[发明专利]一种发动机用一体化高能点火系统

权利要求书

1.一种一体化高能点火系统，包括输入插座、驱动电路、点火功率开关器件、点火变压器、点火升压系统、输出插座与PCB板，其特征在于，所述的输入插座、驱动电路、点火功率开关器件、点火变压器、点火升压系统、输出插座集成于PCB板上，对外只有电源输入接口、控制信号接口以及点火输出接口；所述输入插座连接外部电源及点火控制信号；所述驱动电路、点火功率开关器件、点火变压器和点火升压系统相连，实现功率放大和升压变换；所述点火变压器的次级和高压输出集成为一体，高压输出通过输出插座直接接火花塞，实现点火输出；

所述的点火升压系统采用变频升压方式，

所述的点火升压系统包括点火充电控制器，点火充电线圈，点火充电开关管，以及点火充电二极管和点火充电输出电容，初级线圈中，点火充电控制器依次连接电源电压，输入端充电线圈和点火充电开关管，点火充电控制器检测输入电压计算得到初级线圈通电时间后，通过输出驱动脉冲到点火充电开关管实现对点火充电线圈的初级线圈充电；次级线圈中，点火充电二极管连接点火充电输出电容，点火充电输出电容的输出电压反馈给控制器，控制器计算初级线圈断电后，次级线圈对点火充电输出电容的放电时间，次级线圈通过点火充电二极管进行放电，实现对点火充电输出电容的充电。

2.权利要求1所述的一体化高能点火系统，其特征在于，所述的点火充电输出电容的目标控制电压为48V。

3.权利要求1所述的一体化高能点火系统，其特征在于，所述的点火系统变压器包括铁芯、点火变压器初级线圈和点火变压器次级线圈，点火变压器初级线圈产生点火变压器正向充电磁场，所述的点火变压器次级线圈所缠绕的铁芯中设置有点火变压器永磁体，点火变压器次级线圈产生点火变压器反向磁场。

4.权利要求3所述的一体化高能点火系统，其特征在于，所述变压器匝数为1:40；所述永磁体为钐钴永磁体。

5.权利要求1所述的一体化高能点火系统，其特征在于，所述的点火功率开关器件包括第一点火功率开关串联IGBT和第一体二极管，第二点火功率开关串联IGBT和第二体二极管，800V耐压击穿的二极管；所述的第一点火功率开关串联IGBT和第二点火功率开关串联IGBT串联，并与所述的800V耐压击穿的二极管并联。

6.权利要求1所述的一体化高能点火系统，其特征在于，采用电平转换电路转换输入电源和升压电源的电平。

7.采用权利要求1-6任一项所述的一体化高能点火系统进行点火的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)点火输入控制信号发出控制脉冲，通过电平转换电路，点火升压系统升压后的高压电源对点火变压器初级线圈进行充电；

2)充电时间达到后，点火输入控制信号关闭，通过电平转换电路，点火升压系统升压后的高电压被切断，点火变压器初级线圈迅速上升至800V击穿电压；

3)由于点火变压器匝数比为1:40左右，其次级电压上升至32000V左右，并开始击穿放电，点火过程开始，直到点火功能完成，时间在300～500微秒左右；

4)点火升压系统高压部分开始充电，在下次点火控制信号到来之前，完成对点火升压系统升压电容的高压电源充电。

8.权利要求7所述的一体化高能点火系统进行点火的方法，其特征在于，所述的点火升压系统控制方法为：

控制器检测输入电源电压Vi，根据充电线圈的初级电感值以及峰值电流限制值，由公式计算得到点火充电线圈的初级线圈通电时间，输出驱动脉冲到点火充电开关管对点火充电线圈的初级线圈充电；

点火充电线圈的初级线圈充电结束后，点火充电控制器检测点火充电输出电容的输出电压Vo，根据点火充电线圈初级线圈和次级线圈匝数比计算点火充电线圈初级线圈断电后，次级线圈对点火充电输出电容的放电时间，公式为

点火充电线圈次级线圈通过点火充电二极管进行放电，从而实现对点火充电输出电容11的充电；充电时间到达后，点火充电控制器重复上面过程，继续对点火充电输出电容的充电过程，直到达到目标控制电压。

9.权利要求7所述的一体化高能点火系统进行点火的方法，其特征在于，所述的点火系统变压器变压方法为：

点火变压器初级线圈产生的点火变压器正向充电磁场和点火变压器永磁体产生的点火变压器反向磁场方向相反，变压器初级通电产生的正向磁场克服反向磁路形成正向磁路，即点火变压器初级通电需要产生的磁通密度等于正向饱和磁通密度与永磁体产生的磁通密度之和，变压器初级线圈通电的电流增加。