出端，b輸出端在點火半波為正極性；1、2為充電電源連接端口；L2為設置在B1內的觸發(fā)信號繞組，e為觸發(fā)繞組輸出端，它在點火半波為正極性；3為觸發(fā)繞組的連接端口。4為觸發(fā)信號輸入連接端口；11為端口4和端口3之間的連線，它的作用是，在電路無“自動進角控制電路”接入時用此線將端口3與端口4進行連接，以便將觸發(fā)繞組L2發(fā)出的觸發(fā)信號送入端口3；在有“自動進角控制電路”接入時，去掉此連線。B2為高壓點火線圈(圖中虛線所框)，L4為B2的初級繞組，L5為B2的次級繞組，c、d為L4的兩個輸入端。8為火花塞；7為火花塞與高壓點火線圈次級繞組L5的連接端口。
下面參照附圖，結合實施例說明如下當磁電機轉動時，在旋轉磁場作用下輸出交流電壓。在點火半波前一次點火放電結束后，電路進入點火周期充電儲能階段，此時充電線圈L1的輸出b端正、a端負，充電電流經端口2再經二極管D2給儲能電容C4充電，當C4上電壓到達一定值時，電容器C4的充電儲能結束；這時電容器C4充得的電壓極性為與儲能電容C3連接的一端為負，與可控硅SCR2陽極連接的一端為正。隨著磁電機轉動，進入非點火半波充電儲能階段，此時L1的輸出轉變?yōu)閍端正、b端負，充電電流經端口1給電容C3充電后，經端口5、再經L4的c端、d端再經端口6、整流二極管D3、端口2流回充電繞組L1，此充電過程一直進行到C3上的電壓達到穩(wěn)壓電路設定值時為止，這時電容器C3充得的電壓極性為與電容器C4連接的一端為正，與點火線圈初級連接端口1連接的一端為負；在電容器C3充電儲能的階段中，當電容器C3充電儲能且電容器C3上的電壓超過穩(wěn)壓管D7的穩(wěn)壓值時，這個電壓就通過穩(wěn)壓管D7，電阻R1，二極管D5給晶體管T1的基極提供電流，使晶體管T1導通，使觸發(fā)信號開關電路進入觸發(fā)信號接收準備狀態(tài)，由于C3上的電壓只在放電點火時刻才消失，因此此觸發(fā)信號接收準備狀態(tài)將維持到放電點火時刻。隨著磁電機的繼續(xù)旋轉，再次進入點火半波，這時，若電容器C4在上次點火放電后的充電過程中充得的電壓低于限壓設定值，則在點火時刻前，電路將再次對電容器C4進行充電；若在上次充電過程中，電容器C4上電壓已達到限壓設定值，則不再發(fā)生充電過程。在磁電機旋轉到達點火時刻時，由點火觸發(fā)電路產生的點火觸發(fā)脈沖從觸發(fā)輸入端口3進入，通過晶體管T1加到可控硅SCR2的觸發(fā)極，使可控硅SCR2導通，在SCR2導通后，電容器C3、C4的疊加電壓經過端口6、端口5被加到高壓點火線圈B2初級繞組L4上，從而在B2的次級L5上感應出點火高壓，使火花塞8放電，完成第一次放電點火過程。在上述放電點火過程中，當電容器C3放電電壓低于穩(wěn)壓管D7的穩(wěn)壓值時，T1截止，觸發(fā)信號被關斷。在第一次放電點火過程中，在放電電流到達零時，SCR2截止，在SCR2截止的一瞬間，B2的初級繞組L4上將產生一d端正c端負的反向自感電勢，此反向自感電勢產生的再充電電流，通過端口6，再經二極管D6的正極、負極給儲能電容C3,C4充電，然后再經端口3回到L4的c端。在此充電過程中，當再充電電流到達零且電容器C3上的電壓大于80V時(也可以是其它值，由穩(wěn)壓管D7的穩(wěn)壓值確定，低一些可增加再點火的次數，但點火能量將降低，同時也不能低于火花塞最低可產生火花的電壓，綜合考慮其值最好在80V-100V之間為好)，T1將因獲得電容器C3上電壓提供的基極電流而再次導通，使得觸發(fā)信號從端口3經三極管T1再次到達可控硅SCR2的控制極，使可控硅SCR2再導通，從而完成第二次放電點火過程；第二次放電點火過程完成后，若電容器C3上充得的電壓還能超過80V，則產生第三次放電點火過程，如此反復一直到電容器C3上充得的電壓低于80V為止；當電容器C3上的電壓低于80V時，T1將因為不再得到基極電流而截止，而觸發(fā)信號也因此不再被傳送，此時放電點火過程結束。在放電點火過程結束后，電路進入點火半波放電點火后的儲能充電階段。
下面敘述可放電恢復短路式穩(wěn)壓電路的工作原理當分壓電容器C1、C2連接點上的電壓達到雙向觸發(fā)二極管D1的導通電壓時，雙向觸發(fā)二極管D1導通，雙向可控硅SCR1也隨之導通，這時充電電源L1上的電壓就經過電感線圈L3被SCR1短路，使得儲能電容C3,C4上充得的電壓穩(wěn)定在限定的電壓值上不再升高。上述穩(wěn)壓電路中，若發(fā)生在點火半波，短路穩(wěn)壓過程先于點火放電過程的情況時，則當點火時刻到來使可控硅SCR2導通時，電容器C4電壓的一部分就會通過可控硅SCR2、二極管D3加到電感器L3上，使L3產生一個反沖電壓，這個反沖電壓就迫使雙向可控硅SCR1從導通飽和中退出，讓充電繞組L1從短路中釋放出來，恢復充電電壓，使得點火放電過后的再充電繼續(xù)進行。
在電路中，二極管D4的作用是，在觸發(fā)繞組2直接接入時，將無用的觸發(fā)信號的負半波短路掉。D5的作用是，為晶體管T1的基極信號提供單向通路，防止L4因放電點火產生的反向電壓的影響。
在電路中，短路式穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓設定值是由C1、C2的分壓比和D1的導通電壓值共同確定的，具體計算方法如下穩(wěn)壓設定電壓值(V)=(C1電容量值(μF)×雙向二極管導通電壓值(V)〕÷C2電容量值(μF)。
對于上述實施例，因D7的導通值在28V～34V之間，所以其穩(wěn)壓值為187V～227V之間，其加在高壓點火線圈初級L4上的放電電壓約為上述電壓乘2。
在附圖中，二極管D2、D4、D5、D6可選用1A/400V的普通二極管；雙向觸發(fā)二極管D1的導通電壓范圍為28～34V；穩(wěn)壓二極管D7用普通的穩(wěn)壓值為80～100V的1W穩(wěn)壓二極管；二極管D3可選用3A/600V的普通二極管。電容器C1可選用0.1μF/50V的非電解電容；電容器C2可選用0.15μF/250V的非電解電容；電容器C3、C4均為1.5～2.2μF/250V的非電解電容。雙向可控硅SCR1為2～3A/250V；單向可控硅SCR2為1～3A/600V。電阻R1為750K～1000K/0.5w；電感器L3的電感量應大于30mH，容許通過電流應大于500mA；晶體三極管T1,NPN型，其放大倍數HFE大于200，耐壓大于35V，電流大于100mA。
權利要求1.一種磁電機式帶穩(wěn)壓全波倍壓電子點火器，它主要由可控硅放電開關SCR2、高壓點火線圈B2、磁電機B1中的充電繞組L1和觸發(fā)繞組L2、電容器C3和二極管D3組成，其特征在于L1的一端與SCR1、C1、R1、C4和C3的一端連接，L1的另一端與D2的正極、D3的負極和L3的一端連接，L3的另一端與SCR1的另一端和C2的一端連接，C2的另一端與C1的另一端和D1的一端連接，D1的另一端與SCR1的控制極連接，D2負極與C4的另一端SCR2正極和D6的負極連接，D3的正極與D4的正極、SCR2的負極、D6的正極、L2的另一端、L4的另一端和地連接，D4的負極與L2的一端、T1的集電極連接，T1的發(fā)射極與SCR2的控制極連接，T1的基極與D5的負極連接，D5的正極與D7的正極連接，D7的負極與R1的另一端連接，C3的另一端與L4的一端、L5的一端連接，L5的另一端為輸出端。
專利摘要本實用新型涉及一種磁電機式帶穩(wěn)壓全波倍壓電子點火器,屬于汽油發(fā)動機電子點火領域。它主要由可控硅放電開關SCR2、高壓點火線圈B2、磁電機B1中的充電繞組L1和觸發(fā)繞組L2、電容器C3和二極管D3組成,其特征在于:L1的一端與SCR1、C1、R1、C4和C3的一端連接,L1的另一端與D2的正極、D3的負極和L3的一端連接,它解決了中高速的點火能量不足的問題,使功率增加,污染降低,可以在一個放電過程中能產生多次火花。
文檔編號F02P1/00GK2340929SQ9820337
公開日1999年9月29日 申請日期1998年4月20日 優(yōu)先權日1998年4月20日
發(fā)明者志剛 申請人:志剛