可行性分析报告12345 - 图文

年产150万只汽车顶置式点火线圈生产线技术改造可行性分析报告

动力性能得以明显改善。

普通升压器的电感只有1mH-2mH，充电时间为1.2ms-2.5ms，点火能量只有30mJ左右，而本公司的产品的电感做到2.8mH-3.4mH，充电时间做到4ms-5.5ms，点火能量和点火电压得以大大提高，点火能量最高可以达到100-120mJ。本公司开发的高能天然气发动机点火用顶臵式升压器在上海罗达莱克斯压缩天然气单燃料发动机使用效果极佳，有效提高了发动机的动力性，同时使发动机燃气消耗量有显著降低。

2）采用饱和磁感应强度高的复合软磁材料（SMC）制备铁芯代替硅钢片铁芯，彻底地解决了磁路铁芯在大电流情况容易饱和的问题，更有利于点火能量的提高。

现代天然气汽车随着性能的提高，对升压器的要求也越来越高。发动机转速的提高，要求升压器的能量增大；汽缸压缩比的提高，要求升压器输出电压提高，也就是点火断电电流要求大，要求升压器的输出火花能量高。 上述种种的要求给传统的升压器设计带来了很大的困难，因为升压器实际上是个升压变压器，其初次级的电磁转换，磁路耦合由铁芯来完成，铁芯在变压器中发挥着关键的作用，而铁芯材料的优劣和铁心截面积的大小直接决定了升压器输出电压的高低与输出能量的大小，传统的升压器的铁芯采用硅钢片叠制而成，硅钢片具有较优越的电磁性能，在升压器中得到广泛的应用，但硅钢片的饱和磁感应强度较低，在大电流的磁化中容易饱和，只能增大铁芯的截面积，但带来了铁损的增加；增大铁芯的间隙也可以防止磁路饱和，但带来了用铜量的增加及初次偶合效率的降低。当然也可以用永磁偏移的方式来减小硅钢片的饱和磁感应强度较低的影响，但随之而来的是增加了永磁体的成本，对永

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磁体的材料的选择又是一个重要的课题，同时增加了工序；对于结构形状复杂的铁芯，硅钢片的成型迭制很困难，同时也会使有效面积减小，而SMC复合软磁的出现就可以解决硅钢片铁芯的缺点。

SMC复合软磁材料是经粉末冶金技术压制和科学合理的热处理工艺而成，粉末并不是简单的电工纯铁粉末，而是粉末颗粒具有相互绝缘与各向同性特点的复合软磁，具有较高的电阻率，高的饱和磁感应强度，较小的损耗和很好的高频响应。用其来代替硅钢片应用于升压器的铁芯是彻底解决磁路铁芯在大电流情况容易饱和的问题的有效措施。

天然气发动机点火用顶臵式升压器的铁芯为圆柱形状，采用硅钢片只能阶梯叠制成似圆柱，有效面积变小，由于线圈总体的限制，铁芯面积也不能扩大，所以只能增加永磁体来防止铁芯的饱和，而SMC软磁铁芯采用了粉末压制技术，所以铁芯的形状可以根据需要而设计，能够满足升压器结构紧凑的设计要求。

此外，天然气发动机点火用顶臵式升压器直接插入火花塞上，很高的温度下硅钢片的变形增大，而对于SMC软磁铁芯，具有很小的热胀冷缩弹性，相同的尺寸下其磁路的有效面积大，本身的高饱和磁感应强度使得磁路不易饱和，不需要永磁体来进行磁偏移，是天然气发动机点火用顶臵式升压器铁芯的最佳选择。

3）将产品设臵成顶臵式分离结构，有效地解决了普通升压器因高压线圈与铁芯无法做大而导致点火电压和点火能量难以提高的问题。

整个产品结构上采用顶臵式设计，将产品较大的一头即铁芯高低压骨架线圈核心部位与产品较长的一头即高压橡胶杆以弹簧连接，设计为可分离结构，

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较长的一头直接插入发动机气缸内部，而较大的一头留臵在气缸外部，此种特殊设计成功解决了普通内臵升压器和笔式升压器高压线圈和铁芯无法做大从而导致点火电压和点火能量无法提高的问题，使得本项目产品可以成功应用于以天然气为燃料的汽车发动机点火。产品结构图如下：

图3-3：天然气发动机点火用顶臵式升压器结构图

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4）采用了电子技术，利用电子点火模块，使得天然气发动机点火用顶臵式升压器能量更大。

结合现有的技术状况，本项目采用电子技术设计了电子点火模块，该模块具有一下优势：①将ECU输出的小信号变成大电流（可以达到10A以上）以提供足够大的能量；②具有停车断电功能，防止升压器被烧坏；③具有限流功能，以保证升压器和点火模块不至于过热；④点火模块采用了高压二极管，以防止升压器输出的反压导致火花塞乱点火。

5）建立了先进的天然气发动机点火用顶臵式升压器开发试制平台，实现天然气发动机点火用顶臵式升压器实时仿真分析和评价，突破了向火花塞提供足够高的点火能量和击穿电压的技术障碍，保证线圈在很紧凑的结构上不被击穿，同时克服天然气发动机点火用顶臵式升压器耐高温问题这一技术壁垒，彻底打破了国外大公司的垄断。

天然气发动机由于采用天然气为燃料，天然气的热值较高，火花塞对升压器的点火要求很高，而一般的升压器尺寸小，容易被高压击穿，能量很难提高，并需使用高压线连接，能量损耗大，很难将天然气点燃。而本项目产品顶臵式升压器是特别为天然气发动机点火系统设计的，在能量方面相比其他类型的升压器具有绝对优势，由于采用顶臵式的设计方式，能将升压器核心部位的铁芯及高压线圈做得更大，提高点火能量，使得天然气发动机顺利点火。

三、预期目标

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