[发明专利]多充电点火系统及其控制方法

说明书

多充电点火系统及其控制方法。一种多充电点火系统，该多充电点火系统包括火花塞控制单元，该火花塞控制单元适于控制至少两个线圈级，以使所述线圈级连续通电和断电，来向火花塞提供电流，所述两个线圈级包括：第一变压器(T1)，该第一变压器包括电感耦合至第一次级绕组(L2)的第一初级绕组(L1)；第二变压器(T2)，该第二变压器包括电感耦合至第二次级绕组(L4)的第二初级绕组(L3)；其特征在于，该多充电点火系统包括：第一开关装置M2，该第一开关装置M2位于所述第一初级绕组的高端侧与所述第二初级绕组的高端侧之间；以及第二开关装置M3，该第二开关装置M3位于所述第一初级绕组的低侧与所述第二初级绕组的高侧之间。

技术领域

本发明涉及控制火花塞的点火系统和方法。其对适于提供连续火花的系统(如多火花塞点火系统)具有特定但非唯一的应用。

背景技术

已经开发出使用非常稀薄的空气燃料混合物的点火发动机，即，具有较高的空气组成以减少燃料消耗和排放。为了提供安全的点火，必需有高能点火源。现有技术系统通常使用大的、高能量的、单个火花点火线圈，其火花持续时间和能量输出有限。为了克服这个限制并且还为了减小点火系统的尺寸，已经开发了多充电(multi-charge)点火系统。多充电系统产生快速的单个火花序列，使得输出是一个很长的准连续火花。多充电点火方法的缺点是在再充电时段期间火花被中断，这具有负面影响，在燃烧室中存在高湍流时特别明显。例如，这可以导致不点火，从而导致更高的燃料消耗和更高的排放。

在欧洲专利EP2325476中描述了一种改进的多充电系统，该专利公开了这样一种多充电点火系统，即，该系统没有这些负面影响的并且至少部分地在大范围的燃烧电压(burn voltage)上产生连续点火火花，向火花塞提供可调能量并提供可以自由选择的点火燃烧时间。

当前系统的一个缺点是初始充电时的初级电流峰值较高。该电流峰值是不需要的，其会产生更高的铜损、更高的EMC排放，并且充当车辆的车载发电(发电机/电池)的更高负载。最小化高初级电流峰值的一种选择是位于点火线圈前方的DC/DC转换器(例如，48V)。然而，这引入了额外的成本。

本发明的目的是在不使用DC/DC转换器的情况下使高初级电流峰值最小化。

发明内容

在一个方面，提供了一种多充电点火系统，该多充电点火系统包括：火花塞控制单元，该火花塞控制单元适于控制至少两个线圈级，以便使所述线圈级依次通电和断电，来向火花塞提供电流，所述两个线圈级包括第一变压器(T1)，该第一变压器包括电感耦合至第一次级绕组(L2)的第一初级绕组(L1)；第二变压器(T2)，该第二变压器包括电感耦合至第二次级绕组(L4)的第二初级绕组(L3)；其特征在于，该多充电点火系统包括：第一开关装置M2，该第一开关装置M2位于所述第一初级绕组的高端侧与所述第二初级绕组的高端侧之间；以及第二开关装置M3，该第二开关装置M3位于所述第一初级绕组的低侧与所述第二初级绕组的高侧之间。

所述系统可以包括降压转换器级，该降压转换器级位于所述控制单元与线圈级之间，所述降压转换器包括第三开关(M1)和二极管(D3)，所述控制单元能够控制所述第三开关以选择性地向所述线圈级供电。

所述系统可以包括由所述控制单元控制的第四开关Q1和第五开关Q2，所述第四开关和所述第五开关分别将所述第一初级绕组的低侧连接至地。

所述控制单元能够通过同时接通和断开两个所述对应的第四和第五开关(Q1、Q2)以使初级绕组(L1、L3)同时通电和断电，从而通过顺序地接通和断开两个对应开关(Q1、Q2)以使初级绕组(L1、L3)顺序地通电和断电，来保持连续点火。

针对多充电点火周期，在所述第一级的所述初级线圈的初始通电/坡升(ramp-up)阶段期间，所述控制单元可以适于闭合所述第二开关M3并打开所述第一开关M2，以便将两级的初级线圈串联连接。

所述第一开关和所述第二开关可以设置有来自所述控制单元的控制线路。