專利名稱：內燃機用點火系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機用點火系統(tǒng)，具體涉及一種經(jīng)濟的、有能力產生強力點火火花的內燃機用DC-CDI點火系統(tǒng)。
通常，用于內燃機尤其是用于摩托車的點火系統(tǒng)一般或者包括通常火花塞上產生的交流電壓產生AC火花的AC-CDI(交流電容放電點火)系統(tǒng)，或者包括通過火花塞上產生的DC電壓產生DC火花的DC-CDI(直流電容放點火)系統(tǒng)。AC-CDI系統(tǒng)產生的火花存在時間比DC-CDI系統(tǒng)產生的火花長兩倍，而前者的放電能量一般比后者大30％。然而，AC-CDI系統(tǒng)需用包括較昂貴的激勵線圈在內的電壓發(fā)生器。此外，根據(jù)AC-CDI系統(tǒng)，不論在低速范圍還是高速范圍內，加在一次線圈上的電壓將會下降。
另一方面，根據(jù)DC-CDI系統(tǒng)，與AC-CDI系統(tǒng)相反，它的電壓發(fā)生器不需配備昂貴的激勵線圈?，F(xiàn)參照圖3所描述基本電路在下面對此進行解釋。在板上電池BT的正端與點火線圈1的一次線圈1a之間有DC-CDI系統(tǒng)1。在此DC-CDI系統(tǒng)中，電池BT的正端接至DC-DC變換器2的變壓器一次線圈2a，以及正常偏置的二極管D1和第一電容C1串連起來并按此順序接在DC-DC變換器2的變壓器二次線圈2b與點火線圈1的一次線圈1a之間。點火線圈1的二次線圈1b接至火花塞3。
在二極管D1和第一電容C1之間接有可控硅SCR1，用于選擇性地將電流在正常方向內將電流導通至接地點，充電/點火控制電路4向可控硅的門提供控制信號。二極管D3按正常方向自第一電容C1與點火線圈1的一次線圈1a之間的結點接至接地點。
根據(jù)此常規(guī)DC-CDI系統(tǒng)1，當可控硅SCR1關斷時對第一電容C1充電。在產生點火火花的時刻由充電/點火控制電路4提供的控制信號將可控硅SCR1導通，來自第一電容C1的放電電流流經(jīng)一次線圈1a和可控硅SCR1，結果在一次線圈1a兩端產生的電壓在點火線圈1的二次線圈1b中得到加強，因而在火花塞3產生點火火花。當可控硅SCR1關斷時，第一電容C1又重新充電。因此當可控硅SC1R1關斷和導通時，電容C1分別充電和放電。
由于此常規(guī)DC-CDI系統(tǒng)并不需用激勵線圈，它并不昂貴，并在高速和低速兩個范圍內都可獲得高電壓，因為不管內燃機轉速大小，DC-DC變換器的輸出電壓是恒定的。然而當為了減小變換器尺寸而將20至100KHz范圍的高頻用于DC-DC變換器時，由于一次線圈1a的電感，用于將電容C1充電的電流在流經(jīng)點火線圈的一次線圈1a時產生100V數(shù)量級的電動勢，而此電動勢阻止將第一電容C1充電的電流流通。因此，在將電容C1充電至預定電壓時出現(xiàn)時間延遲，而這不但減低系統(tǒng)效率，而且甚至會在電容C1放電之前來不及將電容C1充分充電。
還有，在點火線圈1的一次線圈1a兩端產生的電壓會在二次線圈1b中產生不必要的高電壓，因而會在錯誤時刻從火花塞產生火花。為避免此問題，一般將二極管D3與一次線圈1a并連，以阻止充電電流流經(jīng)一次線圈1a。其結果是，當電容放電時，電流只在一個方向內流動，因而產生DC電火花。因此常規(guī)AC-CDI和DC-CDI系統(tǒng)具有不同優(yōu)缺點，所以希望提供一個能將兩類點火系統(tǒng)的優(yōu)點結合起來的點火系統(tǒng)。
考慮到現(xiàn)有技術中的這些問題，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種能快速而有效地將電容充電以產生點火火花的內燃機用點火系統(tǒng)，以便即使在高速范圍內也能產生強力的點火火花并將點火系統(tǒng)的功率消耗減至最小。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種能產生高能量和長持續(xù)時間的強力點火火花的內燃機用點火系統(tǒng)。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種能產生強力點火火花而制造經(jīng)濟的內燃機用點火系統(tǒng)。
本發(fā)明的這些和其它目的可由一種內燃機用點火系統(tǒng)實現(xiàn)，該點火系統(tǒng)包括一個接在DC電源與點火線圈的一次線圈之間的第一電容；一個用于根據(jù)與機器的旋轉時序對應的控制信號選擇性地將DC電源與第一電容間的結點接地，從而將第一電容充電和使第一電容向一次線圈放電的第一開關元件；接至DC電源與第一電容間的結點從而在第一電容放電時在第一電容與一次線圈間產生共振條件的共振裝置；以及與一次線圈并連用于在第一電容充電時將一次線圈旁路的充電電流導通裝置。該充電電流導通裝置一般包括類似可控硅晶體管的第二開關元件，由控制信號或第二電容選擇性地加以導通。
因此，當用第一開關元件對第一電容充電時，充電電流可流經(jīng)充電電流導通裝置，而不通過一次線圈，因而避免產生不恰當?shù)碾娀?。當?shù)谝浑娙莘烹姇r，通過關斷充電電流導通裝置，可將放電電流導通流經(jīng)點火線圈的一次線圈以便在火花塞處產生電弧。通過將電流導通自一次線圈流向與共振裝置一起的第一電容，可在一次線圈與第一電容之間產生共振條件，因此在火花塞處產生AC電火花。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，第一開關元件包括一個可控硅，及共振裝置包括一個與可控硅并連以提供導通路徑的二極管，該導通路徑在極性上與可控硅所提供路徑相反，從而使電流能自由地在兩個方向內流經(jīng)第一電容和點火線圈的一次線圈，因此基本上可維持共振條件而對電流的流通無任何阻擋。
現(xiàn)參照附圖在下面對本發(fā)明加以描述，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的內燃機用點火系統(tǒng)第一實施例主要部分的電路圖；圖2是類似于圖1用于顯示本發(fā)明第二實施例的視圖；以及圖3是類似于圖1用于顯示常規(guī)內燃機用點火系統(tǒng)的視圖。
圖1是使用本發(fā)明的摩托車內燃機用點火系統(tǒng)主要部分的電路圖。圖中與圖3中所描述現(xiàn)有技術相對應的部件用相同數(shù)字標出而不再重復描述。在這個點火火花電壓發(fā)生電路5中，在DC-DC變換器2的變壓器二次線圈2b與點火線圈1的一次線圈1a之間接有二極管D1和第一電容C1，及一個第一可控硅SCR1接至二極管D1與第一電容C1之間的結點，這和常規(guī)電路類似。
用作共振裝置的二極管D2接至二極管D1與第一電容C1間的結點，與第一可控硅SCR1并連，其方向是將電流導通至該結點。第一電容C1的放電電流最初自第一電容C1流經(jīng)第一可控硅SCR1及地線流向一次線圈1a，如圖1中箭頭A所示，然后由于第一電容和點火線圈1的一次線圈1a所產生的共振條件，放電電流如箭頭B所示往回流動。由于提供了二極管D2，此回向電流可通過二極管D2導通。第一電容C1與一次線圈1a所產生的共振條件因此可維持下去。將二極管D2的陰極如虛線所示連至二極管D1的陽極，也能產生類似操作。
用作第二開關元件的第二可控硅SCR2接至第一電容C1與一次線圈1a間的結點，以代替常規(guī)點火系統(tǒng)中的二極管D3，以便選擇性地讓電流自該結點流向地線。當?shù)谝浑娙軨1充電時，第二可控硅SCR2導通以便讓充電電流如圖中箭頭C所示方向流動，防止充電電流通過一次線圈1a。
加至兩個可控硅SCR1和SCR2的門上的控制信號由充電/點火控制電路4根據(jù)機器轉速、機器輸出軸角位置和所需提前角度產生出來?？刂菩盘栐O計如下當需在火花塞3產生點火火花時，第一可控硅SCR1導通而第二可控硅SCR2關斷。相類似，當需向第一電容C1提供充電電流時，第一可控硅SCR1關斷而第二可控硅SCR2導通。
根據(jù)本點火電路，當將第一可控硅SCR1關斷和第二可控硅SCR2導通時，如箭頭C所示產生的充電電流將第一電容C1充電。在此時刻，由于充電電流流往第二可控硅SCR2，因此即使為了減小尺寸DC-DC變換器2使用20至200KHz數(shù)量級的高頻，在一次線圈1a中也實際上沒有電流，就有可能不受電動勢的阻礙而能快速地將第一電容C1充電。換言之，有可能避免不然會由一次線圈1a中產生的電動勢造成的電容充電不充分和產生不恰當?shù)碾娀　?br> 當在火花塞3產生電弧時，通過導通第一可控硅SCR1和關斷第二可控硅SCR2，第一電容C1的放電電流箭頭A所示方向流通。在此時刻，由于第一可控硅SCR1只在如箭頭A所示方向內導通電流而反方向的電流由二極管1D2導通，因此在一次線圈1a與第一電容C1之間的共振條件得以保持。因此，與跨越火花塞3的交流電壓有關的AC電弧得以產生，同時能獲得高能量和長持續(xù)時間的電氣放電。
雖然上面描述的實施例中可控硅用作第二開關裝置，但其它裝置只要能根據(jù)控制信號導通和關斷從而選擇性地導通充電電流，都可使用。例如，能完成高速開關操作的晶體管也可使用。
圖2顯示本發(fā)明的第二實施例，其中與前面實施例的部件相對應的部件用相同數(shù)字標出而不重復描述。在第二實施例中，使用第二電容C2以代替前面實施例中的第二可控硅SCR2。第二實施例基本上可得到與第一實施例相同的結果。
更具體說，與點火線圈1的一次線圈1a并連的第二電容C2讓由DC-DC變換器2提供的20至200KHz交流旁路而不經(jīng)點火線圈1的一次線圈1a而用作第二電容C2的充電電流，從而避免在點火線圈1中產生電動勢。當DC-DC變換器所產生交流切斷時(或處于低電平時)，電容C2中所存儲電荷緩慢地經(jīng)過點火線圈1的一次線圈1a(箭頭B)放電。換言之，通過使用第二電容C2將流經(jīng)點火線圈1的一次線圈1a的電流平滑化，避免在點火線圈1中產生電動勢。
根據(jù)本發(fā)明的廣泛概念，雖然在以上描述過的實施例中第二可控硅SCR2和第二電容C2是分別、單獨地使用的，但有可能將它們互相并連在一起使用。而在這種情況下，上述實施例的結果和優(yōu)點也就更為有效。在這種情況下，第二電容C2的容量和/或第二可控硅SCR2的最大電流額定值可以減小。
因此，本發(fā)明所提供的DC-CDI系統(tǒng)能在高速和低速兩個范圍內都產生高電壓電弧。第一電容是產生必要的輸出電壓的主要部件，通過將第一電容的充電電流導通流經(jīng)第二開關元件，即可避免在點火線圈中產生不然會產生的電動勢，而該電動勢會引起電容的充電不足和產生不恰當?shù)碾娀?。由于可使用第一電容和一次線圈產生共振條件，從而產生AC電弧，就可不用任何激勵線圈而得到高能量和長持續(xù)時間的電弧，因此在產生強力火花的同時減少點火系統(tǒng)的費用。不用第二開關元件而用第二電容也可獲得類似結果。
雖然本發(fā)明是用它的最佳實施例進行描述的，但很明顯熟悉技術的人可在不背離所附權利要求書闡明的本發(fā)明范圍的條件下進行變動和修改。
權利要求
1.一種內燃機用點火系統(tǒng)，包括一個接在DC電源(BT)與點火線圈(1)的一次線圈之間的第一電容(C1)；一個第一開關元件(SCR1)，用于根據(jù)與機器的旋轉時序對應的控制信號選擇性地將DC電源與第一電容之間的結點接地，從而將第一電容充電和使第一電容向一次線圈放電；接至DC電源與第一電容間的結點的共振裝置(D2)，用于在第一電容放電時在第一電容與一次線圈間產生共振條件；以及與一次線圈并連用于在第一電容充電時將一次線圈旁路的充電電流導通裝置(SCR2，C2)。
2.根據(jù)權利要求1的內燃機用點火系統(tǒng)，其中充電電流導通裝置包括一個由控制信號選擇性地導通的第二開關元件(SCR2)。
3.根據(jù)權利要求1的內燃機用點火系統(tǒng)，其中充電電流導通裝置包括一個第二電容(C2)。
4.根據(jù)權利要求1的內燃機用點火系統(tǒng)，其中第一開關元件包括一個可控硅(SCR1)。
5.根據(jù)權利要求1的內燃機用點火系統(tǒng)，其中共振裝置包括一個與可控硅并連的二極管(D2)，所述二極管提供一條在極性上與可控硅(SCR1)所提供導通路徑相反的路徑。
全文摘要
能產生高能量和長持續(xù)時間的電弧的內燃機用點火系統(tǒng)。一個第一電容(C1)接于DC-DC變換器(2)的變壓器二次線圈(2b)與點火線圈(1)的一次線圈(1a)之間，以及一個第一可控硅(SCR1)接至第二線圈(2b)與第一電容(C1)之間的結點以便選擇性地將此結點接地。一個二極管(D2)用于將電流導自一次線圈(1a)經(jīng)過地線流至第一電容(C1)，以及第二可控硅(SCR2)與一次線圈(1a)并連，用于在需要時向第一電容提供充電電流。
文檔編號F02P3/04GK1140236SQ9610317
公開日1997年1月15日 申請日期1996年3月22日 優(yōu)先權日1995年3月28日
發(fā)明者野末裕, 梁瀨淳志 申請人:株式會社三葉電機制作所