[发明专利]谐振点火电路

说明书

本发明涉及谐振点火电路。在一般方面，点火电路可以包括被配置为接收来自发动机控制单元的命令信号的控制电路，以及与控制电路耦接的驱动电路。驱动电路可以被配置为与包括点火线圈的初级绕组的谐振电路耦接。控制电路和驱动电路可以被配置为，响应于命令信号，以第一频率驱动谐振电路以在点火线圈中生成电压从而在火花塞中发起火花；以及，响应于火花在火花塞中被发起，以第二频率驱动谐振电路从而维持火花塞中的火花用于燃料混合物的燃烧。控制电路可以被配置为，在燃料混合物的燃烧之后，禁用驱动电路。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月2日提交的、标题为“RESONANT IGNITION CIRCUIT”的美国临时申请号62/383,069的优先权和权益，通过引用将其全部内容合并至此。

技术领域

本描述涉及点火电路，诸如用于在汽车应用中的点火系统(例如，内燃机)中使用。

背景技术

在当前的点火系统中，诸如在内燃机中实现的那些点火系统，可以输送到火花塞以点火并且燃烧发动机气缸中的空气燃料混合物的能量的量由相应线圈(点火线圈、变压器等)的大小和/或成本所限制。因此，必须确定线圈的初级绕组的大小使得它能够存储足够的能量用于帮助点火(例如，火花发起)以及发动机的相关联气缸中空气燃料混合物的燃烧(焚烧)。对于常规线圈，使用大数量的初级绕组线匝，以便提供足够的电感以对于每个点火循环存储能量。而且，为了实现减少初级绕组上的电压应力的匝数比，也可以使用大数量的次级绕组线匝。结果，这种线圈的次级绕组的电阻可能在4-10千欧(kohm)的范围内，这可能限制火花/点火循环期间输送到相应火花塞(例如，以点火和燃烧燃料和空气混合物)的能量的量。而且，由通过用来控制线圈的初级绕组的充电的高电压开关(例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)设备)的线圈的漏电感耗散的能量，可以将电气应力置于开关(例如，IGBT设备)上，并且也减小点火系统(电路)的电气效率。

作为示例，当前的点火系统(电路)可以包括，对于相关联的发动机的每个气缸，点火线圈、点火IGBT设备、控制电路和火花塞。这种系统也可以包括发动机控制单元(ECU)，ECU与每个气缸的电路部件通信以指示每个气缸应当什么时候执行火花事件(点火事件、燃烧事件等)。例如，对于给定气缸，ECU可以提供使得控制电路生成用于点火IGBT的接通电压的命令信号(例如，逻辑高电平)。接通点火IGBT使得电流流过点火线圈的初级绕组以存储能量用于火花事件，其中通过点火线圈的初级绕组的电流基于线圈的初级阻抗(例如，电感和/或电阻)而增加。

在这种电路中，线圈的次级侧在火花塞的电弧形成之前是开路(例如，由于火花塞间隙的高阻抗)，因此用于火花事件(点火和燃烧)的能量(所有能量，基本上所有能量)临时地存储在线圈的磁芯中。为了点燃火花塞，对于该示例，来自ECU的命令信号可以变成逻辑低电平，这导致点火IGBT关断。由于线圈的漏电感被放电，线圈的初级绕组中电流的该快速改变引起IGBT两端的高电压尖脉冲，并且线圈的次级绕组两端生成高电压，这点火(点燃)火花塞和燃烧气缸中的燃料和空气混合物。在相关联的发动机的操作期间重复执行的该事件序列导致点火电路的部件上显著的电气应力。

发明内容

在一般方面，点火电路可以包括控制电路以及与控制电路耦接的驱动电路，控制电路被配置为与发动机控制单元(ECU)耦接以接收来自ECU的命令信号，驱动电路被配置为与包括点火线圈的初级绕组的谐振电路耦接。控制电路和驱动电路被配置为，响应于命令信号，以第一频率驱动谐振电路以在点火线圈中生成电压从而在与点火线圈耦接的火花塞中发起火花；以及，响应于火花在火花塞中被发起，以第二频率驱动谐振电路从而维持火花塞中的火花用于燃料混合物的燃烧。控制电路还可以被配置为，在燃料混合物的燃烧之后，禁用驱动电路。

附图说明

图1是根据实现方式的点火电路的示意图/框图。

图2A-2C是例示在第一操作模式中，关于图1的电路的实现方式的电路模拟结果的图。