專利名稱：火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種能夠確保 發(fā)動(dòng)機(jī)在稀薄燃燒條件下促進(jìn)可燃混合氣中火核的生成，確保點(diǎn)火成 功，提高燃燒速率和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊幕鸹c(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)動(dòng)車輛對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類 生活起著重要的作用。而與機(jī)動(dòng)車輛相關(guān)的能源消耗問題和排放環(huán)保問 題是當(dāng)今社會(huì)必須面對(duì)的重要問題。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭部分剖視圖。 在機(jī)動(dòng)車輛中普遍采用火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，而火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)多 使用單火花塞結(jié)構(gòu)。如圖1所示，火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭1 一側(cè)設(shè)
置有一個(gè)火花塞2。在發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)周期很短，與之對(duì) 應(yīng)的每次循環(huán)燃燒持續(xù)期更短，因而導(dǎo)致利用單火花塞點(diǎn)火會(huì)使燃混合 氣得不到充分燃燒，導(dǎo)致排放指標(biāo)惡化以及燃燒循環(huán)變動(dòng)加大。
研究表明，在稀薄燃燒過程中，早期火焰的成長期對(duì)整個(gè)燃燒持續(xù) 周期影響較大，使其相比化學(xué)計(jì)量當(dāng)量比燃燒過程循環(huán)變動(dòng)加大，使發(fā) 動(dòng)機(jī)工作粗暴以及產(chǎn)生瞬態(tài)的排放增高，因此，傳統(tǒng)的點(diǎn)火方式無法實(shí) 現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒的要求。而僅采用高能點(diǎn)火和高EGR形成的可燃混合 氣也無法達(dá)到降低排放和提高熱效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在稀薄燃燒 的條件下促進(jìn)可燃混合氣火核的生成，確保點(diǎn)火成功；提高燃燒速率和 火焰?zhèn)鞑ニ俣龋惶岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)熱效率和降低排放的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，包括電控單元ECU、高能
點(diǎn)火線圈、火花塞、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭和半球形燃燒室；火花塞與發(fā)動(dòng)機(jī)氣 缸頭相匹配，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭之上，電控單元ECU控制高能點(diǎn)火線 圈使火花塞產(chǎn)生電火花，從而在半球形燃燒室內(nèi)點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭上 采用雙火花塞結(jié)構(gòu)，電控單元ECU上采用兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊，兩 套儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊分別與兩套高能點(diǎn)火線圈相連接，使用可變點(diǎn)火控制策 略，控制雙火花塞點(diǎn)火。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施
所述的兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用雙電容放電式模塊。 所述的兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用電容放電式和電感放電 式相配合的模塊。
所述的兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用雙電感放電式模塊。 所述的兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以是集成模塊，也可以是分離模塊。
所述的雙火花塞在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭上的安裝位置相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心 軸對(duì)稱或非對(duì)稱。
點(diǎn)火能量的改變可以通過改變高能點(diǎn)火線圈次級(jí)線圈與初級(jí)線圈 的匝數(shù)比的方式實(shí)現(xiàn)。也可以改變初級(jí)點(diǎn)火電壓的方式實(shí)現(xiàn)。
所述的可變點(diǎn)火控制策略可采用單點(diǎn)火模式、同步雙點(diǎn)火模式、異 步雙點(diǎn)火模式。
改變發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭的半球型燃燒室球心的定位以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒 室不同的氣體壓縮比。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模 塊，兩套儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊分別與兩套高能點(diǎn)火線圈相連接，使用可變點(diǎn)火 控制策略，控制雙火花塞點(diǎn)火，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃條件下促進(jìn)可燃 混合氣火核的生成，確保發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)點(diǎn)火成功；提高燃燒速率和火焰 傳播速度；組織燃燒室中氣流運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)與高能雙火花點(diǎn)火過程的配合， 縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，進(jìn)一步促進(jìn)火焰?zhèn)鞑?，降低混合氣的燃燒持續(xù)期， 使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒充分，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率、降低了尾氣排放。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭部分剖視圖2是本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的電控單元ECU原理框
圖3是本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭部分
剖視圖。
附圖中主要部件符號(hào)說明
1:發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭 2:火花塞
3:半球形燃燒室 4:高能點(diǎn)火線圈
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖2是本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的電控單元ECU原理框 圖。
如圖2所示，同步基準(zhǔn)信號(hào)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，其通過發(fā)動(dòng)機(jī)磁電 機(jī)觸發(fā)線圈的輸出信號(hào)，經(jīng)光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波 信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)為節(jié)氣門體組件的節(jié)氣門角度傳感 器的輸出信號(hào)，通過低通濾波電路的處理后輸入到單片機(jī)；或?yàn)檫M(jìn)氣負(fù) 壓傳感器的輸出信號(hào)，通過低通濾波電路的處理后輸入到單片機(jī)；進(jìn)氣 和缸體溫度傳感器輸出的信號(hào)通過低通濾波電路組成的處理電路輸入 到單片機(jī)；大氣壓力傳感器輸出的大氣壓力信號(hào)通過低通濾波電路處理 作為修正參數(shù)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)；氧傳感器輸出的氧濃度信號(hào)通過信號(hào)放 大和電壓變換電路處理進(jìn)入單片機(jī)；蓄電池電壓信號(hào)為模擬量信號(hào)，由 低通濾波電路處理后，作為修正參數(shù)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)；單片機(jī)的數(shù)字量 端口連接有由信號(hào)放大電路、光電隔離電路、功率驅(qū)動(dòng)單元、釋放電路 和兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能放電點(diǎn)火模塊組成點(diǎn)火控制電路，該電路輸出可變點(diǎn) 火提前角信號(hào)；單片機(jī)的數(shù)字輸出端輸出由信號(hào)放大和電壓變換電路和 功率驅(qū)動(dòng)電路處理輸出的電控噴氣閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)；單片機(jī)端口連接光電隔 離電路和RS-232電平轉(zhuǎn)換電路，該電路輸出通訊信號(hào)；單片機(jī)的數(shù)字 輸出端連接信號(hào)放大電路和發(fā)光二極管，它們輸出故障顯示信號(hào)。
圖3是本發(fā)明的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭部分 剖視圖。
如圖3所示，火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的高能雙火花塞點(diǎn)火系統(tǒng) 由與電控單元ECU上兩套獨(dú)立的集成或非集成模式儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊相連 接的兩套高能點(diǎn)火線圈4、兩個(gè)火花塞2以及與之匹配的雙火花塞氣缸 頭1組成；上述高能雙點(diǎn)火系統(tǒng)中的兩套獨(dú)立的的集成或非集成模式儲(chǔ) 能點(diǎn)火模塊可以是雙電容放電式，也可以是電容放電式和電感放電式， 也可以是雙電感放電式?？赏ㄟ^改變高能點(diǎn)火線圈次級(jí)線圈與初級(jí)線圈 的匝數(shù)比的方式及提高點(diǎn)火線圈初級(jí)電壓的方式獲得高的點(diǎn)火能量。
發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，高能雙火花塞點(diǎn)火系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)雙火花塞2同時(shí)高能點(diǎn) 火，促進(jìn)可燃混合氣火核的生成，確保發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火起動(dòng)成功；在怠速和 穩(wěn)定工況條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的空燃比穩(wěn)定，雙火花塞同時(shí)點(diǎn)火，確 保發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，同時(shí)縮短了可燃混合氣的火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，提高火焰燃燒 速度，是其充分燃燒；在加減速等變工況條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣空燃 比不穩(wěn)定，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)失火而使排放增加，高能雙火花塞點(diǎn)火系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)其中一火花塞以較大點(diǎn)火提前角先點(diǎn)火，另一火花塞延遲一定曲軸 轉(zhuǎn)角再點(diǎn)火，這樣可以延長點(diǎn)火持續(xù)期，確保變工況條件下的點(diǎn)火成功， 使發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常。電控單元ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的設(shè)定獨(dú)立控制和調(diào)
整兩路點(diǎn)火系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)火模式、同步雙點(diǎn)火模式、異步雙點(diǎn)火模式。
雙火花塞的安裝位置以發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸對(duì)稱設(shè)置。 雙火花塞的安裝位置也可以采用非對(duì)稱設(shè)置。
上述高能雙火花塞點(diǎn)火系統(tǒng)的兩套獨(dú)立的集成或非集成模式儲(chǔ)能 點(diǎn)火模塊若采用電容放電式點(diǎn)火方式可通過增加儲(chǔ)能電容來提高電容 器的充電電壓，從而使點(diǎn)火線圈的初級(jí)電壓升高，增大了點(diǎn)火能量。若 采用電感放電式點(diǎn)火方式直接通過增大點(diǎn)火線圈的初級(jí)供電電壓，來增
大點(diǎn)火能量。高能點(diǎn)火線圈4是在原有線圈的基礎(chǔ)上，增加初級(jí)與次級(jí) 的匝數(shù)比，從而提高次級(jí)線圈的點(diǎn)火電壓。同時(shí)，改進(jìn)點(diǎn)火線圈的初級(jí) 繞組匝數(shù)及線徑，以延長線圈的放電時(shí)間。
同時(shí)通過改變半球型燃燒室3的球心的定位，可以改變不同的氣燃 壓縮比。
權(quán)利要求
1、一種火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，包括電控單元ECU、高能點(diǎn)火線圈、火花塞、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭和半球形燃燒室；火花塞與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭相匹配，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭之上，電控單元ECU控制高能點(diǎn)火線圈使火花塞產(chǎn)生電火花，從而在半球形燃燒室內(nèi)點(diǎn)火，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭上采用雙火花塞結(jié)構(gòu)，電控單元ECU上采用兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊，兩套儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊分別與兩套高能點(diǎn)火線圈相連接，使用可變點(diǎn)火控制策略，控制雙火花塞點(diǎn)火。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用雙電容放電式模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用電容放電式和電感放電式相配合 的模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以采用雙電感放電式模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊可以是集成模塊，也可以是分離模塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于雙火花塞在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭上的安裝位置相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心軸對(duì)稱或 非對(duì)稱。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于點(diǎn)火能量的改變可以通過改變高能點(diǎn)火線圈次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的 匝數(shù)比的方式實(shí)現(xiàn)，也可以改變初級(jí)點(diǎn)火電壓的方式實(shí)現(xiàn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于所述的可變點(diǎn)火控制策略可采用單點(diǎn)火模式、同步雙點(diǎn)火模式、異 步雙點(diǎn)火模式。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在 于改變發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭的半球型燃燒室球心的定位以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 不同的氣體壓縮比。
全文摘要
一種火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，包括電控單元ECU、高能點(diǎn)火線圈、火花塞、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭和半球形燃燒室；火花塞與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭相匹配，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭之上，電控單元ECU控制高能點(diǎn)火線圈使火花塞產(chǎn)生電火花，從而在半球形燃燒室內(nèi)點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭上采用雙火花塞結(jié)構(gòu)，電控單元ECU上采用兩套獨(dú)立的儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊，兩套儲(chǔ)能點(diǎn)火模塊分別與兩套高能點(diǎn)火線圈相連接，使用可變點(diǎn)火控制策略，控制雙火花塞點(diǎn)火，本發(fā)明可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)點(diǎn)火成功，提高燃燒速率和火焰?zhèn)鞑ニ俣龋M織燃燒室中氣流運(yùn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒充分，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率、降低了尾氣排放。
文檔編號(hào)F02P5/15GK101196153SQ200710151030
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者娜 劉, 偉 李, 胡春明, 董亮亮 申請(qǐng)人:天津大學(xué)