专利名称：：内燃机的点火系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及内燃机的点火系统，特别适于在小型车辆，例如摩托车上使用。以前，在摩托车的内燃发动机(以下简称为发动机)的点火控制装置中，广泛使用交流电容放电点火(以下简称AC-CDI)，用电容放电点火，电容的电荷被迅速放掉，充入点火线圈初级绕组的电流在次级绕组中产生高电压，从而在火花塞上形成火花。利用AC-CDI，为电容充电的高电压是从位于交流发电机的励磁机线圈产生的交流电压获得的。这里提供的交流发电机为电池和其它电负载供给能量，且由发动机曲轴驱动。然而随着近期半导体技术的进步，DC-CDI(直流电容放电点火)能够取代AC-CDI，该DC-CDI提高了电池能量源的电压，例如一个12V的直流能量源，使用DC-DC换流器可产生高压为电容器充电。如果使用DC-CDI，励磁机线圈变得多余，提取励磁机线圈的输出的方式也变得多余，于是提高了可靠性，并比在使用AC-CDI条件下，使系统小型化。图4的电路图显示了传统DC-CDI及其相关部分的装置，可使用在小型摩托车上，如助力自行车。该电路由本申请人设计来帮助解释本发明解决的问题。图4所示的装置，包括一个DC-CDI1，一个与发动机(图4未示出)相连的交流发电机2(图4只显示绕组)，一个稳压器3(REG-REC)，可对交流发电机2的输出进行整流和调压，一个与稳压器3的输出相连的电池4(BAT)，一个ON-OFF开关5，其一端与稳压器3的输出端相连，且根据刹车脚踏板或刹车杆的动作在开和关之间转换，一个刹车灯6(S/L)，一个点火线圈7，其初级绕组7a与DC-CDI1的输出端I相连，一个与点火线圈7的次级绕组7b相连的火花塞8。稳压器3的输出端，电池4的正极，开关5的一端均与DC-CDI1的输入端B相连。而且，交流发电机2，电池4，刹车灯6，点火线圈7和火花塞8各自另一端接地。DC-CDI1包括一个过载保护电路10，一个DC-DC换流器，一个可控硅整流器40，一个电容器30。工作时，输入端B的直流电压输入升高并对电容器30充电。依据向外部分(未示于图4)的控制极40a给出的触发脉冲信号，可控硅整流器40接通，从而使与输出端I相连的点火线圈7的初级绕组7a中有放电电流流动。如图4所示，过载保护电路10包括示例一个可控硅整流器11，其阳极接B端；一个电阻12，其一端接B端；一个稳压管13，其阴极接电阻12的另一端，阳极接地；一个二极管14，其阳极接稳压管13的阴极，其阴极接可控硅整流器11的控制极；一个电阻15连接于可控硅整流器11的控制极和阴极之间；一个电解电容16，其正极接可控硅整流器11的阴极，负极接地。过载保护电路10用来保护过载电路的后续级，通常在80-100V之间，如当电池4的正极未连接，而加载的断电峰值和其它由交流发电机产生的尖峰电压值。工作时，电解电容16的末端电压大于稳压管13的稳压电压，二极管14的正向电压以及可控硅11的阴极与控制极之间的正向电压之和，可控硅整流器11断开。通常，在有过载保护电路10的情况下，各种元件设置为定值，这样可控硅整流器11在电压输入超过20V左右时断开。DC-DC换流器20包括一个阶进变压器21，它包括一个初级绕组21a和一个次级绕组21b；一个FET(场效应管)22，其漏极接初级绕组21a的一端，源极接地；用来高频激励控制FET22的控制极的激发电路23；连接于FET22的控制极和初级绕组21a一端的电阻24，该初级绕组端不与FET22和过载保护电路10的可控硅整流器11的阴极相连；一个二极管25，其阳极与次级绕组21b的一端相连。次级绕组的另一端接地，二极管25的阴极与可控硅整流器40的阳极和电容30的一端相连。激发电路23包括一个振荡器231和一个过载保护稳压管232。振荡器231产生一预定频率的连续脉冲，施加其于FET22的控制极和源极之间，用来控制FET22的ON/OFF开关。在这种情况下，FET22的控制极总是被经过电阻24的过载保护电路10的直流电压输出关掉。所以，FET22在例如振荡器处于高阻抗(关)条件下的输出状态时导通，在振荡器231处于低阻抗(开)状态时断开。振荡器231可被设计成利用阶进变压器21(未示于图中)的复合绕组的自激型电路，或者是利用分立阻容(CR)振荡器的分立激励型电路。在可控硅整流器40触发阶段和可控硅整流器40全关阶段(整流关闭时间)时的整流失效可通过暂停振荡器231避免。具有如上所述设计的DC-DC换流器20的FET22被转换地驱动，这样电流以脉冲列的形式在阶进变压器21的初级绕组21a中流通，并在次级绕组21b的两端间产生阶进交流电压。次级绕组21b的输出被二极管25半波整流，且经半波整流的电流向电容30充电。现在将描述图4所示上述DC-CDI的最小驱动电压，也就是在火花塞上产生火花所需最小输入电压，下面的描述将图4中可控硅整流器11的T1极作为阳极，T2极作为阴极。DC-DC换流器20的最小工作电压由FET22的源极和控制极间的开电压决定。在一般电路元件使用的情况下，包含电阻24的极T2与地间的电压大致为1.5V。另一方面，过载保护电路的最小工作电压使可控硅整流器11在触发时从关到开，该电压由二极管14的正向电压，可控极电压，电阻12和15的阻值决定，在T1极和T2极之间的电压等于可控硅整流器11的开电压，约为0.8V。结果是，在极T1和地之间的触发电压即为DC-CDI1的最小工作电压，大小约为4.2V(1.5V+2.7V)，该电压是输入端B的端电压。小型摩托车，通常提供脚踏板和自起动装置作为起动发动机的方式。所以，如图4所示电路，例如在某些情况下，电池4漏电，已损坏，或电池4的极未连接，则自起动发动机无法工作，因此骑手使用脚踏板起动发动机。这时，取代电池4的输出，交流发电机的输出提供给DC-CDI1作为DC输入能量，发电机2由脚踏板上的下压而旋转。当发动机由脚踏板而开始工作，大多情况下骑手下蹬脚踏板，同时紧握刹车杆(开关5开)。接着，当交流发电机2被脚踏板的动作驱动并开始产生能量，刹车灯6变成一电负载与交流发电机2的输出相连。在这种情况下，交流发电机2的输出不能过分升高，因为DC-CDI1的输入电压获得前述的最小工作电压，这样会产生发动机不能开始运转的情况。下表1显示了DC-CDI1的输入电压的实测值例子，附带作用在脚踏板上的力和站台灯的负载大小。表1的测量值为移去电池4后测量的。所示脚踏板上的向下的力，中等踏为女子平均值，强踏为男子的平均值。表1</tables>传统DC-CDI如上所述，如果在下蹬脚踏板时的输入电压不够，DC-CDI的各种内部电路不会起动。结果，火花塞上不能产生火花，因此，发动机不起动。基于上述背景，本发明的目的是提供一内燃机点火控制装置，从而可以比以前传统装置低的输入电压条件下起动。根据本发明的第一方面，提供的一种内燃发动机点火控制装置，它包括一过载保护电路，它有能量源输入部分，能量从有第一半导体开关元件连接的外部分输入，该输入部分在输入过载时断开第一半导体开关元件。一个电压阶进电路，它有第二半导体开关元件及用于驱动第二半导体开关元件的驱动电路，用来升高过载保护电路的输出电压；一个连接部分，用来连接能量源输入部分和第二半导体开关元件的驱动电路，但不通过第一半导体开关元件；一充电元件，它通过电压阶进电路的输出充电；和一个放电电路，用来为充电元件中的电负载放电。根据本方面的第二部分，提供的一种内燃发动机点火控制装置，它包括一过载保护电路，它有连接于能量源输入部分的第一半导体开关元件，用来从外部分输入能量，该输入部分在输入过载时断开第一半导体开关元件，这样过载不会通过；一电压阶进电路，它有第二半导体开关元件及用于驱动第二半导体开关元件的驱动电路，与过载保护电路串联，用来升高和输出过载保护电路的电压；一个并联部分，用来连接能量源输入部分和第二半导体开关元件的驱动电路，但不通过第一半导体开关元件；一充电元件，它通过电压阶进电路的输出充电；和一个放电电路，根据外部分结构，用来为充电元件中的电负载放电。根据本发明的第三方面，提供的一种内燃发动机点火控制装置，它包括一过载保护电路，它有第一可控硅整流器连接于能量源输入部分，用来从外部分输入能量，通过过载输入时断开第一可控硅整流器来保护其后的电路避免过载；一个DC-DC换流器，它有与过载保护电路的输出端串联的电压阶进变压器，一个场效应管和一个场效应管控制极驱动电路，用来升高过载保护电路的输出电压，并将其作为直流电压输出；一不含半导体开关元件的并联部分，用来连接能量源部分和控制极驱动电路，但不通过第一可控硅整流器；一个由DC-DC换流器的输出充电的电容；和一个第二可控硅整流器，它由外部分的控制信号激发，由此放出电容的电负载。以上结构，因为连接部分或并联部分与能量源输入部分和第二半导体开关元件的驱动电路相连接，但不通过第一半导体转换元件，所以电压阶进电路可在传统装置低的电压条件下起动。另外，从本发明的第三方面来说，因为一不含半导体转换元件的并联部分，用来连接能量源部分和控制极驱动电路，但不通过第一可控硅整流器，且DC-DC换流器使用场效应管，所以控制极驱动电路的驱动控制极的电流值可减小。结果是DC-DC换流器能在比传统装置低的电压下起动，并联部分的减小的结构可被简化。图1的电路图显示根据本发明第一实施例的DC-CDI及相关部分的结构；图2的电路图显示根据本发明第二实施例的DC-CDI及相关部分的结构；图3的电路图显示根据本发明第三实施例的DC-CDI及相关部分的结构；图4的电路图显示本申请人考虑的传统DC-CDI及相关部分的结构。参照图1，将叙述本发明的第一实施例，图1的电路图显示根据本发明第一实施例内燃机点火控制装置DC-CDI及相关部分的结构。在图1中，与图4相关的部分用相同的标号表示，并省略对其的描述。图1所示的DC-CDI1A，DC-DC换流器20A和控制极驱动电路23分别与图4的DC-DCI1，DC-DC换流器和控制极驱动电路23有相同功能。如图1所示，在DC-DC1A中设置了一个并联部分50，在本发明，代替图4的电阻24。并联部分50包括串联的一个二极管51和一个电阻52，且直接连输入端B和FET22的控制极和控制极驱动电路23A，且不通过过载保护电路10。结果，在本实施例中，并联部分50与过载保护电路10并联，从而使电源电压不经过可控硅整流器11，便直接由输入端B施加到控制极电路23A上。这样，当B输入端电压高于二极管51的电压(即T1和T3之间的电压，约为0.65V)和T3和地之间的电压(与图4中T2端和地之间的电压相同，约为1.5V)之和时，也就是大约2.15V，则DC-DC换流器20A准备工作，即FET22能导通。输入端B用来触发DC-CDI1A所需最小能量源电压，就这样由过载保护电路10起动所需电压决定，也就是说，在触发时间，输入端B所需最小能量源电压为2.7V。上述电压值是通常温度下的典型值的范例。在这种情况下的并联部分50，二极管51用来保护控制极电路23A和FET22的控制极不受负极外波形干扰。电阻52与控制极驱动电路中的稳压管232一起工作来保护振荡器231和FET22不受正极过载电压。因为前述约100V的过载值被稳压管232吸收时，电阻52提供了阻值，所以倾向于有一较高阻值来降低稳压管232的所需允许波形额定值。另一方面，因为驱动FET22的控制极的能量经过电阻52供给，所以如果阻值升高，将在FET22降低的换向速度上出问题。然而，因为FET22是电压驱动型换向元件，所以即使阻值相对较高，开/关动作本身也没有问题。在吸收一负极波形时，也可以使用稳压管的正向特性。因为过载保护电路10给予的保护与传统的设置作用相同，甚至可以根据FET22的漏极和源极间的过载电压，在FET22上使用与传统设置相同的标准元件。如上所述实施例，因为并联部分50与过载保护电路10并联，在起动DC-CDI1A时所需最小能量源电压约为2.7V，且比图4所述传统范例的4.2V低。结果是，甚至如表1给出，相应于交流发电机2的电负载和脚踏板下压为中等踏的条件下，DC-CDI1A也可起动，且从输出端I有充电电流输出。结果是，这种情况下，也能由火花塞产生火花，因此发动机起动。参照图2，将叙述本发明的第二实施例，在图2中，一个DC-DC换流器20B，一个控制驱动电路23B，和一个并联部分50B分别与图1所示DC-DC换流器，控制极驱动电路23A，和并联部分50A相对应，它们构成本实施例的特征。其它部分的设置与图1中具有相同标号的部分设置相同。第二实施例不同于第一实施例之处在于并联部分50B的输入端连接点在过载保护电路10中，且在电阻12和稳压管13之间；并联部分50B仅由电阻52B构成；控制极驱动电路23B仅由振荡器231构成。这就是说，与第一实施例相比，相应的波形吸收二极管从控制极电路23B和并联部分50B被省略掉。电阻52B的阻值可与第一实施例的电阻52相同。因为稳压管13通常有足够的允许波形额定值来满足过载保护电路10工作的需要，所以上述装置，不论正还是负的极性波形都可以被稳压管吸收，所以相应第一实施例中提供的波形吸收元件可被省略。本实施例与第一实施例相比，使控制极驱动电路起动的最小驱动电压由于穿过电阻12的压降而升高，该压降是由于能量供给到控制极电路23B时经过电阻12造成。然而，由于省略了并联部分50B的二极管，则在控制极驱动电路23B开始工作时的最小驱动电压由于二极管压降而减小。结果是，在输入端B起动时的全部DC-CDI1B所需最小电压仍约为2.7V。接下来是参照图3，叙述本发明的第三实施例，图3所示DC-CDI1C与图2所示DC-CDI1B不同之处在于，并联部分50B的输入端与过载保护电路10中的二极管14的阴极相连。在本实施例中，与第二实施例相比，输入端B到控制极电路23B的压降由于二极管14的压降而增加。因此全部DC-CDI1C在起动时所需电压大于第一和第二实施例所需，值大约为3.5V。然而在这种情况下同样，开始工作时所需的电压低于参照图4所述的传统装置所需的4.2V。参照图1到图3的从第一到第三实施例的相应的波形吸收元件的设置不必限于上述的设置，修改也是可能的。如在图1中去掉二极管51，像图1一样，在图2和图3的电路中增加稳压管232，在相应部分增加如电容等元件。权利要求1.一种内燃机点火控制装置，包括过载保护装置，它具有能量源输入部分，用来从连有第一半导体开关装置的外部分输入能量，该输入部分在输入过载时，断开所述第一半导体开关装置；电压阶进装置，它具有第二半导体开关装置及用于驱动第二半导体开关装置的驱动装置，用来升高所述过载保护装置的输出电压；连接装置，该装置用于连接所述能量源输入部分和所述第二半导体开关装置的驱动装置，但不经过所述第一半导体开关装置；充电装置，它由所述电压阶进装置的输出充电；和放电装置，用来将充入所述充电装置的电负载放掉。2.一种内燃机点火控制装置，包括过载保护装置，它具有与能量源输入部分连接的第一半导体开关装置，该部分用来从外部分输入能量，且在输入过载时，断开所述第一半导体开关装置，从而使过载不能通过；电压阶进装置，它具有第二半导体开关装置及用于驱动第二半导体开关装置的驱动装置，与所述的过载保护装置串联，用来升高和输入所述过载保护装置的电压；并联装置，它连接所述能量源输入部分和所述阶进电路的第二半导体开关装置的驱动装置，但不经过所述第一半导体开关装置；充电装置，它由所述电压阶进装置的输出充电；和放电装置，以根据外部分的结构，用来将充入所述充电装置的电负载放掉。3.根据权利要求2的一种内燃机点火控制装置，其中所述并联装置包括至少一个电阻元件。4.根据权利要求2的一种内燃机点火控制装置，其中所述并联装置包括至少一个电阻元件和防逆流装置。5.根据权利要求2的一种内燃机点火控制装置，其中所述过载保护装置还包括一个电阻，它的一端连接所述的能量源输入部分；和一过载吸收装置，它与所述电阻元件的另一端相连，且所述并联装置通过所述电阻元件与所述能量源输入部分相连，并与所述的第二半导体开关元件相连，但不通过所述第一开关装置。6.一种内燃机点火控制装置，包括一过载保护电路，它具有一个与能量源输入部分连接的第一可控硅整流器，输入部分用来从外部分输入能量，在输入过载时，断开所述第一可控硅整流器，从而保护其后的电路不过载；DC-DC换流器，它具有一个与所述的过压保护电路的一个输出端相串联的电压阶进变压器，一个场效应管和一个场效应管控制极驱动电路，来升高所述过载保护电路的直流输出电压，并输出将其作为一直流电压输出；一个不含半导体开关元件的并联部分，用来连接所述的能量源输入部分和所述的控制极驱动电路，但不通过所述的第一可控硅整流器；一个由所述DC-DC换流器的输出来充电的电容；和一个第二可控硅整流器，它依照外部分的控制信号触发，从而将所述电容的电负载放掉。全文摘要一个点火控制装置，它包括一个过压保护电路(10)，它由一个可控硅整流器(11)与输入端(B)相连，当输入过压时，断开可控硅整流器(11)，以保护其后的电路不过压；一个DC-DC换流器(20A)，它具有一个场效应管(22)和控制极驱动电路(23A)，该换流器与保护电路(10)串联；一个并联部分(50)，包括一个二极管(51)和一个电阻(52)，用来连接输入端(B)和控制极驱动电路(23A)，但不通过保护电路(10)；一个电容(30)；和一个可控硅整流器(40)，根据外部信号，使电容(30)放电。文档编号F02B61/02GK1152671SQ9612248公开日1997年6月25日申请日期1996年9月27日优先权日1995年9月29日发明者佐佐木悟,梁濑淳志申请人:株式会社美姿把