[发明专利]一种高频高能量火花放电点火装置

说明书

本发明公开了一种高频高能量火花放电点火装置，属于点燃式发动机技术领域。本发明包括低压车载电源、控制模块、高频放电模块、高能量补充模块和火花塞；低压车载电源提供整个系统的供电；控制模块包括高频放电控制模块和高能量补充模块的控制信号的逻辑调配，实现精确控制放电频率和放电时长；高频放电模块包括第一电容、第二电容和高压线圈，用于提供高频击穿电压；高压线圈第一输入端连接第一电容放电点火输出端，高压线圈第一输出端连接地线，高压线圈第二输入端连接高压线圈出极端，高压线圈第二输出端连接火花塞和高能量补充模块。本发明应用于点燃式发动机点火，提高了点火装置的能量，精确控制放电频率和放电时长。

技术领域

本发明涉及点燃式发动机技术领域，尤其涉及一种高频高能量火花放电点火装置。

背景技术

为进一步提高点燃式(汽油)发动机排放性能和经济性能，稀薄燃烧和废气再循环燃烧是未来发动机燃烧系统关键的技术方向。伴随燃烧极限的扩大，发动机出现部分燃烧甚至熄火现象，导致发动机燃烧稳定性下降严重。其次，稀薄燃烧和废气再循环燃烧往往通过增强燃烧室内部气流运动速度来加速火焰传播，因此给点火系统的效果带来比较严重的影响。

点火方式种类繁多，目前比较流行的点火方式包括晶体管放电点火(TransistorControlled ignition,TCI)，电容放电点火(Capacitor discharge igntion),微波点火(Microwave ignition)，激光点火(Laser ignition)等。但是就工程实际应用来讲，只有晶体管放电点火和电容放电点火可以稳定地提供点火源。

晶体管放电点火可以通过增长充电时间，优化线圈参数，提高充电电压等方法增加点火能量。电容放电点火则可以通过增加放电频率，提高充电电压等方法增加点火能量。但是，这两种点火系统依然存在各自的缺点和限制。对于晶体管放电点火，其充电时间长，很难实现真正意义的能量提高，同时无法实现单一循环内的多次放电点火。对于电容放电点火系统，其充电时间短，也无法提供较高的放电能量，不利于稀薄燃烧和废气再循环燃烧。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种高频高能火花放电点火装置，以解决上面的问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是点火装置的能量不足，放电时间可控性差，单次发动机循环的放电频次低的问题。解决这些问题是本发明的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种高频高能火花放电点火装置，包括低压车载电源、控制模块、高频放电模块、高能量补充模块和火花塞；其中，所述低压车载电源提供整个系统的供电；所述控制模块包括高频放电控制模块和高能量补充模块的控制信号的逻辑调配，实现精确控制放电频率和放电时长；所述高频放电模块包括第一电容、第二电容和高压线圈，用于提供高频击穿电压；所述高压线圈第一输入端连接所述第一电容放电点火输出端，所述高压线圈第一输出端连接地线，所述高压线圈第二输入端连接所述高压线圈出极端，所述高压线圈第二输出端连接所述火花塞和所述高能量补充模块。

进一步地，所述高频放电模块可放电10-20次每毫秒。

进一步地，所述高能量补充模块提供1000V-3000V直流电压，直接接通在所述火花塞两端。

进一步地，所述高能量补充模块包括高频升压模块、电流防反模块、第一MOS管芯片、第二MOS管芯片和第三MOS管芯片；所述高能量补充模块提供10-20kHz的高频控制响应，以匹配响应的高频放电过程。

进一步地，所述高能量补充模块通过所述电流防反模块、所述第一MOS管芯片、所述第二MOS管芯片和所述第三MOS管芯片对放电能量进行精确控制。

进一步地，所述电流防反模块包括第一高压二极管和第二高压二极管，所述第一高压二极管的负极连接所述高压线圈第二输出端，所述第二高压二极管的负极连接所述高能量补充模块输出端，第一高压二极管和第二高压二极管的正极共同连接到所述火花塞中心电极处。