專利名稱：基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車點火系統(tǒng)，特別涉及一種基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路。
背景技術(shù)：
目前，離子電流法應用十分廣泛，特別是在汽車點火檢測與控制方面的應用研究最多。所謂離子電流法，就是利用發(fā)動機自身的火花塞作為傳感器，在火花塞的兩個電極之間加一個適當?shù)钠秒妷海敯l(fā)動機燃燒室內(nèi)的混合氣體燃燒時，混合氣體被離子化，則火花塞間隙的帶電離子在外電場(偏置電壓)的作用下發(fā)生定向流動，形成的電流即為離子電流，也稱火花塞離子電流。
在汽車發(fā)動機領(lǐng)域，人們開始使用離子電流法監(jiān)測發(fā)動機失火，監(jiān)測發(fā)動機是否爆震等等，以提高和完善對發(fā)動機的控制。由于汽車點火系統(tǒng)的點火線圈一般由初級線圈和次級線圈組成，又由于點火線圈的電壓為振蕩型的電壓，因此，次級線圈的高壓端耦合到初級線圈的電壓為正負高壓交替，而在現(xiàn)有技術(shù)的電路中，采用離子電流法監(jiān)測發(fā)動機失火、爆震時，人們只能使用負高壓進行檢測，因此，錯過了正高壓的檢測時間，從而不能及時檢測發(fā)動機是否產(chǎn)生失火、爆震等情況。另外，在離子電流信號中含有缸內(nèi)燃燒信息，但是不可識別的，因此，人們還在研究使用離子電流技術(shù)監(jiān)測發(fā)動機的燃燒特征，包括發(fā)動機誤點火，點火提前，點火滯后，無點火，等等信息。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上不足，提供一種汽車點火系統(tǒng)離子電流探測電路，以及時監(jiān)測發(fā)動機的燃燒特征。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，包括由點火線圈的次級線圈、火花塞、第一電阻、偏壓電路構(gòu)成的串聯(lián)回路；所述偏壓電路，由穩(wěn)壓二極管和第一電容并聯(lián)組成，所述穩(wěn)壓二極管的陰極端接點火線圈的次級線圈，所述穩(wěn)壓二極管的陽極端接第一電阻；所述火花塞與第一電阻的公共連接點接地，所述次級線圈與偏壓電路的公共連接點與地之間反向連接有第三二極管，所述第一電阻的兩端并聯(lián)有第二二極管，所述偏壓電路與第一電阻的公共連接點為第一離子電壓測試點，所述第一離子電壓測試點連接有信號處理電路，所述信號處理電路的輸出端為第二離子電壓測試點；
當點火線圈的次級線圈的高壓端獲得負高壓時，點火線圈、偏壓電路、第二二極管、火花塞形成放電回路，以使火花塞放電，放電后火花塞間隙產(chǎn)生的離子電流；同時，次級線圈對偏壓電路的第一電容進行充電，第一穩(wěn)壓二極管用于限制次級線圈對第一電容的充電電壓；
當點火線圈的次級線圈的高壓端獲得正高壓時，點火線圈、第三二極管、火花塞形成放電回路，以使火花塞放電，放電后火花塞間隙產(chǎn)生的離子電流；
當火花塞放電完成之后，偏壓電路的第一電容充當一個電源開始工作，為次級線圈提供電壓，此時，第一電容、次級線圈、火花塞、第一電阻形成離子電流回路，第一電阻用于將離子電流轉(zhuǎn)換為離子電壓，此時，第一離子電壓測試點輸出離子電流的電壓波形信號； 經(jīng)信號處理電路處理后，第二離子電壓測試點得到重復的、可識別的離子電流的電壓波形信號，當所述第二離子電壓測試點輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為燃燒狀態(tài)；當所述第二離子電壓測試點輸出的離子電流的電壓波形信號的強度低時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為不燃燒狀態(tài)。
進一步的，所述第二離子電壓測試點輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值變動大。
進一步的，所述第二離子電壓測試點輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值變動小。
進一步的，所述穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值為80伏特。
進一步的，所述汽車點火系統(tǒng)，包括火花塞，用于放電，以點燃汽車發(fā)動機的氣缸內(nèi)的混合氣體；點火線圈，包括初級線圈和次級線圈，次級線圈耦合到初級線圈的電壓后， 為火花塞提供放電電能；第二電容，用于對點火線圈的初級線圈進行放電；點火模塊，接收到點火正時信號時，通過由第二電阻、第二電阻構(gòu)成的分壓電路、可控硅接通點火線圈，使點火線圈與第二電容形成回路；蓄電池，提供直流啟動電源；啟動開關(guān)，用于接通或者關(guān)閉蓄電池；第一電感，接通啟動開關(guān)后，用于升高所述蓄電池的電壓，以對第二電容充電。
本發(fā)明基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，連接在汽車點火系統(tǒng)的點火線圈的次級線圈與火花塞之間，當火花塞放電完成之后，形成在火花塞間隙的離子電流經(jīng)離子電流探測電路，經(jīng)信號處理電路處理后，從第二離子電壓測試點輸出不斷重復的、可識別的離子電流的電壓波形信號，并根據(jù)第二離子電流測試點輸出的電壓波形信號的強度高低， 判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。
本發(fā)明使用時，點火正時信號由發(fā)動機控制單元提供；第二離子電壓測試點將測試信號送回給發(fā)動機控制單元，以使發(fā)動機控制單元能夠根據(jù)第二離子電壓測試點的反饋信號及時的對發(fā)動機進行控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于不僅在點火線圈的次級線圈的高壓端為負高壓時，能夠判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)，而且在當點火線圈的次級線圈的高壓端為正高壓時，也能判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。因此，本發(fā)明能夠及時的判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明實施例的電路原理圖2是本發(fā)明實施例與發(fā)動機控制單元的連接結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明實施例點火線圈的次級線圈的高壓端為負高壓時形成的放電電流流向圖4是本發(fā)明實施例點火線圈的次級線圈的高壓端為正高壓時形成的放電電流流向圖5是本發(fā)明實施例形成的離子電流流向圖6是本發(fā)明實施例第一離子電壓測試點與第二離子電壓測試點在有燃燒時的波形對比圖7是本發(fā)明實施例第一離子電壓測試點與第二離子電壓測試點在無燃燒時的波形對比圖8是本發(fā)明實施例第二離子電壓測試點在有燃燒和無燃燒時的波形對比圖。
圖中所示100、火花塞，200、點火模塊，300、信號處理電路，E、蓄電池，S、啟動開關(guān)，Li、第一電感，L2、點火線圈，LP2、點火線圈的初級線圈，LS2、點火線圈的次級線圈，RU 第一電阻，R2、第二電阻，R3、第三電阻，Cl、第一電容，C2、第二電容，D1、穩(wěn)壓二極管，D2、第二二極管，D3、第三二極管，D4為可控硅，tpl、第一離子電壓測試點，tp2、第二離子電壓測試點，EST、點火正時信號。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述
本發(fā)明基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，包括汽車點火系統(tǒng)和離子探測電路。
請參考圖1，汽車點火系統(tǒng)，包括
火花塞100，用于放電，以點燃汽車發(fā)動機的氣缸內(nèi)的混合氣體；
點火線圈L2，包括初級線圈LP2和次級線圈LS2，次級線圈LS2耦合到初級線圈 LP2的電壓后，為火花塞100提供放電電能；
第二電容C2，用于對點火線圈L2的初級線圈LP2進行放電；
點火模塊，接收到點火正時信號EST時，通過由第二電阻R2、第二電阻R3構(gòu)成的分壓電路、可控硅D4接通點火線圈L2，使點火線圈L2與第二電容C2形成回路；
蓄電池E，提供直流啟動電源；
啟動開關(guān)S，用于接通或者關(guān)閉蓄電池E ；
第一電感Ll，接通啟動開關(guān)S后，用于升高所述蓄電池E的電壓，以對第二電容C2 充電。
請參考圖1，離子電流探測電路，包括由點火線圈L2的次級線圈LS2、火花塞100、 第一電阻R1、偏壓電路構(gòu)成的串聯(lián)回路；所述偏壓電路，由穩(wěn)壓二極管Dl和第一電容Cl并聯(lián)組成，所述穩(wěn)壓二極管Dl的陰極端接點火線圈L2的次級線圈LS2，所述穩(wěn)壓二極管Dl 的陽極端接第一電阻Rl ；所述火花塞100與第一電阻Rl的公共連接點接地，所述次級線圈 LS2與偏壓電路的公共連接點與地之間反向連接有第三二極管D3，所述第一電阻Rl的兩端并聯(lián)有第二二極管D2，所述偏壓電路與第一電阻Rl的公共連接點為第一離子電壓測試點 tpl，所述第一離子電壓測試點tpl連接有信號處理電路300，所述信號處理電路300的輸出端為第二離子電壓測試點tp2 ；
請參考圖3，當點火線圈L2的次級線圈LS2的高壓端獲得負高壓時，點火線圈L2、 偏壓電路、第二二極管D2、火花塞100形成放電回路，以使火花塞100放電，放電后火花塞 100間隙產(chǎn)生的離子電流；同時，次級線圈LS2對偏壓電路的第一電容Cl進行充電，第一穩(wěn)壓二極管Dl用于限制次級線圈LS2對第一電容Cl的充電電壓；
請參考圖4，當點火線圈L2的次級線圈LS2的高壓端獲得正高壓時，點火線圈L2、 第三二極管D3、火花塞100形成放電回路，以使火花塞100放電，放電后火花塞100間隙產(chǎn)生的離子電流；
請參考圖5，當火花塞100放電完成之后，偏壓電路的第一電容Cl充當一個電源開始工作，為次級線圈LS2提供電壓，此時，第一電容Cl、次級線圈LS2、火花塞100、第一電阻Rl形成離子電流回路，第一電阻Rl用于將離子電流轉(zhuǎn)換為離子電壓，此時，第一離子電壓測試點tpl輸出離子電流的電壓波形信號；經(jīng)信號處理電路300處理后，第二離子電壓測試點tp2得到重復的、可識別的離子電流的電壓波形信號，當所述第二離子電壓測試點tp2 輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為燃燒狀態(tài)；當所述第二離子電壓測試點tp2輸出的離子電流的電壓波形信號的強度低時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為不燃燒狀態(tài)。
其中，火花塞100不僅起到產(chǎn)生高壓電弧點燃混合氣體的作用，而且起到一個傳感器的作用在缸體內(nèi)監(jiān)測空氣、燃油混合物的燃燒狀態(tài)，通過離子電流的形式輸出。
其中，所述第二離子電壓測試點tp2輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值變動大；所述第二離子電壓測試點tp2輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值變動小。
作為較佳的實施方式，所述穩(wěn)壓二極管Dl的穩(wěn)壓值為80伏特。
本發(fā)明基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，連接在汽車點火系統(tǒng)的點火線圈 L2的次級線圈LS2與火花塞100之間，當火花塞100放電完成之后，形成在火花塞100間隙的離子電流經(jīng)離子電流探測電路，經(jīng)信號處理電路300處理后，從第二離子電壓測試點 tp2輸出不斷重復的、可識別的離子電流的電壓波形信號，并根據(jù)第二離子電流測試點tp2 輸出的電壓波形信號的強度高低，判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。
請參考圖1、圖2，本發(fā)明使用時，點火正時信號EST由發(fā)動機控制單元ECU提供； 第二離子電壓測試點tp2將測試信號送回給發(fā)動機控制單元ECU，以使發(fā)動機控制單元ECU 能夠根據(jù)第二離子電壓測試點tp2的反饋信號及時的對發(fā)動機進行控制。
圖6是第一離子電壓測試點tpl與第二離子電壓測試點tp2在有燃燒時的波形對比圖；第一離子電壓測試點tpl的波形，發(fā)動機控制單元ECU不可識別；第二離子電壓測試點tp2為經(jīng)過信號處理電路300處理過的發(fā)動機控制單元E⑶可識別的信號。第二離子電壓測試點tp2離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值較大，其中，幅值較大，也指峰值較大。
圖7是第一離子電壓測試點tpl與第二離子電壓測試點tp2在無燃燒時的波形對比圖；第一離子電壓測試點tpl的波形，發(fā)動機控制單元ECU不可識別；第二離子電壓測試點tp2為經(jīng)過信號處理電路300處理過的發(fā)動機控制單元E⑶可識別的信號。第二離子電壓測試點tp2離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值較小，其中，幅值較小，也指峰值較小。
圖8是第二離子電壓測試點tp2在有燃燒和無燃燒時的波形對比圖。通過對比可知，有燃燒時，第二離子電壓測試點tp2輸出的離子電流的電壓波形信號的幅值較大；無燃燒時，第二離子電壓測試點tp2輸出的離子電流的電壓波形信號的幅值較小。也就是說，第二離子電壓測試點tp2在有燃燒時輸出的離子電流的電壓波形信號的幅值大于無燃燒時輸出的離子電流的電壓波形信號的幅值。
通過圖8中波形信號的幅值大小，例如從圖8中虛線框內(nèi)第二離子電壓測試點tp2 輸出的波形的峰值的大小，可以判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。由于離子電流的電壓波形信號，包括發(fā)動機誤點火，點火提前，點火滯后，無點火，等等信息，因此，通過第二離子電壓測試點tp2的波形的分析，可判斷發(fā)動機的點火是否正常。
本發(fā)明的優(yōu)點在于不僅在點火線圈L2的次級線圈LS2的高壓端為負高壓時，能夠判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)，而且在當點火線圈L2的次級線圈LS2的高壓端為正高壓時，也能判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。因此，本發(fā)明能夠及時的判斷汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為是否為燃燒狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，其特征在于包括由點火線圈(L2)的次級線圈(LS2)、火花塞(100)、第一電阻(Rl)、偏壓電路構(gòu)成的串聯(lián)回路；所述偏壓電路， 由穩(wěn)壓二極管(Dl)和第一電容(Cl)并聯(lián)組成，所述穩(wěn)壓二極管(Dl)的陰極端接點火線圈(L2)的次級線圈(LS2)，所述穩(wěn)壓二極管(Dl)的陽極端接第一電阻(Rl)；所述火花塞 (100)與第一電阻(Rl)的公共連接點接地，所述次級線圈(LS2)與偏壓電路的公共連接點與地之間反向連接有第三二極管(D3)，所述第一電阻(Rl)的兩端并聯(lián)有第二二極管(D2)， 所述偏壓電路與第一電阻(Rl)的公共連接點為第一離子電壓測試點(tpl)，所述第一離子電壓測試點(tpl)連接有信號處理電路(300)，所述信號處理電路(300)的輸出端為第二離子電壓測試點(tp2)；當點火線圈(L2)的次級線圈(LS2)的高壓端獲得負高壓時，點火線圈(L2)、偏壓電路、第二二極管(D2)、火花塞(100)形成放電回路，以使火花塞(100)放電，放電后火花塞 (100)間隙產(chǎn)生的離子電流；同時，次級線圈(LS2)對偏壓電路的第一電容(Cl)進行充電， 第一穩(wěn)壓二極管(Dl)用于限制次級線圈(LS2)對第一電容(Cl)的充電電壓；當點火線圈(L2)的次級線圈(LS2)的高壓端獲得正高壓時，點火線圈(L2)、第三二極管(D3)、火花塞(100)形成放電回路，以使火花塞(100)放電，放電后火花塞(100)間隙產(chǎn)生的離子電流；當火花塞(100)放電完成之后，偏壓電路的第一電容(Cl)充當一個電源開始工作，為次級線圈(LS2)提供電壓，此時，第一電容(Cl)、次級線圈(LS2)、火花塞(100)、第一電阻 (Rl)形成離子電流回路，第一電阻(Rl)用于將離子電流轉(zhuǎn)換為離子電壓，此時，第一離子電壓測試點(tpl)輸出離子電流的電壓波形信號；經(jīng)信號處理電路(300)處理后，第二離子電壓測試點(tp》得到重復的、可識別的離子電流的電壓波形信號，當所述第二離子電壓測試點(tp》輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為燃燒狀態(tài)；當所述第二離子電壓測試點(tp2)輸出的離子電流的電壓波形信號的強度低時，汽車點火系統(tǒng)的氣缸內(nèi)的混合氣體為不燃燒狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，其特征在于所述第二離子電壓測試點(tp2)輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值較大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，其特征在于所述第二離子電壓測試點(tp2)輸出的離子電流的電壓波形信號的強度高時，是指所述離子電流的電壓波形信號不斷重復波動且幅值較小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，其特征在于所述穩(wěn)壓二極管(Dl)的穩(wěn)壓值為80伏特。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，其特征在于所述汽車點火系統(tǒng)，包括火花塞(100)，用于放電，以點燃汽車發(fā)動機的氣缸內(nèi)的混合氣體；點火線圈(L2)，包括初級線圈(LP2)和次級線圈(LS2)，次級線圈(LS2)耦合到初級線圈(LP2)的電壓后，為火花塞(100)提供放電電能；第二電容(C2)，用于對點火線圈(L2)的初級線圈(LP2)進行放電；點火模塊000)，接收到點火正時信號(EST)時，通過由第二電阻(R2)、及第三電阻(R3)構(gòu)成的分壓電路、可控硅(D4)接通點火線圈(L2)，使點火線圈(L2)與第二電容(C2) 形成回路；蓄電池(E)，提供直流啟動電源； 啟動開關(guān)(S)，用于接通或者關(guān)閉蓄電池(E)；第一電感(Li)，接通啟動開關(guān)⑶后，用于升高所述蓄電池(E)的電壓，以對第二電容 (C2)充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于汽車點火系統(tǒng)的離子電流探測電路，包括由點火線圈的次級線圈、火花塞、第一電阻、偏壓電路構(gòu)成的串聯(lián)回路；所述偏壓電路，由穩(wěn)壓二極管和第一電容并聯(lián)組成，所述穩(wěn)壓二極管的陰極端接點火線圈的次級線圈，所述穩(wěn)壓二極管的陽極端接第一電阻；所述火花塞與第一電阻的公共連接點接地，所述次級線圈與偏壓電路的公共連接點與地之間反向連接有第三二極管，所述第一電阻的兩端并聯(lián)有第二二極管，所述偏壓電路與第一電阻的公共連接點為第一離子電壓測試點，所述第一離子電壓測試點連接有信號處理電路，所述信號處理電路的輸出端為第二離子電壓測試點，本發(fā)明能夠以及時監(jiān)測發(fā)動機的燃燒特征。
文檔編號G01R19/00GK102518514SQ20111045645
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者潘金獻, 童彬 申請人:昆山凱迪汽車電器有限公司