[发明专利]提高电容性点火系统中火花能量的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高火花能量的方法和设备，尤其是在小型的、没有内燃机电池的所谓“电容性放电点火(CDI)”系统中的方法和设备，在该系统中通过发动机和连接至或集成在飞轮中的相关控制电路产生点火电压。 

本发明的实施不需要改变现有发动机的如磁化强度，铁芯等的外部条件。更通常地，可以使用本发明的构思来引起更强的电压产生，尤其是在小型的移动内燃机系统中。 

背景技术

这些方法和设备特别应用于小型的、移动的、由手动启动的内燃机提供动力的装置，比如链锯、剪草机和外置马达等不同类型的辅助装置。尤其当速度低时，比如启动这样的辅助装置时，传统的点火系统难以释放足够的火花能量以确保快速、可靠的启动。 

专利文件US6701896示出一种方法，通过该方法能够延长火花的燃烧时间，以此使得能量增加。但是当速度低时，该方法仅提供小的或者没有提供额外的能量。 

发明内容

本发明的目的是通过根据本发明的构思的极具成本效益的电路，显著地提高火花的可用能量。这尤其适用于低速，比如在当特别强调火花能量低的问题的时候的启动时。 

根据本发明的方法可以利用在已知的传统系统中完全不被注意的能量。参阅比如US6701896和下面的描述，传统的CDI系统具有布置在磁路铁芯上的所谓“充电线圈”，发动机每旋转一圈，该“充电线圈”被激发一次。 

发动机每旋转一圈，该充电线圈上的感生电压就通过整流器向电容器加载一次能量。然后，电容器通过在同一或另一铁芯上的构成变压器初级线圈的另一个线圈循环地放电，并且相关的次级线圈产生火化塞的火花电压。

充电线圈上的电压主要与线圈的匝数和发动机的转速成比例。一方面，人们希望在发动机的速度低时充电线圈的匝数高以引起可接受的充电电压；另一方面，人们希望在发动机的速度高时匝数较低从而不会将电容器暴露于过电压。 

根据本发明的方法和设备给出了比如对于高发动机速度优化充电线圈的匝数的可能性，与此同时，也给出了在发动机的速度较低时电容器保持适当的电荷水平的可能性。 

这可通过向传统电路增加两个相对低成本的部件而实现——即一个附加的整流二极管和一个能短路充电线圈的晶体管。由于在发动机速度低时来自充电线圈的充电脉冲相对较长，所以可以通过将所述晶体管以一定频率打开和关断来使得电容器的充电过程更有效，与此同时，额外的能量被控制来使得电容器的充电电压不会到达有害的水平。 

将来，环境需求可能要求这里讨论类型的小型发动机设置燃料喷射系统代替汽化器。这为监督和控制燃烧提供了更大的可能性，即人们获得了更多的功率、更少的燃料消耗、更清洁的废气等。转换到燃料喷射系统的一个问题是这些系统需要多得多的能量。正如我们所知的，燃料在压缩阶段中被压入汽缸。这通常由需要相当多能量的电动喷射器来完成。由于从重量角度考虑，人们不希望在移动、便携的系统上附加电池，因此与飞轮相关的发电机必须供给该能量。不管人们如何选择来设计这样的发电机，必须优化该发电机以在显著低于对CDI系统的充电电容进行充电的电压的电压下对喷射系统供给大量的能量。通过根据本发明的方法也能处理该问题，即通过根据本发明的方法低电压线圈能对充电电容产生“高电压”。 

根据本发明的方法和设备的另一个优点是能使用现有添加不同乙醇的所谓环境友好燃料(比如E85)，而运行不会受到与传统点火系统一样严重的问题的影响。由于乙醇的蒸发性确实较差因此易燃性比较不好，所以用某种乙醇燃料启动冷发动机所需的点火能量要高于用纯汽油的启动。 

本发明的再一个优点是从下面将明白的所述附加晶体管能用以限制或者完全关断充电功能。这个事实可运用以提供所谓的“一按停”功能：当探测到用来通过晶体管完全短路充电线圈的瞬时揿钮时，会使得没有能量到达充电电容，从而造成发动机的停止。 

充电电容的电压水平同样能通过晶体管控制。比如，控制可以根据下面 的方式执行：当发动机速度低时，附加晶体管将按照示意图2被脉冲以增加充电电压。当速度增加并且比如到达5-6000rpm时，相反的问题出现了——就是充电电容的电压到达了能超过电容额定电压的水平，在这种情况下，可用晶体管来短路充电脉冲的部份并由此将充电电压限制到安全的水平。 

本发明解决了所描述的之前已知的方法的技术问题，并由后面的权利要求所限定。 

附图说明

通过下面参考附图而给出的描述，本发明更进一步的目的、应用及优点将显而易见，在附图中： 

图1示意性地示出实施根据本发明的方法的实例。