專利名稱：新型汽車點火系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
新型汽車點火系統(tǒng)
一、 技術領域
本實用新型涉及一種汽車點火系統(tǒng)，尤其是涉及一種主要是針對無化油 器、無分電器，由電腦控制燃料噴射及點火的電噴發(fā)動機汽車的新型汽車點火 系統(tǒng)。
二、 背景技術
現(xiàn)有電噴車的點火能量(參見圖1，主要分析雙點式點火回路的能量)
從圖1中可以看出現(xiàn)有電噴車的點火系統(tǒng)由晶體管點火器、點火線圈、高 壓阻尼線、內(nèi)置電阻火花塞組成。在這個點火系統(tǒng)中，晶體管點火器是一個能 夠受外部信號控制的電子開關，它根據(jù)外部信號決定晶體管T1的導通與截止; 點火線圈是儲能、高電壓產(chǎn)生部件，它儲能的多少，決定了火花塞點火火花能 量的大小，它輸出電壓的高低決定了火花塞間隙能否被擊穿而形成點火火花。 它在T1導通，初級線圈通電時儲能，斷電時在C點產(chǎn)生幾百伏電壓，連同初
級儲能耦合到點火線圈次級，產(chǎn)生2.5萬伏以上高電壓，通過高壓阻尼線，火
花塞內(nèi)置電阻將高電壓加在火花塞間隙處，并擊穿間隙，產(chǎn)生高壓電火花釋放 能量點燃氣缸內(nèi)混合氣。
在現(xiàn)有點火系統(tǒng)中V二12 (V) Rl: 0. 3 0. 7(f2) Ll: 0.003 — 0.006 (H)
R2^8.0KQ N280 RH: 5 — 10 (KQ)
L2: 30 — 60 (H)
根據(jù)電工原理
<formula>formula see original document page 5</formula>...........................①
<formula>formula see original document page 5</formula>..................②
現(xiàn)有電噴車中，根據(jù)發(fā)動機缸數(shù)和額定轉(zhuǎn)數(shù)設定初級線圈通電時間t， t=0. 0025 0. 0036 (S)。
從式①、②看出初級儲能與L1、 i有關，i與Rl、 Ll有較復雜的指數(shù) 關系。由于V不變， 一般點火線圈設計時，首先確定所需能量的大小，根據(jù)所 需能量，兼顧點火線圈其他性能要求給出R1、 Ll滿足i的合適值。 一般情況 下，較小的R1、 Ll有較大的i值，較大的R1、 Ll有較小的i值。根據(jù)以上的 討論及實際測量，i值一般在6.0—8.5A范圍。
從上面的數(shù)據(jù)中估算點火線圈初級儲能在90 — 120mJ，初次級轉(zhuǎn)換效率 0.75，即次級能量在70—90mJ之間。由于次級點火回路直流電阻較大， 一般 在20 — 30KQ，能量在傳輸過程中的損耗，使得火花塞間隙處的點火火花能量 只占到次級總能量的30%左右；另外，匝數(shù)比較大，不可能形成大的初始點火圖2為測量電路連接示意圖 點火線圈參數(shù)(富康988用點火線圈)
Ll:二:0.005 (H) Rl二0.62 (Q) N二90
L2=40. 5 (H) R2 = 8, 3KQ
i = 6.8A El:二116mJ 測量項目
a、 詳細測量火花塞間隙被擊穿后，電壓從最大值下降到維持值的能量(即 初始點火火花能量)。
b、 測量在維持時間里點火火花能量。
c、 測量條件室溫、常壓狀態(tài)。
被測點火回路為雙點式
a、 火花塞間隙為3mm，指這個火花塞對應的氣缸不在壓縮行程；火花塞 間隙為llmm，指這個火花塞對應的氣缸混合氣已被壓縮，即將點火作功。
b、 雙火花塞間隙被擊穿時，測出在某一時段Ta電阻Ra的平均電壓，則
&平均電壓
通過Ra的電流Ia二^，測出某一時段Ta電阻fo上的平均電壓，
則Va二RB平均電壓x1^ --二fo平均電壓xlOOO。
c、 在某一時段Ta的點火火花能量^VaTa工a初始點火火花能量3. 0mJ 維持時間點火火花能量25. 6mJ 總點火能量28.6mJ
提高現(xiàn)有點火系統(tǒng)點火火花能量的可行性
提高點火火花能量，首先要使點火線圈初級具有儲存大能量的能力，從 ①、②式可以看出，當V不變時，Rl、 Ll、 i的相互制約關系，只有減小R1 ， 適量減小Ll ，使i增大，才有可能增大點火線圈初級儲能，盡管如此，但 初級儲能不會有太大的提高。人為的使i增加，初級儲能加大后，耦合到次 級的能量增加，次級能量增加，主要是次級電流增加，在次級點火回路中由 于直流電阻太大，次級電流增加，同樣使直流電阻的損耗增加，這個損耗的 增加與電流平方成正比，就是說增加能量的絕大部分被直流電阻消耗掉，火 花塞間隙處的火花能量增加很少，所以說，現(xiàn)有的點火系統(tǒng)在火花塞間隙處 的點火火花能量不會有大的提高。
三、實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種新型汽車點 火系統(tǒng)，其能增加火花塞間隙處的點火火花能量，特別是加大火花塞間隙處 的初始點火火花能量。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為
一種新型汽車點火系統(tǒng)，包括晶體管點火器控制電路，其特征在于在
晶體管點火器控制電路上連有自舉增能裝置，自舉增能裝置與低匝比、低損耗點火線圈連接，低匝比、低損耗點火線圈與微損耗高壓阻尼線連接，微損 耗高壓阻尼線與內(nèi)置電感的火花塞連接。
上述自舉增能裝置包括控制調(diào)整電路，控制調(diào)整電路通過晶體三極管T2 和T3與初次級有中心抽頭變壓器的初級線圈連接，初次級有中心抽頭變壓器
的次級線圈與二極管D1、 D2連接，二極管D1、 D2并聯(lián)并與晶體三極管T連 接，初次級有中心抽頭變壓器的次級線圈并與低匝比、低損耗點火線圈的初 級連接，二極管D3、瞬間抑制二極管DN依次連在初次級有中心抽頭變壓器 的次級線圈與低匝比、低損耗點火線圈的初級之間，瞬間抑制二極管DN并與 控制調(diào)整電路連接。
上述低匝比、低損耗點火線圈的初級電阻R1二0.4 0.7Q 、點火線圈的 初級電感L1=0. 008—0. 015H、點火線圈的次級電阻R2 = 360Q—1.300Q、點 火線圈的次級電感L2二3 — 7.5H，點火線圈(5)的次初級匝數(shù)比為10-30。
上述微損耗高壓阻尼線由兩個絕緣材料的電感元件構(gòu)成，電感元件由高 壓線連接，直流電阻為2Q—5Q，電感量L為O. 005—0. 020H。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的優(yōu)點和效果如下
以富康988油、氣兩用轎車為例。 車況新車出廠后運行2.6萬km
1、 使用汽油或天然氣，起步，換檔加速性能明顯提高。使用天然氣時， 起步，換檔加速性能優(yōu)于原有點火系統(tǒng)使用汽油時的效果。
2、 80km/小時等速運行，比原點火系統(tǒng)節(jié)省天然氣5.6%，汽油因條件限 制，無法測量。3、技術效果
a、 使用汽油時，還會有明顯的節(jié)油效果。
b、 尾氣排放會大幅度下降。
c、 對于空燃比在40 : 1、 65 : 1采用渦輪增壓技術的稀薄燃燒發(fā)動機， 超稀薄燃燒發(fā)動機，在火花塞處采用12 : 1或13 : 1空燃比燃燒的現(xiàn)狀會 得到很大改善。
d、 不使用電極復雜或裝有稀有金屬放電片的火花塞，仍具有良好的點火 可靠性。


圖1為電噴車現(xiàn)有雙點式點火系統(tǒng)的連接示意圖2為測量電路連接示意圖3為本實用新型點火系統(tǒng)的電路原理圖4為自舉增能裝置的電路原理圖5為自舉增能裝置中控制調(diào)整電路II的電路原理圖； 圖6為自舉增能裝置與原點火系統(tǒng)的連接示意圖； 圖7為火花塞內(nèi)置電感形狀示意圖； 圖8為微損耗高壓阻尼線的剖面圖。
圖中，1-現(xiàn)有晶體管點火器控制電路，2-現(xiàn)有雙點式點火線圈，3-控制 調(diào)整電路，4-初次級有中心抽頭變壓器，5-低匝比、低損耗點火線圈，6-內(nèi) 置電感的火花塞，7-高溫導線，8-金屬材料，9-鐵磁材料，10-絕緣材料，ll-電感元件，12-高壓導線，13-金屬導線，14-外包絕緣材料，15-軟磁材料，
16-微損耗高壓阻尼線。
五具體實施方式
參見圖3、圖4，包括現(xiàn)有晶體管點火器控制電路l，在現(xiàn)有晶體管點火
器控制電路1上連有自舉增能裝置，自舉增能裝置與低匝比、低損耗點火線
圈5連接，低匝比、低損耗點火線圈5與內(nèi)置電感的火花塞HL連接。自舉增 能裝置包括控制調(diào)整電路3，控制調(diào)整電路3通過晶體三極管T2和T3與初 次級有中心抽頭變壓器4的初級線圈連接，初次級有中心抽頭變壓器4的次 級線圈與二極管D1、 D2連接，二極管D1、 D2并聯(lián)并與晶體三極管T1連接， 初次級有中心抽頭變壓器4的次級線圈并與低匝比、低損耗點火線圈5的初 級連接，二極管D3、瞬間抑制二極管DN依次連在初次級有中心抽頭變壓器4 的次級線圈與低匝比、低損耗點火線圈的初級之間，瞬間抑制二極管DN并與 控制調(diào)整電路3連接。低匝比、低損耗點火線圈5與微損耗高壓阻尼線16連 接，微損耗高壓阻尼線16與內(nèi)置電感的火花塞6連接。參見圖5，自舉增能 裝置控制調(diào)整電路3中，電阻R1和電阻R4—端并聯(lián)，與12V電源連接，電 阻Rl另一端與電阻R2 —端、二極管D6 —端并聯(lián)與晶體管T4的C極連接， 電阻K4另一端與電阻R3 —端、二極管D7 —端并聯(lián)并與晶體管T5的C極連 接，晶體管T2、晶體管T3分別與晶體管T4、晶體管T5的C極連接；電阻 R2另一端與電容C2 —端連接，電容C2另一端與二極管D5 —端并聯(lián)并與晶 體管T5的b極連接，電阻R3另一端與電容C1 一端連接，電容C1另一端與 二極管D4 —端并聯(lián)并與晶體管T4的b極連接，二極管D6、 二極管D7的另 一端并聯(lián)并與晶體管T6的C極連接；電阻R5 —端與二極管DZ —端并聯(lián)并與晶體管T6的b極連接，電阻R5的另一端與晶體管Tl連接。其工作過程晶
體管Tl導通時，通過電阻R5將信號送入晶體管T6的b極，晶體管T6截止; 晶體管T4、晶體管T5的C極根據(jù)設定的頻率輪換變?yōu)楦唠娢?，輸出兩個方 波信號，使晶體管T2、晶體管T3輪流導通工作。晶體管T1截止時，通過電 阻R5將信號送入晶體管T6的b極，晶體管T6導通，晶體管T4、晶體管T5 的C極轉(zhuǎn)換成低電位，晶體管T2、晶體管T3截止，停止工作。
當外部控制信號讓點火線圈5初級通電時，晶體三極管T1導通，晶體三 極管T1導通后，給自舉增能裝置的控制調(diào)整電路一個信號，經(jīng)該電路對信號 辨別確認后，自舉增能控制調(diào)整電路根據(jù)預先設定的在點火線圈初級儲能的 大小，在一定時間內(nèi)輸出某一頻率且受控的兩個方波信號，控制晶體管T2、 T3輪流導通。這樣將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成通過變壓器BN初級的交流電， 然后再耦合到變壓器BN的次級，經(jīng)D1、 D2整流后，在次級繞組的0端產(chǎn)生 了由變壓器BN初次級匝數(shù)決定的若干伏的直流負電壓UO。該電能流經(jīng)D1或 D2、 Tl、蓄電池、點火線圈初級而形成回路。根據(jù)確定通電回路中電壓關系 的基爾霍夫定律知，加在點火線圈初級的端電壓UN二蓄電池電壓+iU。i;這
時點火線圈初級電流i二 & ((1 —e l')，由于電壓升高i增大，初級儲能 7 b i2增大，即初級儲能增加。
變壓器BN 0端產(chǎn)生的電壓UO可以根據(jù)不同的點火線圈初級參數(shù)，人們 要求點火線圈的初級儲能的大小，調(diào)整變壓器BN的初次級匝數(shù)，可以得到滿 足不同點火線圈初級參數(shù)，要求不同初級儲能所需的電壓UO 。
當外部給出點火控制信號時，晶體管T1截止，該信號輸入到自舉增能裝后，輸出信號使晶體管T2、晶體管T3截止，
變壓器BN停止工作。晶體管T1截止后，點火線圈初級通電回路被切斷，于 是在c點產(chǎn)生可調(diào)幅值的高電壓，連同初級儲能耦合到點火線圈次級，產(chǎn)生 2.5萬伏以上高電壓，通過微損耗高壓阻尼線、火花塞內(nèi)置電感加到間隙處， 產(chǎn)生點火火花點燃氣缸混合氣。
當點火線圈5初級回路接入自舉增能裝置后，點火線圈5初級電感大的情
況下，仍可獲得較大的峰值電流，根據(jù)V:二L^，所以當點火線圈初級斷電時，
C點將產(chǎn)生1500V 3000V的高電壓，這就為采用新技術參數(shù)點火線圈提供了 可能。
由于C點電壓可以在1500V 3000V范圍調(diào)整，根據(jù)變壓器原理，點火線 圈次初級匝數(shù)比可以在10 30范圍調(diào)整。這樣點火線圈5次級仍可輸出大于 2.5萬伏以上的點火電壓。這個匝數(shù)比從考爾發(fā)明高壓點火線圈到現(xiàn)在從來 沒有使用過，就是說，現(xiàn)在點火系統(tǒng)使用這個匝比的點火線圈，次級電壓不 能擊穿火花塞間隙而點火。
低匝比時點火線圈的初次級參數(shù)
Rl = 0.4 0. L1 = 0, 008 —0. 015 (H)
R2 = 360Q—1300Q L2-:3 — 7. 5 (H)
點火線圈的次初級匝數(shù)比為10-30
調(diào)整自舉增能裝置0端電壓U0，使i值在7.0--9.0A,點火線圈初級儲 能在300mJ—500mJ范圍。由于使用了自舉增能裝置，Ll增大后，初級i值在 有限時間內(nèi)仍可達到要求。Ll增大后，在獲得所需能量時i值較小，熱損耗小，并可節(jié)約材料。R2明顯變小，降低點火回路的能量損耗。L2明顯變小，
次級電流增大，便于大幅度增加初始點火火花能量。圖6所示為自舉增能裝置
與原點火系統(tǒng)的連接示意圖。
現(xiàn)在電噴車使用的高壓阻尼線，是把直徑為0.2mm左右具有較大電阻率 的金屬導線密集的、均勻的纏繞在一根直徑大約為lmm、有一定抗拉強度柔 軟的非金屬繩上，纏繞的各匝是非接觸的，然后在外層包上具有一定抗電強 度的滿足使用性能的絕緣材料，根據(jù)需要截成一定長度、即成為高壓阻尼線。 這樣的高壓阻尼線實際上是一個具有一定電感量和直流電阻的空心電感，它 的作用就是當火花塞間隙被擊穿時、防止點火回路電流跳變而產(chǎn)生電磁輻射， 影響車用電腦或其他設備正常工作。這種高壓阻尼線直流電阻較大，在雙點 回路里阻值在4.5KQ以上，增加了次級點火回路的點火能量損耗。因此有必 要對現(xiàn)在使用的高壓阻尼線進行改造。
根據(jù)物理學和電工原理，將兩個具有一定電感量、外層包上具有一定抗 電強度且滿足使用性能的外包絕緣材料14的電感元件11，用電阻很小(0.2 Q左右)且長度合適的高壓導線12連接起來，即組成新的高壓阻尼線，我們 稱這種高壓阻尼線為微損耗高壓阻尼線。剖面形狀如圖8:
電感元件參數(shù)
電感元件是在長約50mm、直徑為4一5咖的軟磁材料上，用低電阻率導線 繞上若干圈制作而成的。直流電阻2--5Q、電感量0 005—0. 020 H。
微損耗高壓阻尼線直流電阻只有IOQ左右、在雙點回路里，大大降低了 對點火能量的損耗。由于電感元件的作用，微損耗高壓阻尼線仍具有優(yōu)良的 抗電磁輻射能力?，F(xiàn)在電噴車所使用的火花塞都有5KQ—10KQ的內(nèi)置直流電阻，目的是防 止火花塞在有效間隙內(nèi)被擊穿產(chǎn)生電火花時，產(chǎn)生較強電磁波輻射，而干擾
電腦、車載通訊設備、GPS定位系統(tǒng)及其他電子設備，使其不能正常工作。
所以在電噴車原點火系統(tǒng)中，火花塞內(nèi)置直流電阻是無法拿掉的。這里順便 分析一下火花塞內(nèi)置電阻的抗電磁輻射能力?；鸹ㄈ麅?nèi)置直流電阻，在一定 程度減小了電磁波輻射干擾。但火花塞內(nèi)置電阻后，火花塞外部電磁輻射仍 是開放式的。車輛在不斷運行中，火花塞有效間隙不斷被電火花燒蝕而變大， 當火花塞間隙超過某一值時，仍會有較強的電磁輻射而影響車輛正常運行， 出現(xiàn)這種情況，火花塞的損壞是可能的，但主要是由電磁輻射引起的干擾造 成的。只要將原火花塞更換成間隙在有效范圍內(nèi)的火花塞，癥狀即刻消失。 就是說，內(nèi)置直流電阻來減小電磁輻射干擾是相對的，有條件的。由于火花
塞內(nèi)置直流電阻的存在，點火系統(tǒng)次級給出的點火能量有40%以上損耗在內(nèi)
置直流電阻上。隨著要求初始點火火花能量的增大，點火線圈次級電流增大， 而在火花塞內(nèi)置直流電阻的損耗與電流平方成正比增大，這時，損耗遠大于
40%。所以，火花塞內(nèi)置直流電阻的存在，使火花塞間隙處的火花能量增加相 當困難。
根據(jù)以上分析，拿掉火花塞內(nèi)置直流電阻，尋找抗電磁輻射的新途徑，很 有必要。參見圖7，根據(jù)電磁原理，將火花塞內(nèi)置直流電阻拿掉后，重新給火 花塞內(nèi)置一個在鐵磁物質(zhì)上繞若干圈高溫導線7的電感，可以最大限度的解決 火花塞電磁輻射問題，這樣較內(nèi)置直流電阻的抗電磁輻射能力大幅增加，由于 內(nèi)置電感的導線直流電阻只有幾歐，所以點火線圈5次級給出的點火能量在內(nèi) 置電感的損耗幾乎為零，為增大火花塞間隙處點火火花能量，特別是初始點火火花能量提供了技術上的保證。這也就創(chuàng)造了無損耗、高抗電磁輻射火花塞。 前邊在討論低匝比、低損耗點火線圈5時，已確定點火線圈5初級儲能在
300 — 500mJ范圍，初次級轉(zhuǎn)換效率0.75，次級輸出有效能量225 — 375mJ。由 于點火線圈次級直流電阻減小，又去掉了火花塞內(nèi)置直流電阻，火花塞間隙處 點火火花能量有了很大提高。經(jīng)過進行實際測量，測量方法與l. 1.2相同。
測量結(jié)果
初始點火火花能量25. 6mJ 維持時間點火火花能量116. 2mJ 總點火能量141.8m,J
從測量結(jié)果可以看出，新型點火系統(tǒng)確實增加了火花塞間隙的初始點火火 花能量和維持時間點火火花能量。與現(xiàn)有點火系統(tǒng)相比，初始點火火花能量增 大8. 5倍，維持時間點火火花能量增大4. 53倍。
權利要求1、一種新型汽車點火系統(tǒng)，包括晶體管點火器控制電路(1)，其特征在于在晶體管點火器控制電路(1)上連有自舉增能裝置，自舉增能裝置與低匝比、低損耗點火線圈(5)連接，低匝比、低損耗點火線圈(5)與微損耗高壓阻尼線(16)連接，微損耗高壓阻尼線(16)與內(nèi)置電感的火花塞(6)連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的新型汽車點火系統(tǒng)，其特征在于自舉增能裝置包括控制調(diào)整電路(3)，控制調(diào)整電路(3)通過晶體三極管T2和T3與初 次級有中心抽頭變壓器(4)的初級線圈連接，初次級有中心抽頭變壓器(4) 的次級線圈與二極管D1、 D2連接，二極管D1、 D2并聯(lián)并與晶體三極管T連 接，初次級有中心抽頭變壓器(4)的次級線圈并與低匝比、低損耗點火線圈 (5)的初級連接，二極管D3、瞬間抑制二極管DN依次連在初次級有中心抽 頭變壓器(4)的次級線圈與低匝比、低損耗點火線圈(5)的初級之間，瞬間 抑制二極管DN并與控制調(diào)整電路(3)連接。
3、 根據(jù)權利要求.2所述的新型汽車點火系統(tǒng)，其特征在于低匝比、低 損耗點火線圈(5)的初級電阻&=0.4 0.70 、點火線圈(5)的初級電感 "=0.008-—0.015H、點火線圈(5)的次級電阻R2=360Q—1300Q、點火線圈(5)的次級電感L產(chǎn)3 —7.5H，點火線圈(5)的次初級匣數(shù)比為10-30。
4、 根據(jù)權利要求2所述的新型汽車點火系統(tǒng)，其特征在于微損耗高壓阻尼線由兩個絕緣材料的電感元件構(gòu)成，電感元件由高壓線連接，直流電阻為2Q_5Q，電感量L為0.005—0. 020H。
專利摘要本實用新型涉及一種新型汽車點火系統(tǒng)，其能增加火花塞間隙處的點火火花能量，特別是加大火花連有自舉增能裝置，自舉增能裝置與低匝比、低損耗點火線圈連接，塞間隙處的初始點火火花能量。本實用新型包括晶體管點火器控制電路，在晶體管點火器控制電路上低匝比、低損耗點火線圈與微損耗高壓阻尼線連接，微損耗高壓阻尼線與內(nèi)置電感的火花塞連接。
文檔編號F02P3/02GK201232599SQ20082002942
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權日2008年6月24日
發(fā)明者王和平 申請人:王和平