[發明專利]一種自適應高能點火系統

無效

• 申請號: 201210524916.8
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN102979656A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 朱一驍;單熠君;翁博文;曾慶喜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02P3/08
• 分類號: F02P3/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種自適應高能點火系統，屬于發動機點火系統技術領域。

背景技術

?在當今能源與環保問題日趨國際化的大背景下，傳統內燃機的高能耗、低效率、多污染的缺陷日益凸顯，如何提高燃燒效率和動力性能成為發動機研發關注的焦點。相比于傳統的發動機點火方式，高能點火擁有較高的優勢和更為廣闊的發展前景。高能點火通過提高點火能量來提高燃燒速率和完善度，從而達到綜合改善內燃機性能的目的，其對于多變工況的適應能力及其對提高輸出效率的貢獻都非常可觀。在能源緊張的當今世界，實現高能點火的廣泛應用成為一種趨勢；同時，發動機在冷啟動的過程中需要對缸體進行預熱、帶動起動機旋轉、啟動高能點火系統。這些設備的供電都來自于同一組蓄電池，需要蓄電池在短時間內提供更大的功率輸出，這必然要增大蓄電池的體積和重量，不利于發動機的重量減輕。

發明內容

?本發明提出了一種自適應高能點火系統，在不增大體積和重量的情況下，實現發動機電源升壓400W小功率升壓電路部分的短時間、高電壓、大功率輸出方法。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種自適應高能點火系統，包括蓄電池、400W小功率升壓電路、能量緩沖器、能量緩沖器保護電路、緩沖器能量測量電路和系統控制CPU，其中，蓄電池、400W小功率升壓電路和能量緩沖器順序連接，能量緩沖器保護電路、能量緩沖器和緩沖器能量測量電路順序連接，緩沖器能量測量電路、系統控制CPU和400W小功率升壓電路順序連接。

本發明的有益效果如下：

1、在超級過載部分，使用電容儲能式的“能量緩沖器”。通過電容器的儲能，使得在輸出的時候，輸出能量比相同供電條件下的其他點火方式得到顯著提高，實現了過載的要求。

2、在低電壓下，本系統實現了多次高能點火，相較于傳統CDI（即電容放電式)點火有顯著優越性；同時，高能點火的多次數，相較于傳統電感點火有顯著優越性。

3、本系統可靠性強、穩定性高，抗干擾能力良好，散熱良好。

附圖說明

圖1?系統的總體結構框圖。

圖2?400W小功率升壓電路原理圖。

圖3?Boost變換器電路圖。

圖4（a）Boost變換器充電過程電路圖；圖4(b)?Boost變換器放電過程電路圖。

圖5(a)?Boost電路輸入電壓激勵圖；圖5(b)?Boost電路輸出電壓響應圖。

圖6?能量緩沖器的原理圖。

圖?7?電容充電時等效電路圖。

圖8?初級放電原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明創造做進一步詳細說明。

系統的總體結構如圖1所示。蓄電池提供的電壓通過一個400W小功率升壓電路將高電壓能量“壓入”后續的“能量緩沖器”；“能量緩沖器”中高電壓能量被間歇性釋放出來，使得輸出功率達到1200W；能量緩沖器保護電路負責保護能量緩沖器不被后續的高壓干擾擊穿；緩沖器能量測量電路負責對“能量緩沖器”中的能量進行量化測量；系統控制CPU負責對整個電路進行協調控制。

400W小功率升壓電路部分采用的是基于芯片UC3843的Boost升壓電路。在所有的直流轉換方法中，這種技術提供最高的電源轉換效率。相較于線性穩壓器和電荷拓撲，400W小功率升壓電路能在更寬廣的負載范圍內提供高效率，高的電源轉換效率可將散熱問題減至最少。能量損失較少，也可進而延長產品的工作時間。400W小功率升壓電路的原理圖如圖2示，包括12V電源、芯片UC3843、Boost變化器電路以及一些必要的保護電路的元件。

Boost變換器是一種開關直流升壓電路，輸出電壓比輸入電壓高，基本電路見圖3。假定開關（三極管或者MOS管）已經斷開很長時間，所有的元件處于理想狀態，電容電壓等于輸入電壓，以充電和放電兩個過程分析該電路。

?充電過程??在充電過程中，開關閉合（三極管導通），開關（三極管）處用導線代替，等效電路見圖4(a)。這時，輸入電流流過電感。

二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，因此電感上的電流以一定的比率線性增加，該比率與電感大小有關。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。