一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置的制作方法

本发明涉及燃烧器模拟，具体涉及一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置。

背景技术：

1、点火装置可用于替代发动机的燃烧模拟器，能提供空燃比混合模拟，可调节的燃烧温度和大风量输出，主要用于三元催化装置等老化试验。在燃烧模拟器中，点火装置需要准确判断点火时机和点火后的点火状态，测试系统要根据点火情况和火焰情况，控制进风量和燃料阀，避免重复点火或燃料泄漏。

2、现有点火装置都是针对灶具，热水器，小型锅炉等场合应用的普通模拟电路，电路一旦制成，则脉冲频率，占空比固定，无法根据不同场合灵活调节；火焰检测多为热电偶原理，反应速度慢；部分利用火焰电阻特性来检测火焰的产品也存在火焰检测灵敏度低，未考虑混合气体内水分含量导致的阻值变化，应用场合固定；点火针和火焰检测针为独立的，更换点火针或火焰检测针需要现场调整间隙，安装较复杂。这些缺点会在工作时导致燃料阀误动作，额外增加设备维护成本。点火装置是燃烧模拟器的核心组件，其工作可靠性直接影响燃烧模拟器整体性能，但现有点火装置都无法满足需求。另外，传统模拟点火装置无通讯接口，无法物联网化和智能化，这限制了点火装置的应用场景。

3、因此目前十分需要研究开发一款满足大流量燃烧模拟器的全数字专用点火装置，满足多场合通用，安装维护方便，经济型好，全数字化，智能化等特点。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，可稳定的提供频率和占空比可调节的点火脉冲，采用通用的火花塞作为点火探针，利用火焰离子的单向导电性来检测火焰，可靠性高，同时点火和火焰检测采用一体化探针设计，降低安装，维护成本；具备通讯接口，具备智能化和物联网化功能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，包括依次连接的燃料阀控制电路、单片机、高压点火电路和火花塞，所述单片机与火花塞之间还设置有一火焰检测电路；所述高压点火电路用于在点火针上产生频率脉宽可调节的高压点火脉冲；所述火焰检测电路，用于在探测针上检测火焰是否存在；所述燃料阀控制电路，用于同步控制燃料阀，通过单片机控制燃料阀控制电路、高压点火电路和火焰检测电路。

4、作为本发明进一步的方案，所述高压点火电路的工作过程为：单片机产生pwm波形后经由推挽放大电路驱动功率变压器工作，在功率变压器次级得到交流电压，该交流电压通过整流二极管向储能电容充电，以及该交流电压有一稳压二极管探测，一旦电压幅值大于二极管击穿电压，则二极管击穿触发高压可控硅导通，此时储能电容上的电压将直接通过高压可控硅施加到高压包初级线圈，高压包次级线圈会立即感应出15kv~20kv的高压，此高压信号通过火花塞探针放电。

5、作为本发明进一步的方案，所述火焰检测电路的工作过程为：通过单片机产生检测用的pwm波，通过推挽放大电路来驱动变压器，在变压器的次级端会生成一个频率和脉宽可调节的交流电压信号，作为检测用电压施加到检测探针处，利用火焰离子的单向导电性，如果存在火焰，则该交流电压信号会被整流，此时在火焰的一端得到一负电压，该负电压经过滤波后送入比较器进行电压比较，比较器输出电平由单片机检测，当比较器输出为低电平时，则表示火焰存在，单片机判断点火成功。

6、作为本发明进一步的方案，所述燃料阀控制电路的工作过程为：单片机通过点火和火焰检测来自动控制燃料阀，避免燃料阀泄漏；通过单片机打开进风风机预吹扫，然后发点火脉冲，随后打开燃料阀，燃料通过燃料阀后与进气空气混合后会被立即点燃，此时单片机通过火焰检测电路检测点火是否成功，如果成功则进入实时火焰检测状态，如果点火失败或者意外熄火，则立刻关闭燃料阀，并发出报警信号，避免燃料的泄漏。

7、作为本发明进一步的方案，所述高压脉冲点火电路包括变压器、储能电容；通过单片机产生pwm波，经过放大后驱动变压器工作，变压器输出端感应出高压，经过整流后对储能电容充电，采用储能电容驱动高压包产生点火脉冲。

8、作为本发明进一步的方案，所述火花塞作为放电和火焰检测探针。

9、作为本发明进一步的方案，所述火焰检测电路包括变压器，检测电源整流，比较器；通过单片机产生pwm波形驱动变压器，在变压器次级产生频率，脉宽可调节的交流电源，该交流电源到达检测探针处用于检测火焰是否存在。

10、本发明具有以下有益效果：

11、在本发明中高压点火电路采用可调节的点火脉冲频率，占空比，使用灵活，解决了多场合使用尤其是大流量燃烧模拟器的适配；采用的火焰检测电路合并了检测探针和点火探针，利用火焰的离子单向导电特性准确检测火焰，同时采用火花塞作为点火和检测的探针，解决了火焰检测可靠性问题，同时降低了现场安装和调试成本；采用的燃料阀控制电路以单片机为核心，集点火控制，火焰检测控制，燃料阀控制的全自动化，解决了以模拟器件为核心的点火控制器功能单一，应用场合固定的缺点；对于在台架应用场合，解决了无法多路控制，无通讯接口，无法物联网化和智能化的缺点。

12、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，包括依次连接的燃料阀控制电路、单片机、高压点火电路和火花塞，所述单片机与火花塞之间还设置有一火焰检测电路；所述高压点火电路用于在点火针上产生频率脉宽可调节的高压点火脉冲；所述火焰检测电路，用于在探测针上检测火焰是否存在；所述燃料阀控制电路，用于同步控制燃料阀，通过单片机控制燃料阀控制电路、高压点火电路和火焰检测电路。

2.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述高压点火电路的工作过程为：单片机产生pwm波形后经由推挽放大电路驱动功率变压器工作，在功率变压器次级得到交流电压，该交流电压通过整流二极管向储能电容充电，以及该交流电压有一稳压二极管探测，一旦电压幅值大于二极管击穿电压，则二极管击穿触发高压可控硅导通，此时储能电容上的电压将直接通过高压可控硅施加到高压包初级线圈，高压包次级线圈会立即感应出15kv~20kv的高压，此高压信号通过火花塞探针放电。

3.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述火焰检测电路的工作过程为：通过单片机产生检测用的pwm波，通过推挽放大电路来驱动变压器，在变压器的次级端会生成一个频率和脉宽可调节的交流电压信号，作为检测用电压施加到检测探针处，利用火焰离子的单向导电性，如果存在火焰，则该交流电压信号会被整流，此时在火焰的一端得到一负电压，该负电压经过滤波后送入比较器进行电压比较，比较器输出电平由单片机检测，当比较器输出为低电平时，则表示火焰存在，单片机判断点火成功。

4.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述燃料阀控制电路的工作过程为：单片机通过点火和火焰检测来自动控制燃料阀，避免燃料阀泄漏；通过单片机打开进风风机预吹扫，然后发点火脉冲，随后打开燃料阀，燃料通过燃料阀后与进气空气混合后会被立即点燃，此时单片机通过火焰检测电路检测点火是否成功，如果成功则进入实时火焰检测状态，如果点火失败或者意外熄火，则立刻关闭燃料阀，并发出报警信号，避免燃料的泄漏。

5.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述高压脉冲点火电路包括变压器、储能电容；通过单片机产生pwm波，经过放大后驱动变压器工作，变压器输出端感应出高压，经过整流后对储能电容充电，采用储能电容驱动高压包产生点火脉冲。

6.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述火花塞作为放电和火焰检测探针。

7.如权利要求1所述的一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，其特征在于，所述火焰检测电路包括变压器，检测电源整流，比较器；通过单片机产生pwm波形驱动变压器，在变压器次级产生频率，脉宽可调节的交流电源，该交流电源到达检测探针处用于检测火焰是否存在。

技术总结
本发明提出了一种适合大流量燃烧模拟器的全数字点火装置，包括依次连接的燃料阀控制电路、单片机、高压点火电路和火花塞，所述单片机与火花塞之间还设置有一火焰检测电路；所述高压点火电路用于在点火针上产生频率脉宽可调节的高压点火脉冲；所述火焰检测电路，用于在探测针上检测火焰是否存在；所述燃料阀控制电路，用于同步控制燃料阀，通过单片机控制燃料阀控制电路、高压点火电路和火焰检测电路，可稳定的提供频率和占空比可调节的点火脉冲，采用通用的火花塞作为点火探针，利用火焰离子的单向导电性来检测火焰，可靠性高，同时点火和火焰检测采用一体化探针设计，降低安装，维护成本；具备通讯接口，具备智能化和物联网化功能。

技术研发人员：胡晓伟,张朋,薛彬
受保护的技术使用者：上海穆帆汽车技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23