专利名称：带有单独的爆震检测传感器的活火头点火系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机用的点火系统，特别是涉及包括有用来检测由相关火花塞产生的火花出现的传感器的活火头点火系统。
活火头点火系统在技术上是公知的，例如在由Chrestensen，Iwasaki，Hamai及Fasola等分别在美国专利3，621，826;4，382，430;4，502，454及4，825，844中讲述过的。这些活火头点火系统都有线圈组件，直接固定在内燃机的每个火花塞上。该线圈组件是被比较低压的电脉冲激励(energize)的，并能产生足以在火花塞两电极间间隙中引起电火花产生所必需的高压。活火头点火系统是在火花塞的位置上产生高压的，从而就排除了将高压主从配电器通至火花塞的必要和与之相关的电熔断问题。
Warner在美国专利4，090，125中公开了一种活火头点火系统，其中每个线圈组件都有一个火花传感器，间接耦合在高压互感器次级线圈或其输出端。此传感器可以是容性耦合在高压互感器输出端的传感器棒，或者是电感性耦合在高压互感器输出端的感应传感器环或线圈。耦合在火花传感器上的信号，被传输给远处设置的检测装置。
另外，Noble在美国专利4，846，129中公开了一种活火头点火系统，它在每个火花塞安装有高压互感器。每个高压互感器的初级线圈都同外罩相连。这些外罩彼此相连并经过公共的铁淦氧体磁珠接地，而由此铁淦氧体磁珠产生表明火花已经发生的信号。此铁淦氧体磁珠位于远离高压互感器及其相关的火花塞处的激励电路内。Noble还讲到自动点火或爆震的检测，是通过对高压互感器进行激励，使其产生一个电压，它低于汽缸内处在正常工作条件下产生火花所需要的电压，但当汽缸内的条件有助于空气燃料混合物的自动点火或提前点火时，足以使火花产生，可被用于内燃机的控制及诊断目的。
本发明是一种内燃机用的活火头点火系统，它至少有一个汽缸，有与此至少一个汽缸相联的火花塞和发动机控制用计算机，该计算机对于内燃机的工作参数起反应，在通过计算机使此至少一个汽缸内的空气燃料混合物由相关的火花塞点燃为最佳的时刻，产生点火信号。此活火头点火系统，有一个响应于上述发动机控制用计算机产生的点火信号以产生点火驱动脉冲信号的点火组件，和直接安装在火花塞上的线圈组件。该线圈组件中有高压发生装置和火花传感器装置，前者是为了跨过火花塞产生出高压，足以使火花塞在发动机为正常工作的条件下响应于每个点火驱动脉冲信号而产生火花;后者是为了在火花塞产生火花时，响应于高压发生装置中感生的予定频率范围内的信号，产生出火花确认信号。此予定频率范围能够单值性地识别火花塞已经产生火花。
本发明的主要目的是在配电器和火花塞之间没有高压线头的点火系统。
本发明的另一个目的是一种点火系统，其中的高压互感器是直接固定在火花塞外端的。
本发明的再一个目的，是能对火花塞产生火花的出现进行检测。
本发明的进一步目的是对予定频率范围内的高频信号进行检测，以确定火花的发生。
本发明的又一个目的，是当发动机汽缸内的条件有助于提前点火时进行检测。
本发明还有又一个目的是产生一个高压，此高压低于发动机汽缸内处在正常工作条件下由火花塞产生火花所需要的电压，但是当汽缸内的条件有助于提前点火或爆震时，对于产生火花又足够高。
本发明还有另一个目的，是将火花确认信号传给发动机控制用计算机，以完成诊断和发动机控制目的。
本发明的这些以及其它一些目的，从阅读结合附图对本发明所作的详细描述中，将变得更加清楚。
图1为表示活火头点火系统主要部件和发动机火花塞相互关系的方框图;
图2为表示线圈组件安装在火花塞上的发动机头部横截面图;
图3为表示该线圈组件细部的横截面图;
图4为表示电气接插件中各插头布局的线圈组件端视图;
图5为表示该线圈组件中电路细节的电路图;
图6为表示点火组件16细节的方框图;
图7为该线圈组件拔插件工具的前视图;
图8为该线圈组件拔插件工具的侧视图;
图9为表示将此拔插件工具固定在线圈组件上的局部剖面图;
图10为表示电路的另一种实施例的局部电路图。
图1为内燃机10用的活火头点火系统方框图。为进行说明起见，此内燃机10譬如有四个汽缸(未予表示)，而且每个汽缸都有它自己的火花塞12，如图所示。线圈组件14是分别安装在每个火花塞12上的，并且在点火组件16的控制下，能够在火花塞12的两电极之间产生高压或高电位。当选定作为激励的火花塞12受到发动机控制用计算机18(经过点火组件16)控制时，被选定的火花塞12将受到激励及定时。此发动机控制用计算机18为传统性设计，并且采用汽车制造业用于控制喷油内燃机运行的那种类型。
每个线圈组件14都被一个圆柱形的金属外罩20所环绕，该金属外罩对发动机接地，如图所示。此金属外罩20是由制造厂供给的发动机的正常部分。如在下文中将要更详细描述的那样，此金属外罩20同与其关联的线圈组件14内配置的导电电极相结合，以便在火花塞12的两电极间形成高压电容器。该线圈组件14包括有高压脉冲互感器及火花检测电路，前者用来产生为使火花塞12产生电火花所需的高压，而后者则在每次实际出现火花时用来产生火花确认信号。此火花确认信号则通过点火组件16被传输返回发动机控制用的计算机18，并可用于控制或诊断目的。
如图1所示，每个线圈组件14都借助三根无屏蔽的连接线22，24及26与点火组件16连接。由于这三根导线传输的电压比较低，所以这些导线电熔断的概率，明显地低于传统汽车点火电路中高压点火线电熔断的概率。
图2表示安装在头置凸轮的内燃机头部30上的火花塞12、线圈组件14和金属外罩20的细部结构。火花塞12是经过内燃机头部30上提供的螺纹孔28以螺纹安装的，并且伸在燃烧室32中。此螺纹孔28设在适于安装火花塞12的凹下部分34的底部。金属外罩20有一个环形的底面36，面上有外接在螺纹孔28外面的孔。该环形底面36被固紧在内燃机头部30的表面(在凹下部分34的底部位置)和火花塞12上提供的轴肩之间，如图所示。另一种办法是，金属外罩20的端部可以带螺纹的，并且可以通过螺纹固定在发动机的头部，而不是如图2表示的那样被火花塞12锁住。如从已有技术中了解到的那样，内燃机头部30是安装在内燃机汽缸体(图中未表示)上部并且封闭该汽缸顶部的。
金属外罩20是伸到阀套38上提供的孔中的，以使线圈组件14及火花塞12能被安装或者从头部30取下，而不必除去该阀套38。带弹性的环形密封垫40，能够防止污物的进入及从内燃机头部30和阀套38之间提供的空间中漏油。阀套38是使用多个紧固件安装在内燃机头部30上的，例如拧在内燃机头部30上提供的配合螺纹孔中的若干螺栓42。
线圈组件14的一端有一个橡皮套44，密封衔接在金属外罩20内伸展的火花塞12的陶瓷接线端子上。三插头的电气插头86(参见图3)安装在线圈组件14的另一端，以与相配合的电气插座46相连接，如图所示。连接导线22，24及26是连接在电气插座46和点火组件16之间的。
图3表示线圈组件14相对于火花塞12和金属外罩20的细部结构。如上所述，此线圈组件14被金属外罩20环绕，而该金属外罩20有环形的底面36，火花塞12的带螺纹部分48则穿过此环形底面36伸出。火花塞12的电接头50，是靠由线圈组件14一端伸出的弹性偏倚电接点52进行连接的。此电接点52被配置在金属碗54中，并靠螺旋形弹簧56将其偏倚向火花塞12。该金属碗54通过轴向配置的导体棒64，接在高压互感器的输出接头或线圈58以及沉积在塑料外壳62内表面的金属电极60上。此金属电极60与金属外罩20相结合形成高压电容器95(如图5所示)，与火花塞12的电极并联，跨接在高压互感器58的高压输出端和地之间。该高压电容器95具有的标称电容约为35pF。
塑料外壳62上面带有轴向伸展的短接管66，环绕并且支承该金属碗54。密封衔接在火花塞12的陶瓷绝缘子68上面的橡皮套44，被固定在轴向伸展的短接管66上，并且保护火花塞12的电接头50和电接点52之间的电气触点不受污物和潮气的损害。轴向伸展的短接管66上面有一个环形的凹进部分70，用来锁紧接纳与其相配合的橡皮套44端部提供的环形凸缘72，而将此橡皮套44锁紧在塑料外壳62上。
如图5所示，高压互感器58有一个初级线圈92及一个次级高压线圈94。初级线圈92的两端与端部底座78上提供的连接插头74和76相连。次级线圈94的一端经过金属外罩20接地，而其另一端则经过导体棒64、金属碗54及电接点52同火花塞12的电接头50相连。
传感器的电路板80是安装在与端部底座78贴近的塑料外壳62上的，且在与轴向伸展的短接管66相反的一端由端部底座78封闭此塑料外壳62。如图5中所示的传感器电路82，是布置在此传感器电路板80上的。传感器电路82的输出端接在连接插头84上。端部底座78的外部是铸塑的，以形成电气插头86而与图9中表示的电气插座46相配合。此电气插头86通常具有矩形形状，如图4所示，并且带有两个掣子88，通过电气插座46与其相配合的部分进行连接，固定在线圈组件14的一端。
如在图2中恰当表示的那样，沿线圈组件14的外表面，最好能有一或多个接地用的弹性指状物90与金属外罩20相衔接。此弹性指状物90是导电的，以便在线圈组件14内能为次级线圈94和传感器电路82提供电气接地。
线圈组件14中电路的细节，表示在图5中。如前面指出过的那样，该线圈组件14包括有高压互感器58，此互感器58有同电气插头86的连接插头74及76相连的初级线圈92和次级线圈94，而且次级线圈94的一端接地，另一端接在火花塞12的电接头50上。
由线圈组件14内的金属电极60和金属外罩20形成的电容器95，如上所述，被接在次级线圈94与火花塞12相连的一端和地之间。
传感器电路82包括有耦合电容器96，其一极接在初级线圈92的一端，另一极接在电阻98和电感线圈100的相接合处。电阻98相反的一端接地，而电感线圈100相反的一端则同电容器102的一个电极相连。此电感线圈100和电容器102构成了高频滤波器，能够阻止初级线圈92充电时产生的低频信号，并当火花塞12产生电火花时使经初级线圈92产生的高频信号通过。
这种频率识别能够防止在初级线圈92充电时产生假的火花确认信号。
电容器102的另一个电极，接在二极管104的阴极和二极管106的阴极上，并且经过电感线圈108接地。二极管104的阳极接地，而且二极管106的阴极接地场效应晶体管(FET)110的栅极上，并且分别经过电容器112、电阻114和稳压二极管116接地。场效应晶体管110的源极接地，而其漏极接在线圈组件14的电气插头86的连接插头84上，并且经过稳压二极管118后接地。
如图所示，连接插头84在点火组件16中经过电阻122被接在晶体三极管120的基极。此晶体三极管120和电阻122一起，构成了作为图6表示的点火组件16中传感器的输出缓冲器146一部分的缓冲放大器。
在操作过程中，跨过高压互感器58的初级线圈92施加250V的脉冲，而在次级线圈94中则感生高压。跨过次级线圈94的高压将迅速增加，直到跨过火花塞12的电极产生火花为止。当火花产生之后，储存在次级线圈94中的能量将迅速地释放，依次再经过初级线圈92感生高频信号。接在初级线圈92上的耦合电容器96，则将此高频信号经过电阻98耦合接地。因而，与初级线圈92中感生的高频信号相应的信号，将经过电阻98来产生。电感线圈100和电容器102一起构成了调谐电路，它根据火花塞12产生的火花对初级线圈92中感生的高频信号的频带进行调谐。此调谐电路，能够对频率高于或低于该电感线圈100和电容器102所调谐的频带的信号产生有效地阻止，或使其大大减小。
电容器102、二极管104和106，对由电感线圈100和电容器102通过的高频信号进行整流和倍压。电容器112和电阻114一起构成R-C电路，能使通过二极管106的信号的持续时间增加。跨过电阻114产生的电压，能对场效应晶体管110加偏压使其进入导电状态。
稳压二极管116能够限制施加在场效应晶体管110栅极上的最高电压，并能有效地控制火花终止后场效应管110保持导通的时间长度，而与次级线圈94放电时经过初级线圈92产生的信号大小无关。最好是使场效应管110在施加偏压时处在导电状态的时间约为50μs。稳压二极管118用来保护此场效应管110，避免引入在连接线圈组件14和点火组件16的导线中能够感生的回扫电压尖峰信号;用来保护此场效应管110，避免连接在连接插头84上的导线中在未同点火组件16相连时可能产生的静电荷。
场效应管110的导电状态，使得点火组件16中的晶体三极管120也为导电状态。处在其导通状态的晶体三极管120，能在点火组件16中产生50μs的火花确认信号，表明火花塞12已经产生了火花。此火花确认信号随后被传输给发动机控制用计算机18，以完成上述控制及诊断目的。
传感器电路82的最佳实施例虽然是利用电感线圈100和电容器102构成调谐用的高频滤波器，但是技术熟练的人们将会认识到，电感线圈100可以用一个电阻来代替，与电容器102相结合构成高通RC滤波的网络，其作用等效于图5中表示的高频滤波器。
传感器电路82的另一种实施例表示在图10中。在此传感器电路的实施例中，耦合电容器96是由射频信号检测元件97取代的，以使金属带或金属棒能安置在高压互感器58内或与其靠近。该检测元件97分别与高压互感器58的初级线圈92和次级线圈94电绝缘，而且就其作用来说是一个响应于高压互感器中由产生火花的火花塞12感生的射频信号的天线。此检测元件97直接接在电阻98和电感线圈100之间的连接处。如图5表示的实施例中，电感线圈100与电容器102相结合构成了高频滤波器，它能够阻止初级线圈92充电时产生的低频率的射频信号，并能使相关的火花塞产生火花时在高压互感器58中感生的高频信号通向场效应管110。如相对图5讨论过的那样，由电感线圈100和电容器102组成的高频滤波器，可以用高(频)通RC滤波器网络来取代。
传感器电路的其余部分(未在图10中表示)，是由图5中表示的场效应管110、电容器112、电阻114以及稳压二极管116和118构成的。图10中表示的传感器电路的操作，基本上与图5中表示的传感器电路82的操作一样。另外，图10中表示的传感器电路的关键元件是高频滤波器，它能够将由火花塞产生火花而在高压互感器中感生的射频信号，同在高压互感器中由其它信号源感生的低频射频信号相区别。
图6为表示点火组件16细节的方框图。此点火组件16具有产生点火驱动脉冲信号或爆震检验信号的能力。点火驱动脉冲信号所具有的脉冲宽度或脉冲持续时间，足以使高压互感器58能够产生使火花塞12产生火花的电压。爆震检验信号所具有的持续时间选择，是使此高压互感器58能够穿过火花塞的两电极产生高压探测信号，它比处在发动机正常工作条件下产生火花所需要的电压要低。然而在通常称之为“发动机爆震”的自动点火或提前点火的场合，汽缸内产生的离子会使火花塞12两电极间的电阻减小。因此，如果内燃机汽缸内的条件有助于自动点火或提前点火，那么火花塞12将响应此高压探测信号而产生火花。随着火花的产生，传感器电路82将产生一个火花确认信号，它通过发动机控制用的计算机18用于控制及诊断的目的。如前面指出过的那样，如果汽缸内的条件无助于自动点火或提前点火，即么响应此高压探测信号将不会有由火花塞12产生的火花。
参见图6，点火组件16有一个汽缸选择电路124，能够将由发动机控制用计算机18产生的表示哪个火花塞12要被点火的信号进行解码。此汽缸选择电路124有多条输出线，被接在寄存器126上。每条输出线都同一个火花塞12相联结。此汽缸选择电路124将在与火花塞12相联的输出线上，产生出由从发动机控制用计算机18接收来的编码信号作标志的信号。寄存器126将把汽缸选择电路124产生的信号储存起来，并且启动输出缓冲电路128中的特定的缓冲放大器。该输出缓冲电路128有同每个火花塞12相联的单独的缓冲放大器。当被起动时，该缓冲放大器将把所接收到的点火脉冲传送给线圈激励电路130中的相关的线圈激励放大器。此线圈激励电路130对于每个火花塞12都有单独的线圈激励放大器，接在相关线圈组件14的高压互感器58的初级线圈92上。此线圈激励放大器则接收来自250V电源132的电能，并产生250V的点火驱动脉冲，如相对图5指明的那样，施加在相关高压互感器58的初级线圈92上。
点火驱动脉冲是由冲息多谐振荡器134产生的，而且爆震检验脉冲是由冲息多谐振荡器136产生的。工作方式选择电路138对由发动机控制用计算机18产生的工作方式信号及从复位置位触发器140的Q输出端接收来的起动信号响应，不是使冲息多谐振荡器134起动，就是使冲息多谐振荡器136起动。工作方式选择电路138能够识别(identify)是冲息多谐振荡器134或是136要被起动，而且此起动信号能分别促使冲息多谐振荡器134及136产生点火驱动脉冲或者爆震检验脉冲。R-S触发器140则响应于接到由发动机控制用计算机18在其置位输入端S产生的“点火”信号，在其Q输出端产生起动信号。如技术上公知的那样，当火花塞12要被点火时，发动机控制用计算机18，具有能从予定的发动机工作参数(如发动机负载、发动机速度和发动机温度)中计算出准确时间的能力。
对由冲息多谐振荡器134产生的点火驱动脉冲信号所具有的脉冲宽度或脉冲持续时间的选择，要能在汽缸内处在正常工作的条件下，使高压互感器58产生的电压足以让火花塞12产生火花。最好应使点火驱动脉冲信号的脉宽在4至5微秒的范围内。冲息多谐振荡器136产生的爆震检验脉冲信号具有短得多的脉宽，其选择应使高压互感器58产生的峰值电压，低于汽缸处在正常工作条件下火花塞12产生火花所需要的电压，但当汽缸内的条件有助于自动点火或提前点火时，对于产生火花又足够高。最好是使爆震检验脉冲的脉宽在0.3至0.7微秒的范围内。
由冲息多谐振荡器134产生的点火驱动脉冲或由冲息多谐振荡器136产生的爆震检验脉冲，经过或门142和输出缓冲电路128的起动的输出缓冲放大器，被传输给线圈激励电路130中的线圈激励放大器。此点火驱动脉冲信号或爆震检验信号还被传输给复位逻辑电路144，表明点火驱动脉冲信号已经产生。该复位逻辑电路144对于点火驱动脉冲信号或者爆震检验信号的结束响应，将产生一个复位信号，施加在R-S触发器140的复位输入端R。此复位信号将使R-S触发器140复位，以使其Q输出端产生的起动信号终止，并且阻止随后分别由冲息多谐振荡器134或136产生点火驱动脉冲信号或爆震检验信号，一直到发动机控制用计算机18产生下一个“点火”信号为止。
正如前面指出过的那样，传感器电路82的输出，在每个线圈组件14内的体现是被传感器的输出缓冲器146来接收。此传感器的输出缓冲器146，有多个象图5中表示的晶体三极管120及其相关电路那样的缓冲放大器。此传感器的输出缓冲器146所具有的缓冲放大器，同每个线圈组件14相联。传感器输出缓冲器146的输出，被直接传输给复位逻辑电路144，并且经过放大器148传输给发动机控制用计算机18。放大器148的输出为“火花确认信号”，通过发动机控制用计算机18表明火花塞12已经产生了火花。此火花确认信号可被发动机控制用计算机18用于控制和诊断目的。由于“模式”信号是由发动机控制用计算机18产生的，所以，如果火花塞12响应于点火驱动脉冲信号或者爆震检验信号被点火，那么发动机控制用计算机18是能识别的。
由传感器输出缓冲器146产生的输出信号，还将使复位逻辑电路144起动，以产生复位信号而使R-S触发器140复位。按照这种方式，R-S触发器140可以响应于对所产生的火花的检测而复位，或者响应于点火驱动脉冲信号或爆震检验信号的结束而复位。
点火组件16对单冲击和多冲击工作方式是兼容的。在单冲击工作方式下，在发动机的每一工作周期内，对每个火花塞12产生单个“点火”信号。在多冲击工作方式下，如技术上公知的那样，发动机控制用计算机18，对于每个汽缸的每一燃烧周期内，将接二连三地产生两个或更多个“点火”信号。这在每个汽缸的燃烧周期将引起火花塞的多重点火，从而使空气燃料混合物的燃烧增强，并使发动机的效率增加。
在由冲息多谐振荡器136产生爆震检验脉冲的检测爆震工作方式下，在发动机的每一工作周期内，发动机控制用计算机18能为每一火花塞12产生单个“点火”信号。然而在每一汽缸的每一燃烧周期内，最好能产生多个爆震检验脉冲。这样就能在燃烧周期内的不同时间，均能检测汽缸内的自动点火或提前点火条件。
电气插座46的细节，表示在图7至图9中。该电气插座46有一个中央壳体部分152，由它伸出一个连接插座部分154。此连接插座部分154能够安装在电气插头86上面。插头座156靠连接插座部分154进行连接，当如图9表示的那样将连接插座部分154插在电气插头86上时，便有了多个连接插头74、76和84。各个插头座156是分别与连接导线22、24和26相连的，而连接导线22、24和26又将线圈组件14同点火组件16连在一起，如图1所示。拔插环158与电气插座46的中央壳体部分152构成一个整体。此拔插环158上有一个孔160，可以插进手指来从金属外罩上拔下线圈组件。
在连接插座部分154相对的两侧有一对带弹性的制动薄片162，与中央壳体部分152构成一个整体。如图8中所示，每个制动薄片162上面都有一个矩形孔164。就其功能来说，当电气插座46的连接插座部分154如图9中表示的那样插在电气插头86上时，此矩形孔164就是被安排来同电气插头86外表面上提供的掣子88咬合的掣子制动片。在这种状态下，制动薄片162上的矩形孔与掣子88咬合，并且将电气插座46锁紧在电气插头86上面，通过拉动拔插环158而使线圈组件14能从金属外罩20中取出。
在线圈组件14从金属外罩20中取出之后，通过将制动薄片162张开直到该矩形孔164能从掣子88上脱开，可使插座46与线圈组件14分开。此拔插环158对从金属外罩20上取下线圈组件14提供了简单而又方便的手段。
并不意味着本发明仅限于附图中所示具体实施例和在说明书中的论述。应当认识到，技术熟练的人们，在如这里描述及在权利要求中提出的本发明范围内，可以对所公开的活火头点火系统作出许多改变。
权利要求
1.一种内燃机用的活火头点火系统，具有至少一个汽缸、同上述至少一个汽缸相联以使上述至少一个汽缸内的空气燃料混合物点燃的火花塞，以及发动机控制用计算机，该计算机响应于上述内燃机的工作参数，在通过计算使上述火花塞点燃上述空气燃料混合物为最佳的时刻，产生出点火信号，所述活火头点火系统包括对由上述发动机控制用计算机产生的上述点火信号响应，以产生点火驱动脉冲信号的点火组件装置，以及直接安装在上述火花塞上的线圈组件，上述线圈组件中有高压发生装置和火花传感器装置，前者是为了跨过上述火花塞产生足够的高压，以使上述火花塞在正常工作条件下响应于上述点火组件装置产生的每个点火驱动脉冲信号而产生火花；后者是为了在上述火花塞产生火花时，响应上述高压发生装置在予定频率范围内产生的信号，产生出火花确认信号。
2.如权利要求1的活火头点火系统，其特征在于所述的火花塞有一对空间分开的电极，能在其间产生火花，上述高压发生装置包括高压互感器，它有受上述点火驱动脉冲信号激励的初级线圈，以及响应于被激励的上述初级线圈而产生上述高压的次级线圈，所述次级线圈具有高压输出端，能够接在上述空间分开的一对电极之一上;接在次级线圈的上述高压输出端和公用的之间的电容器。
3.如权利要求2的活火头点火系统，其特征在于所述的内燃机带有一个圆柱形的金属外罩，环绕在上述火花塞周围;上述线圈组件内有一个圆柱形的不导电外壳，能够滑动地装在上述圆柱形金属外罩中;上述电容器包括配置在上述圆柱形不导电外壳内表面上与上述次级线圈的所述高压输出端相连的第一电极，以及由上述圆柱形金属外罩构成的该电容器的第二电极。
4.如权利要求1的活火头点火系统，其特征在于所述的火花传感器装置包括能够耦合在上述高压发生装置上的带通滤波器，该带通滤波器能使在上述高压发生装置中响应于上述火花塞产生的火花而感生的上述予定频率范围内的高频信号通过;用于对上述带通滤波器通过的上述高频信号进行整流以产生被整流后的信号的整流装置;以及用于放大上述整流后的信号以产生上述火花确认信号的放大装置。
5.如权利要求4的活火头点火系统，其特征在于所述的高(频)通滤波器为高频带通滤波器。
6.如权利要求5的活火头点火系统，其特征在于所述的高频带通滤波器是由串联在一起的电感线圈和电容器组成。
7.如权利要求4的活火头点火系统，其特征在于所述的对上述高频信号整流用的装置，包括使上述整流信号倍压的倍压装置和用于增加上述整流信号的持续时间的装置，让上述放大装置保持在导通状态，以使上述放大装置产生的上述火花确认信号具有予定的脉冲持续时间。
8.如权利要求4的活火头点火系统，其特征在于所述的整流装置包括连接在上述带通滤波器和上述放大装置之间，以对上述带通滤波器通过的上述高频信号进行整流的第一个二极管;连接在上述第一个二极管和地之间的第二个二极管;连接在上述稳压二极管和上述放大装置之间的连接处，以限制上述整流的高频信号的最高电压的稳压二极管，以及并联在上述稳压二极管上的电阻-电容网络，以增加上述整流高频信号的持续时间，让上述放大装置保持在导通状态，以使上述火花确认信号具有予定的脉冲宽度。
9.如权利要求8的活火头点火系统，其特征在于所述的放大装置是场效应晶体管，它的栅极接在上述第一个二极管的阴极上。
10.如权利要求8的活火头点火系统，其特征在于所述火花确认信号的所述予定脉冲宽度，在40和60微秒之间。
11.如权利要求3的活火头点火系统，其特征在于所述的火花传感器装置，包括电容耦合在上述高压发生装置上的高频滤波器，所述的高(频)通滤波器能使在上述初级线圈中响应于上述火花塞产生的火花而感生的上述予定频率范围内的高频信号通过;放大整流信号的放大装置;连接在上述高(频)通滤波器输出端和上述放大装置的输入端之间的二极管，对通过上述高(频)通滤波器的上述高频信号进行整流以产生上述被整流信号连接在上述二极管上的稳压二极管，以限制上述被整流信号的最高电压;以及并联在上述稳压二极管上的R-C网络，以增加上述整流信号的持续时间，让上述放大装置保持在导通状态，以使上述火花确认信号具有予定的脉冲宽度。
12.如权利要求11的活火头点火系统，其特征在于所述的高(频)通滤波器为电感线圈-电容器形式的高频带通滤波器。
13.如权利要求2的活火头点火系统，其特征在于所述的火花传感器装置包括电容耦合在上述高压发生装置上的高(频)通滤波器，能让在上述初级线圈中响应于上述火花塞产生的火花而感生的予定频率范围内的高频信号通过;对由上述高(频)通滤波器通过的高频信号进行整流以产生出整流信号的倍压装置，以及放大上述被整流信号以产生上述火花确认信号的放大装置。
14.如权利要求13的活火头点火系统，其特征在于所述的放大装置，包括有用于将上述火花确认信号的持续时间增加到具有予定脉冲宽度的装置。
15.如权利要求13的活火头点火系统，其特征在于进一步包括将上述高(频)通滤波器耦合在上述高压发生装置上的电容器。
16.如权利要求13的活火头点火系统，其特征在于进一步还包括容性地响应上述高压发生装置中感生的射频信号的检测元件，所述检测元件接在上述高(频)通滤波器上。
17.如权利要求1的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置，进一步包括用于将上述火花确认信号传输给上述发动机控制用计算机的缓冲放大器。
18.如权利要求1的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置，进一步包括用来交替产生响应于上述发动机控制用计算机产生的上述点火信号的爆震检验脉冲信号和表明该爆震检验脉冲信号已经产生的工作方式信号的装置，上述爆震检验脉冲信号对上述高压发生装置进行激励，以经过上述火花塞产生探测电压，此电压的峰值，低于正常工作条件下上述火花塞产生火花所需要的值，但当上述至少一个汽缸内的条件有助于自动点火时，对上述火花塞产生火花又足够高。
19.如权利要求1的活火头点火系统，其特征在于所述至少一个汽缸包括多个汽缸，多个汽缸中的每个汽缸都有它自己的火花塞，而且上述每个火花塞都有固定其上的线圈组件;其中所述发动机控制用计算机，进一步产生表明汽缸内的空气燃料混物已被点燃的编码信号，上述点火组件装置包括输出端同上述多个汽缸中的每个汽缸相联的汽缸选择电路，所述的汽缸选择电路响应于上述发动机控制用计算机产生的上述编码信号，在同上述多个汽缸中的上述汽缸相联的输出端，产生能被上述编码信号识别的信号;用来响应上述发动机控制用计算机产生的上述点火信号，以产生具有第一个予定脉宽的第一个脉冲信号的第一个装置;多个线圈激励放大器，所述多个线圈激励放大器中的每个线圈激励放大器，都同相应的上述多个汽缸之一相联，都有它的输出端，该输出端与固定在其相联汽缸的上述火花塞上的上述线圈组件中的上述高压发生装置相连;以及接在上述汽缸选择电路上述输出端的装置，用来起动与(由上述编码信号识别出的上述多个汽缸中的)上述汽缸相联的上述多个线圈激励放大器中的上述线圈激励放大器，以便响应上述第一个脉冲信号而产生上述点火驱动脉冲信号，此点火驱动脉冲信号能使上述多个汽缸中的上述选定汽缸中的上述火花塞产生火花。
20.如权利要求19的活火头点火系统，其特征在于所述的用于产生上述第一个脉冲信号的第一个装置，是第一个冲息多谐振荡器，它响应于上述发动机用控制计算机产生的上述点火信号而产生出上述第一个脉冲信号。
21.如权利要求20的活火头点火系统，其特征在于所述的第一个脉冲信号的所述第一予定脉冲宽度，在4与6微秒之间。
22.如权利要求20的活火头点火系统，其特征在于所述的第一个脉冲信号的所述第一予定脉冲宽度，约为5微秒。
23.如权利要求19的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置带有传感器输出缓冲器和复位逻辑电路，前者用来将上述火花确认信号传输给上述发动机控制用计算机;后者则响应于至少上述第一个脉冲信号和上述火花确认信号之一，产生复位信号;上述用来产生上述第一个脉冲信号的第一个装置，进一步包括R-S触发器，其置位输入端接收上述点火信号，其复位输入端接收上述复位信号，而且Q输出端接在上述第一个冲息多谐振荡器上。
24.如权利要求19的活火头点火系统，其特征在于所述的发动机控制用计算机，进一步产生表明爆震检验信号已被产生的工作方式信号，上述点火组件装置进一步包括第二个装置，用来响应上述发动机控制用计算机产生的上述点火信号和工作方式信号，产生具有第二个予定脉宽的第二个脉冲信号;工作方式选择电路，用来在没有上述工作方式信号的情况下，将上述点火信号传输给产生上述第一脉冲信号用的上述第一个装置;并且用来将上述点火驱动脉冲信号传输给响应上述工作方式信号产生上述第二脉冲信号用的上述第二个装置;以及用来将上述第一及第二个脉冲信号传输给上述线圈激励放大器的门装置。
25.如权利要求24的活火头点火系统，其特征在于所述的产生第一脉冲信号的第一个装置，是响应于上述点火信号产生出上述第一个脉冲信号的第一个冲息多谐振荡器;其中所述的第一个予定脉宽的选择，是使同上述选定的汽缸相联的上述线圈激励放大器起动，以产生一个点火驱动脉冲信号，其脉冲持续时间对于上述相关的高压发生装置在上述内燃机处在正常工作条件下产生出能使上述火花塞产生火花的高压是足够的;其中所述的产生第二脉冲信号用的第二个装置，是第二个冲息多谐振荡器，它响应于上述点火信号产生上述第二个脉冲信号，此第二个予定脉冲宽度的选择，是使同上述选定的汽缸相联的上述线圈激励放大器起动，以产生一个爆震检验信号，其脉冲持续时间对于上述相关的高压发生装置产生一个高压是足够的，此高压的峰值低于上述汽缸在正常工作条件下使上述火花塞产生火花所需要的值，并且当上述选定的汽缸中的条件有助于自动点火时，高于使上述火花塞产生火花所需要的值。
26.如权利要求24的活火头点火系统，其特征在于所述的第一予定脉宽在4和6微秒之间，而且所述第二予定脉宽在0.4和0.6微秒之间。
27.如权利要求24的活火头点火系统，其特征在于所述的第一予定脉宽约为5微秒，而且所述第二予定脉宽约为0.5微秒。
28.如权利要求25的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置进一步包括有复位电路和触发电路，上述复位电路用来响应上述第一个或第二个脉冲信号以产生复位信号;上述触发电路有接收上述点火信号的置位输入端(S)，接收上述复位信号的复位输入端(R)，而且Q输出端接在上述工作方式选择电路上，上述触发器的Q输出与上述点火信号相对应。
29.如权利要求26的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置进一步包括有传感器输出缓冲器，用来将上述火花确认信号传输给上述发动机控制用计算机，所述传感器输出缓冲器进一步还将上述火花确认信号传输给上述复位电路，而且上述复位电路响应于接收上述火花确认信号，进一步产生出上述复位信号。
30.一种内燃机用的活火头点火系统，具有多个汽缸，同每个汽缸相联以产生火花，点燃与其相联的汽缸中空气燃料混合物的火花塞，以及发动要控制用计算机，该计算机响应于上述内燃机的工作参数，产生出能识别火花塞被点火的邻近汽缸的编码信号，而在火花应由与上述已认别汽缸相联的火花塞产生以使上述内燃机的效率最佳化的时刻，产生出点火信号，上述活火头点火系统包括直接安装在每个火花塞上的线圈组件，所述线圈组件带有高压发生装置和火花传感器装置，在上述汽缸处在正常工作条件下，上述高压发生装置响应点火驱动脉冲信号产生出足以使上述火花塞产生火花的高压;而当火花已由上述火花塞产生时，上述火花传感器装置响应于上述高压装置中感生的予定频率范围内的信号，产生出火花确认信号;以及点火组件装置，该装置对上述编码信号响应，以识别上述火花塞被点火的汽缸;对上述点火信号响应以产生上述点火驱动脉冲信号，被传输给固定在同上述编码信号中识别出的上述汽缸相联的上述火花塞上的上述线圈组件。
31.如权利要求30的活火头点火系统，其特征在于所述的火花塞至少带有一个电极，上述高压发生装置包括高压互感器，它有一个受上述点火驱动脉冲信号激励的初级线圈，和一个高压输出端接在上述火花塞的上述至少一个电极上的次级线圈，上述次级线圈响应于受上述点火驱动脉冲信号激励的上述初级线圈，在上述高压输出端产生一个在上述汽缸处在正常工作条件下足以使上述火花塞产生火花的电压;以及连接在上述次级线圈的上述高压输出端和公用地之间的电容器。
32.如权利要求31的活火头点火系统，其特征在于所述的线圈组件带有一个圆柱形中空的不导电外壳，可滑动地安装在固定于上述内燃机上的圆柱金属外罩中，与上述火花塞同心;上述电容器包括布置在上述中空非导电外壳内表面上的第一电极，所述第一电极接在上述次级线圈的上述高压输出端;其中所述圆柱形金属外罩构成上述电容器的第二电极，它经过上述内燃机接在上述公共地端上。
33.如权利要求30的活火头点火系统，其特征在于所述的火花传感器装置包括电容耦合在上述高压发生装置上的高(频)通滤波器，所述高(频)通滤波器，能使响应于上述火花塞产生的火花而在上述高压发生装置中感生的上述予定频率范围内的高频信号通过;整流装置，对上述予定频率范围内的上述高频信号进行整流，以产生整流信号;以及放大装置，将上述整流信号放大，以产生上述火花确认信号。
34.如权利要求33的活火头点火系统，其特征在于所述的高(频)通滤波器是高频带通滤波器。
35.如权利要求33的活火头点火系统，其特征在于所述放大上述被整流信号的装置，包括将上述火花确认信号的持续时间增加到具有予定脉宽的装置。
36.如权利要求35的活火头点火系统，其特征在于所述的上述火花确认信号的予定脉宽，约为50微秒。
37.如权利要求30的活火头点火系统，其特征在于所述点火组件装置，进一步包括交替地产生(响应于识别出火花塞被点火的上述汽缸的上述编码信号的)爆震检验脉冲信号、上述点火信号及(表示要求产生导通的爆震检验的)工作方式信号的装置;上述爆震检验脉冲信号，对于(固定在同上述编码信号识别出来的上述汽缸相联的上述火花塞上的上述线圈组件的)上述高压发生装置进行激励，以产生爆震检验电压施加在上述火花塞的上述至少一个电极上，其所具有的峰值电压，低于上述汽缸内处在正常工作条件下由上述火花塞产生火花所需要的值，但当由上述编码信号识别出来的上述汽缸内的条件有助于自动点火和提前点火时，对于使上述火花塞产生火花又足够高。
38.如权利要求37的活火头点火系统，其特征在于所述的点火组件装置包括响应上述编码信号以产生能够识别火花塞被点火的上述汽缸的汽缸选择信号的汽缸选择电路;脉冲发生装置，用来在没有上述工作方式信号的条件下，响应于上述点火信号产生具有第一予定脉宽的第一个脉冲信号;用来响应于上述点火信号和上述工作方式信号，产生具有第二予定脉宽的第二个脉冲信号;多个线圈激励放大器，其中每个线圈激励放大器都分别同上述多个汽缸之一相联，上述每个线圈激励放大器自己的输出端，都分别同固定在其相联汽缸的上述火花塞上的上述线圈组件相连;每个线圈激励放大器，都能响应于上述第一个脉冲信号，产生上述点火驱动脉冲信号;响应于上述第二个脉冲信号，产生上述爆震检验脉冲信号;以及连接在上述汽缸选择电路和上述多个线圈激励放大器之间的装置，能使同上述汽缸选择信号识别出的上述汽缸相联的上述线圈激励放大器起动，以便响应于上述第一个脉冲信号，产生上述点火驱动脉冲信号;响应于上述第二个脉冲信号，产生上述爆震检验脉冲信号。
39.如权利要求38的活火头点火系统，其特征在于所述的脉冲发生装置包括第一个冲息多谐振荡器，用来响应上述点火信号产生上述第一个脉冲信号;第二个冲息多谐振荡器，用来响应上述点火信号产生上述第二个脉冲信号;以及工作方式选择电路，其所具有的第一种状态是将上述点火信号施加在上述第一个冲息多谐振荡器上;并可变换为第二种状态，是响应于上述工作方式信号而将上述点火信号施加在上述第二个冲息多谐振荡器上。
40.如权利要求39的活火头点火系统，其特征在于所述的脉冲发生装置进一步包括复位电路和触发电路，上述复位电路，是为了响应于上述第一个冲息多谐振荡器产生的上述第一个脉冲信号或响应于上述第二个冲息多谐振荡器产生的上述第二个脉冲信号，产生出复位信号;上述触发电路具有的置位输入端，接收上述点火信号，复位输入端，接收上述复位信号，而且Q输出端接在上述工作方式选择电路上，上述Q输出与在上述置位输入端接收的上述点火信号相应。
41.如权利要求39的活火头点火系统，其特征在于所述的第一脉冲信号的所述第一予定脉宽，约为5微秒宽;其中所述第二脉冲信号的所述第二予定脉宽，约为0.5微秒宽。
42.如权利要求40的活火头点火系统，其特征在于所述点火组件装置进一步包括传感器输出缓冲器，以将上述点火确认信号传输给上述发动机控制用计算机。
43.如权利要求42的活火头点火系统，其特征在于所述的复位电路，响应上述传感器输出缓冲器的输出以产生上述复位信号。
44.一种内燃机活火头点火系统中的线圈组件，其中所述的内燃机具有接地的圆柱形金属外罩，环绕在每个火花塞的周围，上述线圈组件包括能滑动安装在上述金属外罩中的不导电的圆柱形塑料外壳;在上述外壳一端提供的电接点，当上述外壳安装在上述金属外罩中时，该接头适于同火花塞的中央电极进行电接触;安装在上述外壳中的高压互感器，此高压互感器具有初级线圈和次级线圈，上述次级线圈所具有的高压输出端接在上述电接点上;沿上述圆柱形外壳的内表面部分安置的导电电极，上述导电电极接在上述次级线圈的上述高压输出端，并且与上述金属外罩相结合，在上述次级线圈的上述高压输出端和地之间构成一个电容器;电耦合在上述高压互感器上的火花传感器电路，用来根据上述高压互感器中，响应将上述线圈组件固定其上以产生火花的上述火花塞而感生的予定频率范围的高频信号，产生一个火花确认信号;上述频率范围内的上述高频信号，能够单值性地识别出产生火花的上述火花塞;以及一个将上述外壳的同上述导电极相反方向的一端密封住的端部底座，所述端部底座包括有至少带三个电插头的电气插头，上述至少三个电插头中的两个接在上述初级线圈的相反的两端，而其第三个插头则接收由上述火花传感器电路产生的上述火花确认信号。
45.如权利要求44的线圈组件，其特征在于进一步包括同上述圆柱形外壳的上述一端相连的弹性套，当上述电接点同上述中央电极衔接之后，该弹性套同陶瓷电绝缘子的外表面密封衔接，环绕在上述火花塞的上述导电电极周围。
46.如权利要求44的线圈组件，其特征在于所述的火花传感器电路包括同上述初级线圈电容耦合的带通滤波器，所述带通滤波器可进行电调谐，以使上述予定频率范围内的高频信号能够通过，并使上述予定频率范围之外的上述高频信号显著衰减;整流装置，它同上述带通滤波器相连，对上述予定频率范围内的上述高频信号进行整流，以产生被整流的信号;以及响应于上述被整流信号，以产生上述火花确认信号的放大装置。
47.如权利要求46的线圈组件，其特征在于所述的放大装置包括场效应晶体管，其栅极接收上述被整流信号;以及增大上述场效应晶体管保持在导通状态时间的装置，而与(产生火花的)上述火花塞产生的上述高频信号产生出具有予定脉宽的上述火花确认信号的持续时间无关。
48.如权利要求47的线圈组件，其特征在于所述的增大上述场效应管保持在导通状态时间的装置，能将上述场效应管保持在导通状态约为50微秒。
49.如权利要求48的线圈组件，其特征在于所述的增大场效应管保持在导通状态时间的装置，是连接在上述场效应管栅极上的R-C网络和限制上述场效应管的栅极最高电压的稳压二极管。
50.如权利要求46的线圈组件，其特征在于所述的外壳上至少有一个导电的弹性指状物，与接地的圆柱形金属外罩衔接，所述至少一个导电的弹性指状物伸在上述外壳中，以为上述高压互感器的上述次级线圈的一端提供电气接地，并为上述外壳内的上述火花传感器电路提供内部的电气接地。
51.如权利要求44的线圈组件，其特征在于进一步包括能够安装在上述插头上的电气插座，所述电气插座包括能将上述线圈组件从上述接地的圆柱形金属外罩中拔出的装置。
52.如权利要求51的线圈组件，其特征在于所述线圈组件的上述端部底座上有一对掣子，被安置于上述电气插头的两侧，上述电气插座包括带有一端和相反的一端的中央壳体部分;由上述中央壳体部分上述一端伸出的连接插座部分，所述插座部分能够滑动安插在上述电气插头上;在上述插座部分内至少配置有三个电插头座，每个电插头座接插上述电气插头中至少三个电插头的相应的一个电插头;至少三根连接导线，每根连接线都同上述至少三个电插头座中相应的一个电插头座相连;由上述中央壳体部分上述相反的一端伸出来的拔插环;以及位于上述插座部分相反两侧而从上述中央壳体部分伸出来的一对制动薄片，其中每个制动薄片上面都有一个掣子制动片，当上述插座部分插在上述电气插头上时，该掣子制动片同上述一对掣子之一咬合，从而将上述电气插座锁紧在上述线圈组件上。
全文摘要
一种内燃机用活火头点火系统，带有能连接在各火花塞上的线圈组件。每个组件都有一个用来产生足够的高压以使火花塞产生火花的高压互感器、同火花塞并联的组合电容器，及耦合在高压互感器上以产生火花发生时的火花确认信号的传感器电路。该电路，响应于高压互感器内产生的预定频率范围内的高频信号，以产生火花确认信号。此系统对于单冲击工作方式和多冲击工作方式是兼容的。该系统还可经火花塞产生探测电压，以检验自动或提前点火。
文档编号F02P17/12GK1062957SQ9110946
公开日1992年7月22日 申请日期1991年9月28日 优先权日1990年9月28日
发明者M·E·格兰迪 申请人:普雷斯托莱特电线公司