[發明專利]一種發動機用一體化高能點火系統

有效

• 申請號: 201710566455.3
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107605636B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張奇;周煜;文斌;韓樹軍;杜發榮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02P5/145
• 分類號: F02P5/145;H01F38/12;H01F27/24;H01F27/245
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于發動機的一體化高能點火系統，既可用于活塞發動機也可用于渦輪噴氣發動機，主要包括輸入插座、驅動電路、點火功率開關器件、點火變壓器和升壓轉換電路以及輸出插座，上述部件集成在PCB板上；輸入插座和外部電源及控制信號相連，驅動電路、點火功率開關器件和點火變壓器相連；點火變壓器磁路設置了初始反向磁場偏置，點火變壓器次級和高壓輸出一體集成，輸出直接接火花塞，實現點火輸出。本發明的點火系統可以使初級充電電流增加，點火能量增加；點火功率開關器件擊穿鉗位電壓升高，放電延遲時間縮短；升壓變換升高充電電壓，充電時間縮短，點火循環周期縮短，點火持續時間長，顯著改善發動機燃燒性能，提高發動機性能指標。

技術領域

本發明屬于發動機點火系統相關技術領域，尤其是涉及發動機點火系統中的點火線圈及其驅動電路，一種既可用于活塞發動機點火系統也可用于渦輪噴氣發動機點火系統的一體化高能點火系統。

背景技術

發動機點火系統直接決定了發動機的起動和性能指標，屬于發動機的核心部件。當前的發動機點火系統主要包括兩種方式，一種是電容放電點火，一種是電感放電點火。其中，電容放電點火系統的優點是次級放電電流上升時間快，放電延遲時間短，即使火花塞帶有臟污也能迅速擊穿放電，特別適合要求良好起動性能的發動機中使用，比如高速小排量摩托車發動機以及渦輪噴氣發動機等。電容放電點火系統的缺點是放電持續時間短，不利于發動機燃燒性能改善，排放性能較差，不能較好的滿足當前的排放法規。電感放電點火系統則和電容放電點火系統基本相反，次級放電電流上升時間慢，放電延遲時間長，但放電持續時間長，對改善發動機燃燒非常有利。由于這個原因，電感放電點火系統在汽車上應用最為廣泛，基本上占絕對主導地位。當前，隨著汽車發動機缸內直噴技術以及航空活塞發動機航空重油的應用，對于高點火能量和長持續放電時間的點火系統需求更為強烈。因此，實現兩種放電點火系統的優點結合，得到一種既能提高點火能量，縮短放電延遲時間；又可增加放電持續時間，改善發動機混合氣燃燒性能的點火系統具有非常重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于發動機點火的一體化高能點火系統，結合了電容和電感放電點火方式的優點，點火能量大，點火持續時間長，在保證發動機點火可靠性的前提下，改善發動機燃燒，降低發動機排放。

本發明完整的技術方案包括：一種一體化高能點火系統，包括輸入插座、驅動電路、點火功率開關器件、點火變壓器、點火升壓系統、輸出插座與PCB板，其特征在于，所述的輸入插座、驅動電路、點火功率開關器件、點火變壓器、點火升壓系統、輸出插座集成于PCB板上，對外只有電源輸入接口、控制信號接口以及點火輸出接口；所述輸入插座連接外部電源及點火控制信號；所述驅動電路、點火功率開關器件、點火變壓器和點火升壓系統相連，實現功率放大和升壓變換；所述點火變壓器的次級和高壓輸出集成為一體，高壓輸出通過輸出插座直接接火花塞，實現點火輸出；

所述的點火升壓系統采用變頻升壓方式。

所述的點火升壓系統包括點火充電控制器，點火充電線圈，點火充電開關管，以及點火充電二極管和點火充電輸出電容，初級線圈中，點火充電控制器依次連接電源電壓，輸入端充電線圈和點火充電開關管，點火充電控制器檢測輸入電壓計算得到初級線圈通電時間后，通過輸出驅動脈沖到點火充電開關管實現對點火充電線圈的初級線圈充電；次級線圈中，點火充電二極管連接點火充電輸出電容，點火充電輸出電容的輸出電壓反饋給控制器，控制器計算初級線圈斷電后，次級線圈對點火充電輸出電容的放電時間，次級線圈通過點火充電二極管10進行放電，實現對點火充電輸出電容11的充電。

所述的點火充電輸出電容的目標控制電壓為48V。

所述的點火系統變壓器包括鐵芯、點火變壓器初級線圈和點火變壓器次級線圈，點火變壓器初級線圈產生點火變壓器正向充電磁場，所述的點火變壓器次級線圈所纏繞的鐵芯中設置有點火變壓器永磁體，點火變壓器次級線圈產生點火變壓器反向磁場。

所述變壓器匝數為1:40；所述永磁體為釤鈷永磁體。