用于内燃机的电子点火系统技术方案

描述了一种用于内燃机的电子点火系统(15)。该系统包括线圈(2)，线圈(2)具有初级绕组(2.1)和连接到火花塞(3)的次级绕组(2.2)，初级绕组(2.1)具有第一端子和第二端子。该系统进一步包括高压开关(4)，串联连接到初级绕组并具有控制端(I4c)，该控制端承载控制高压开关的打开或关闭的控制信号(S_ctr1)；包括第一开关(10‑1)，插入在电池电压(V_batt)和初级绕组的第一端子之间并具有第一驱动端子(I1c)，该第一驱动端子承载控制第一开关的打开或关闭的第一驱动信号(S1_drv)；包括第二开关(10‑2)，插入在初级绕组的第一端子和参考电压之间并具有第二驱动端子(I2c)，该第二驱动端子承载控制第二开关的打开或关闭的第二驱动信号(S2_drv)；第三开关(10‑3)，插入在初级绕组的第二端子和参考电压之间并具有第三驱动端子(I3c)，该第三驱动端子承载控制所述第三开关的打开或关闭的第三驱动信号(S3_drv)；以及包括驱动单元(5)。驱动单元被配置为，在从初级绕组的能量的充电阶段(T_chg)，用于产生具有关闭高压开关(4)的值的控制信号(S_ctr1)并产生具有关闭第一开关(10‑1)的值的第一驱动信号(S1_drv)，用于产生具有打开第二开关(10‑2)的值的第二驱动信号(S2_drv)，产生具有打开第三个开关(10‑3)的值的第三驱动信号(S3_drv)。驱动单元被进一步配置为，在从初级绕组到次级绕组的能量的转移阶段(T_tr)期间，用于产生(t2)具有打开高压开关(4)的值的控制信号(S_ctr1)，并且产生(t3)具有打开第一开关(10‑1)的值的第一驱动信号(S1_drv)。驱动单元被进一步配置为，在能量转移阶段之后的电离电流的测量阶段(T_ion)期间，用于产生具有打开高压开关(4)的值的控制信号，用于产生具有打开所述第一开关(10‑1)的值的第一驱动信号，产生(t4)具有关闭所述第二开关(10‑2)的值的第二驱动信号并且产生(t5)具有关闭所述第三开关(10‑3)的第三驱动信号。

Electronic ignition system for internal combustion engines

An electronic ignition system (15) for an internal combustion engine is described. The system includes a coil (2), the coil (2) has a primary winding (2.1) and a secondary winding (2.2) connected to the spark plug (3), and the primary winding (2.1) has the first terminal and the second terminal. The system further includes a high voltage switch (4), the series connected to the primary winding and has a control terminal (I4c), and the control end bearing to open or close the control signal to control the high voltage switch comprises a first switch (S_ctr1); (10 1), insert the battery voltage (V_batt) is the first drive between the terminal and the primary the winding and the first terminal (I1c), the first driving signal of the first drive terminal carrying control of the first switch to open or close the switch (S1_drv); including second (10 2), inserted in the primary winding of the first terminal and the reference voltage and having a second drive terminal (I2c), the second drive terminal bearing open or close the second drive signal to control the second switches (S2_drv); the third switch (10 3), inserted between the primary winding of the second terminal and the reference voltage and has third drive terminal (I3c), the third driving end A third drive signal (S3_drv), which controls the opening or closing of the third switch, and including the driving unit (5). The drive unit is configured in the stage of the primary winding from the charging energy (T_chg), is used to generate closed high voltage switch (4) control signal value (S_ctr1) and has closed the first switch (10 1) the value of the first driving signal (S1_drv), is used to produce with second open switch (10 2) value of the second drive signal (S2_drv), has opened third switches (10 3) value of the third drive signal (S3_drv). The driving unit is further configured to transfer from the primary winding to the stage in the secondary winding of energy (T_tr), (T2) has opened for the generation of high voltage switch (4) control signal value (S_ctr1), and (T3) has opened the first switch (10 1) the value of the first drive signal (S1_drv). The driving unit is further configured to measure the ionization current in phase after phase of the energy transfer (T_ion), used to generate high voltage switch with open (4) value of the control signal is used to generate the first open switch (10 1) the value of the first driving signal generation (T4) has closed the second switch (10 2) of the second values of the drive signal and generates (T5) has closed the third switch (10 3) of the third driving signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的电子点火系统
本专利技术总体上涉及一种用于内燃机的电子点火系统，诸如机动车的发动机。更具体地，本专利技术涉及一种电子点火系统，该电子点火系统对电离电流进行读数，以便测量表示发动机气缸的内部混合空气燃料燃烧过程的参数。
技术介绍
用于机动车的现代内燃机配备有用于分析内燃处理的系统，以便使发动机本身的效率和性能最大化。已知电离电流的测量用于获得表示直接来自燃烧室的混合空气燃料的燃烧过程的参数的信息。具体而言，火花塞被用作离子传感器(通常类型为CHO+、H3O+、C3H3+、NO2+)，其在火花塞的电极之间的火花已经产生且混合空气燃料的燃烧已经进行之后在燃烧室中产生。因此，通过向火花塞的电极施加电位差并且通过测量通过在燃烧室中产生的离子产生的电流来产生电离电流。通过电离电流的测量，可以检测到燃烧室内部的压力值的振荡的存在(称为“爆震”振动)，这可能损坏发动机机头：因此有必要实时检测所述振荡，并及时执行适当的动作，以防止发动机损坏。电离电流的读取路径由于存在具有非常高的值的次级绕组的电感而具有高的阻抗值：这使得电离电流的值的读取很困难，因为其振幅值非常小。美国专利公开号2002/0050823-A1公开了一种具有用于测量电离电流的装置的点火系统。该点火系统包括一个开关(参见图1中的S1)，该开关在测量电离电流的时间长度期间具有使初级绕组L1的两个端子彼此短路的功能。申请人已经观察到，该现有技术具有以下缺点：-在线圈1的操作期间，MOSFETS1的二极管进入导通状态，从而妨碍了其正常工作；-将通过二次绕组的电流值设置为零所需的时间可能太长，从而导致检测“爆震”振动的延迟；-如果存在多个火花塞(通常有四个)，则对于每个线圈，需要连接到相应火花塞的开关。
技术实现思路
本专利技术涉及如在所附权利要求1及其从属权利要求2至8公开的优选实施例中所限定的用于内燃机的电子点火系统。申请人已经认识到，根据本专利技术的电子点火系统具有以下优点：-在读取电离电流的阶段期间，它有效且可靠地降低了次级绕组的电感，从而提高了可用于读取电离电流的信号的振幅；-它允许上移次级绕组的动态频率极限；-它允许在产生火花结束时消散次级绕组上的剩余能量，从而降低了火花产生结束时的噪声并改善了电离电流的读数；-它减少了将通过次级绕组的电流值置零和测量电离电流所需的时间，从而允许容易检测“爆震”振动的存在；-在存在多于一个火花塞的情况下，它减少了使用的电子组件的数量。本专利技术的另一个目的是如所附权利要求9所限定的控制线圈的电子装置。本专利技术的另一个目的是如所附权利要求10所限定的用于控制内燃机的电子点火的方法。本专利技术的另一个目的是如所附权利要求11所限定的计算机程序。附图说明本专利技术的进一步的特征和优点将从以下描述中变得更加明显，该描述遵循在附图中以举例的方式提供优选实施例及其变体，其中：-图1A示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的处于将能量充入初级绕组的充电阶段期间的用于内燃机的电子点火系统；-图1B示意性地示出了根据本专利技术实施例的处于从初级绕组到次级绕组的能量转移的初始阶段期间的电子点火系统；-图2A至图2B示意性地示出了根据本专利技术的实施例的处于从初级绕组到次级绕组的能量转移阶段的两个后续配置期间的电子点火系统；-图3示意性地示出了根据本专利技术实施例的处于电离电流的测量阶段期间的电子点火系统；-图4示意性地示出了根据本专利技术实施例的处于点火周期期间的电子点火系统中产生的信号的可能趋势。具体实施方式应当注意的是，在下面的描述中，相同或类似的框、组件或模块在附图中用相同的附图标记表示，即使它们在本专利技术的不同实施例中示出。参考图1，其示出了根据本专利技术实施例的用于内燃机的电子点火系统15。电子点火系统15可安装在诸如例如汽车、摩托车或卡车的任何机动车上。点火系统15包括：-点火线圈2；-火花塞3；-控制装置1；-处理单元20。处理单元20被定位成充分远离内燃机的头部，以免受点火线圈2的高工作温度的影响。处理单元20是通常由“电子控制单元”指示的单个组件。而控制装置1和线圈2定位在发动机头部附近，并被设计成能容忍发动机头部的高工作温度。火花塞3连接到点火线圈2的次级绕组2-2。具体而言，火花塞3包括连接到次级绕组2-2的第一电极，并且包括连接到接地参考电压的第二电极。火花塞3具有在其电极的端部产生火花的功能，并且火花允许燃烧包含在内燃机的气缸中的混合空气燃料。点火系统15根据三个操作阶段操作：-充电阶段，其中，通过以增加的趋势流过初级绕组2-1的初级电流I_pr，向初级绕组2-1充入能量；-能量转移阶段，其中，执行从初级绕组2-1到次级绕组2-2的能量转移，从而在火花塞3的电极上产生火花，并因此使内燃机的气缸内的混合空气/燃料燃烧；-电离电流的测量阶段，其中，执行电离电流I_ion的读取。电离电流的测量阶段进一步包括化学阶段和随后的热阶段。控制装置1包括：-驱动单元5；-高压开关4；第一开关10-1；-第二开关10-2；-第三开关10-3；-电流测量电路6；优选地，控制装置1是封装在壳体中的单个组件。点火线圈2具有初级绕组2-1、次级绕组2-2和用于将初级绕组2-1与次级绕组2-2感应耦合的磁芯2-3。初级绕组2-1包括连接到第一开关10-1和第二开关10-2的第一端子；初级绕组2-1进一步包括连接到第三开关10-3和高压开关4并适于产生初级电压V_pr的第二端子。此外，在下文中，“初级绕组2-1的端部的电压降”将表示初级绕组2-1的第一端子和第二端子之间的电位差。次级绕组2-2连接到火花塞3；具体而言，次级绕组2-2包括连接到火花塞3的第一电极并适于产生次级电压V_sec的第一端子，并且其包括通过电流测量电路6连接到接地参考电压的第二端子。在下文中，“初级电流”l_pr将用于表示流过初级绕组2-1的电流，并且“次级电流”I_sec将用于表示在从初级绕组2-1到次级绕组2-2的能量转移阶段期间流过次级绕组2-2的电流。高压开关4串联连接到初级绕组2.1。具体而言，高压开关4包括连接到初级绕组2.1的第二端子并连接到第三开关10-3的第一端子I4i，包括连接到接地参考电压的第二端子I4o，并且包括连接到驱动单元5的控制端I4c。高压开关4可根据在控制端I4c上接收到的控制信号S_ctr1的值在关闭位置和打开位置之间切换。优选地，高压开关4由IGBT型晶体管(绝缘栅双极晶体管)实现，其具有与端子I4i重合的集电极端子，具有与端子I4o重合的发射极端子，并具有与端子I4c重合的栅极端；因此，在这种情况下，初级电压V_pr等于IGBT晶体管4的集电极端子的电压。具体而言，IGBT晶体管4在其关闭时在饱和区域中操作，并且在打开时在截止区域操作。IGBT晶体管4以高于200V的电压值操作。可替代地，高压开关4可用场效应晶体管(MOSFET，JFET)或两个双极结晶体管(BJT)来实现。第二开关10-2和第三开关10-3的组合具有在能量转移阶段结束时执行将初级绕组2-1的端子连接到基准电压V_ref(例如，接地参考电压)的功能，这将在后面更详细地解释。第一开关10-1具有在存在从电池电压V_batt到初级绕组2-1的高电流峰值的情况下保护点火系统15的功能：在这种情况下，驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的电子点火系统(15)，所述系统包括：‑线圈(2)，具有：具有第一端子和第二端子的初级绕组(2.1)；连接到火花塞(3)的次级绕组(2.2)；‑高压开关(4)，串联连接到所述初级绕组并具有控制端(I4c)，所述控制端承载控制所述高压开关的打开或关闭的信号(S_ctr1)；‑第一开关(10‑1)，插入在电池电压(V_batt)和所述初级绕组的第一端子之间并具有第一驱动端子(I1c)，所述第一驱动端子承载控制所述第一开关的打开或关闭的第一驱动信号(S1_drv)；‑第二开关(10‑2)，插入在所述初级绕组的所述第一端子和参考电压之间并具有第二驱动端子(I2c)，所述第二驱动端子承载控制所述第二开关的打开或关闭的第二驱动信号(S2_drv)；‑第三开关(10‑3)，插入在所述初级绕组的所述第二端子和所述参考电压之间并具有第三驱动端子(I3c)，所述第三驱动端子承载控制所述第三开关的打开或关闭的第三驱动信号(S3_drv)；‑驱动单元(5)，被配置为，在将能量充入到所述初级绕组的充电阶段(T_chg)：产生具有关闭所述高压开关(4)的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生具有关闭所述第一开关(10‑1)的值的所述第一驱动信号(S1_drv)；产生具有打开所述第二开关(10‑2)的值的所述第二驱动信号(S2_drv)；产生具有打开所述第三开关(10‑3)的值的所述第三驱动信号(S3_drv)；其中，所述驱动单元被进一步配置为，在从所述初级绕组到所述次级绕组的能量的转移阶段(T_tr)：产生(t2)具有打开所述高压开关(4)的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生(t3)具有打开所述第一开关(10‑1)的值的所述第一驱动信号(S1_drv)；其中，所述驱动单元被进一步配置为，在所述能量转移阶段之后的电离电流的测量阶段(T_ion)：产生具有打开所述高压开关(4)的值的所述控制信号；产生具有打开所述第一开关(10‑1)的值的所述第一驱动信号；产生(t4)具有关闭所述第二开关(10‑2)的值的所述第二驱动信号；产生(t5)具有关闭所述第三开关(10‑3)的值的所述第三驱动信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.14 IT MI2015A0006801.一种用于内燃机的电子点火系统(15)，所述系统包括：-线圈(2)，具有：具有第一端子和第二端子的初级绕组(2.1)；连接到火花塞(3)的次级绕组(2.2)；-高压开关(4)，串联连接到所述初级绕组并具有控制端(I4c)，所述控制端承载控制所述高压开关的打开或关闭的信号(S_ctr1)；-第一开关(10-1)，插入在电池电压(V_batt)和所述初级绕组的第一端子之间并具有第一驱动端子(I1c)，所述第一驱动端子承载控制所述第一开关的打开或关闭的第一驱动信号(S1_drv)；-第二开关(10-2)，插入在所述初级绕组的所述第一端子和参考电压之间并具有第二驱动端子(I2c)，所述第二驱动端子承载控制所述第二开关的打开或关闭的第二驱动信号(S2_drv)；-第三开关(10-3)，插入在所述初级绕组的所述第二端子和所述参考电压之间并具有第三驱动端子(I3c)，所述第三驱动端子承载控制所述第三开关的打开或关闭的第三驱动信号(S3_drv)；-驱动单元(5)，被配置为，在将能量充入到所述初级绕组的充电阶段(T_chg)：产生具有关闭所述高压开关(4)的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生具有关闭所述第一开关(10-1)的值的所述第一驱动信号(S1_drv)；产生具有打开所述第二开关(10-2)的值的所述第二驱动信号(S2_drv)；产生具有打开所述第三开关(10-3)的值的所述第三驱动信号(S3_drv)；其中，所述驱动单元被进一步配置为，在从所述初级绕组到所述次级绕组的能量的转移阶段(T_tr)：产生(t2)具有打开所述高压开关(4)的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生(t3)具有打开所述第一开关(10-1)的值的所述第一驱动信号(S1_drv)；其中，所述驱动单元被进一步配置为，在所述能量转移阶段之后的电离电流的测量阶段(T_ion)：产生具有打开所述高压开关(4)的值的所述控制信号；产生具有打开所述第一开关(10-1)的值的所述第一驱动信号；产生(t4)具有关闭所述第二开关(10-2)的值的所述第二驱动信号；产生(t5)具有关闭所述第三开关(10-3)的值的所述第三驱动信号。2.根据权利要求1所述的电子点火系统，其中，所述参考电压的值是以下之一：-接地参考电压；-小于所述电池电压(V_batt)的电源电压(VCC)。3.根据前述权利要求中任一项所述的电子点火系统，其中，所述驱动单元被进一步配置为，在所述能量转移阶段的结束时(t5)：检测流过所述次级绕组(2.2)的次级电流(I_sec)的值等于电流阈值(I_th)的值；从所述驱动单元产生具有关闭所述第三开关(10-3)的值的所述第三驱动信号(S3_drv)。4.根据前述权利要求中任一项所述的电子点火系统，其中，所述驱动单元被进一步配置为：-在所述能量转移阶段的第一时间间隔(t2，t3)期间：产生具有打开所述高压开关的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生具有关闭所述第一开关(10-1)的值的所述第一驱动信号；产生具有打开所述第二开关(10-2)的值的所述第二驱动信号；产生具有打开所述第三开关(10-3)的值的所述第三驱动信号，-在所述能量转移阶段的所述第一时间间隔之后的第二时间间隔(t3，t4)期间：产生具有打开所述高压开关(4)的值的所述控制信号(S_ctr1)；产生具有打开所述第一开关(10-1)的值的所述第一驱动信号；产生具有打开所述第二开关的值的所述第二驱动信号；产生具有打开所述第三开关的值的所述第三驱动信号；-在所述能量转移阶段的所述第二时间间隔之后的第三时间间隔(t4，t5)期间：产生具有打开所述高压开关的值的所述控制信号；产生具有打开所述第一开关的值的所述第一驱动信号；产生具有关闭所述第二开关的值的所述第二驱动信号；产生具有打开所述第三开关的值的所述第三驱动信号。5.根据前述权利要求中任一项所述的电子点火系统，其中，所述电流阈值(I_th)的值是流过所述次级绕组的电流的最大值的百分比，其中，所述百分比的值包括在0.1％和5％之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的电子点火系统，进一步包括测量电路(6)，被配置为在所述电离电流的所述测量阶段期间，测量流过所述次级绕组的所述电离电流(I...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯夸莱·福特，斯特凡诺·席尔瓦，欧金尼奥·卡鲁加蒂，达维德·法伊拉，
申请(专利权)人：艾尔多股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT