[發明專利]用于具有電流模式控制和故障容差檢測的AC點火系統的多路復用驅動電路

有效

• 申請號: 201210334125.9
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102852692B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: D·C·帕楚斯卡;D·K·斯圖沃特;M·L·瓦格納;G·M·埃博哈特
• 申請（專利權）人: 伍德沃德公司
• 主分類號: F02P3/04
• 分類號: F02P3/04;F02P3/045;F02P3/05
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 馬景輝

相關專利申請的交叉引用

本專利申請是共同待定美國專利申請No.12/542,794的部分繼續申請，該美國專利申請的申請日為2009年8月18日，這些申請的所有教導和公開內容通過引用并入本文。?

技術領域

本發明總體上涉及用于使用火花塞的內燃機的點火系統，更具體地說，涉及用于使用火花塞的內燃機的點火系統，以及用于控制火花塞操作和檢查系統故障的控制系統。?

背景技術

通常，內燃機包括火花塞以及產生火花的點火電路，從而在發動機氣缸內點燃空氣-燃料混合物。有些發動機采用附連到旋轉飛輪的永磁體在充電線圈上產生電壓。在典型的電容性放電系統中，來自低電壓電池的電能被供給電力供應裝置，該電力供應裝置把該電能升壓為電容器上的較高電壓，該電容器為在火花塞的火花間隙上產生電火花提供所需的電壓。所述電容器將其能量傳送到點火線圈的初級繞組以及點火線圈的磁芯。從點火線圈次級繞組提取能量，直到電容器和磁芯沒有足夠的能量為止。在電感性系統中，從線圈初級側的低壓電池汲取能量。當線圈初級繞組中的電流中斷時，產生的反激(flyback)引發次級線圈的擊穿，通過次級繞組從點火線圈磁芯中提取能量。無論是在電容性放電還是電感性放電點火系統中，能量都是在時刻T₁通過點火線圈初級繞組的電流傳送給點火線圈的磁芯。在隨后的時刻T₂，從儲存在磁芯中的能量產生點火線圈次級電壓和電流。改變開路電壓(OCV)，電流幅值(CA)和火花持續時間(SD)這些次級線圈特性的能力都與線圈磁芯中儲存的能量的變化有關。但是，一旦能量已經存在于磁芯中，次級線圈的特性很大程度上就已經確定為?次級負載允許的任何狀態，在下次點火前不會變化。?

對于給定的電感性或電容性放電線圈的設計，OCV、CA和SD都與存儲的能量直接成正比。隨著儲存在磁芯中的能量增大，這三個值也增大。這些系統中最大的約束是開路電壓。該參數應當總是足夠大以可靠地引發火花。因此，需要給線圈施加的能量具有最小能量，從而可靠地產生火花。對于典型的電感性和電容性放電點火系統，OCV的數量級為25-40kV。這限制了CA和SD的可調節量，該可調節量的調節可通過施加調節能量實現。另外，CA和SD必須同時增大或同時減小。在傳統的電感性或電容性放電線圈設計中，這些參數不能獨立地調節。為了改進點火系統的整體響應，通常需要改進線圈設計。但是，通常，對于給定的線圈設計來說，對不同的發動機工況，OCV、CA和SD之間的關系無法被優化。?

作為電感性放電和電容性放電點火系統的替代品，一些發動機系統采用交流(AC)點火系統。在AC點火系統中，通常通過DC-AC逆變器產生交流電流。這種系統中可能采用的逆變器有若干種類型。例如，示例性的AC點火系統包括變壓器，該變壓器具有中心抽頭的初級線圈以及連接到火花塞的次級線圈。通過電容器向具有中心抽頭的初級線圈的多個繞組之一放電，在火花塞上會引發電弧。初級線圈的兩個端子都與開關或晶體管連接。開關可在接通和切斷之間切換從而改變初級線圈中電流的方向，以及由此改變次級線圈中電流的方向。可以按照有利于調節CA或SD時間段的方式實現這些開關的控制。?

但是，AC點火系統通常采用比電容性和電感性系統更多的功率半導體，例如開關和二極管。或者，可替換地，AC點火需要點火線圈具有多于兩個的繞組，例如是中心抽頭線圈初級的設置。通常，隨著線圈復雜性的減小，所使用的功率半導體增多，反之亦然。由于額外增多的元件和增大了的復雜性提供了更多可能發生故障的點，這使得AC點火系統成本變高，并且替在的可靠性降低。另外，許多AC點火系統不允許對次級線圈電流進行精確的實時控制，其中次級線圈電流決定了火花放電的特性。另外，許多AC點火系統不具有電路故障自診斷的功能或預測未來電路故障的功能。?

因此需要有一種交流點火系統，其可以采用比傳統交流點火系統更少的元件以更低成本制造，并且其可以使簡單的雙繞組點火線圈實現點火。還需要有一種點火系統，其允許比傳統電感性、電容性改電或交流點火系統實現?SD和CA更高程度的精確實時控制。另外，一種能發現電路故障或估測未來故障可能性的點火系統是很有用的。?

本發明的實施例提供了一種交流點火系統。本發明的這些和其他和優點，以及附加的創造性特征，將通過本發明下面的詳細說明變得更加明顯。?

發明內容