[发明专利]电子电路和包括电子电路的电容器放电系统

说明书

本专利申请公开了一种用于控制内燃机的电容器放电点火系统(100)中的火花塞(SP1)的火花的电子电路(101)。电子电路(101)包括：点火线圈(110)，该点火线圈被布置成向火花塞(SP1)提供电流；点火电容器(C1)，该点火电容器被布置成能够向初级绕组(L1)供应能量；电压源(130)，该电压源被布置成能够向点火电容器(C1)和初级绕组(L1)中的至少一个供应能量；第一开关(SW1)，该第一开关连接到第一初级端子(TL1)和第一电源端子(TS1)；第二开关(SW2)，该第二开关连接到第二电容器端子(TC2)和第二电源端子(TS2)；以及第三开关(SW3)，该第三开关连接到第二电容器端子(TC2)和第一电源端子(TS1)。还公开了一种包括上述电子电路(101)的电容器放电点火系统(100)以及包括该电容器放电点火系统(100)的内燃机。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2020年12月22日提交的瑞典专利申请号2051548-2的权益，该瑞典专利申请通过引用以其整体并入文本。

技术领域

本专利申请的实施例涉及火花点火内燃机(SI-ICE)中的点火系统，例如电容器放电点火(CDI)系统等。这种内燃机的例子包括天然气和生物气动力发动机、氢动力发动机、汽油动力发动机、由酒精如甲醇或乙醇提供动力的发动机、由氨和其他适用于SI-ICE应用的燃料提供动力的发动机。特别地，公开了用于所述系统的电子电路和包括该电子电路的电容器放电点火系统以及包括这种电容器放电点火系统的内燃机。

背景技术

汽车点火系统在一个或多个火花塞的电极处产生高压放电以点燃压缩空气燃料混合物。当活塞位于气缸内的特定物理位置时，需要释放放电。此外，为了优化发动机性能、提高燃料经济性、最小化火花塞电极磨损以及减少污染排放，应当可以根据预定的放电曲线控制火花发生的时间和持续时间。

如图1所示，典型的CDI系统具有电容器C1作为能量存储装置。存储的能量为E＝C1*U²/2。当开关SW1断开并且开关SW4闭合时，由电压源V1向电容器C1供应电压U。当电容器C1已充电到预定电压U时，另一个开关SW4断开，并且当开关SW1闭合时，火花塞电极上的火花如下释放。变压器T连接到电容器C1，该电容器被布置成向火花塞SP1供应非常高的电压。在火花塞SP1上需要高电压来产生等离子体，即火花。为了获得高电压，在变压器的初级线圈L1上施加数百伏电压，该变压器将这些数百伏电压转换为高达约50kV，即，产生闪络、火花所需的高电压。

变压器初级线圈L1和电容器C1构成了频率为的所谓谐振电路。如果不是CDI系统的物理组件中存在能量损耗，谐振将无休止地持续。能量损耗产生热，从而减少向火花的能量输出。

图2示出了作为时间函数的电容器C1上的电压(参见实线)和通过初级线圈L1的电流(参见点线)。此外，曲线图(参见点划线)示出了作为时间函数的火花隙或火花塞电极上的电压。曲线图采用不同的比例和单位，以提高易读性。在时间t0，如图1所示的开关SW1断开，而同样如图1所示的另一个开关SW4闭合。在时间t1，开关SW1闭合并且另一个开关SW4断开以形成火花。当电容器上的电压降低时，通过初级线圈的电流开始并增加。通过初级线圈的增加的电流转换为次级线圈上的增加的电压。(电压)持续升高，直到火花塞电极两端的电压过高，以至于产生电击穿，从而在火花塞电极之间产生等离子体，即火花已经被点燃。由于由电容器C1和变压器T形成的谐振电路(已知是这种谐振电路)，火花的极性此后交替发生变化。最终，火花熄灭(未显示)。此外，图3示出了通过火花隙的电流(参见实线)和通过初级线圈的电流(参见点线)。时间t1与图2相同。