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2013年9月22日

第一部分立项的背景与意义

一、立项背景

汽车升压器是一种脉冲变压器，是汽车发动机电喷系统的核心执行部件，而天然气发动机点火用顶置式升压器，因为其独特设计，省去了分电器分火头与旁电极之间的能量损耗以及高压线的能量损耗，克服了多头升压器同时向2个缸点火的弊端，使得点火更为可靠。

另外，无需在分火头和分电器旁电极之间设置间隙，也无需高压线，减少了电磁干扰，成为最为前卫的升压器，代表着升压器的最新技术。

然而这种升压器直接装在气缸上，环境温度十分高，因而对材料的要求也非常高。

目前，天然气发动机点火用顶置式升压器技术在国外包括日本、美国、德国、意大利、法国、韩国的技术取得了阶段性的进展，但也不是非常成熟，如2008年就有国外进口的奥迪、宝来和帕萨特车用天然气发动机点火用顶置式升压器出现了严重的质量问题，而国内尚未有企业全面掌握天然气发动机点火用顶置式升压器方面的相关技术。

在这样的技术背景下，本项目的实施，成功解决了升压器外铁芯装配的工艺难题，延长产品寿命的同时提高了点火能量（由普通升压器的30-40mJ达到100mJ以上），建立了先进的天然气发动机点火用顶置式升压器开发试制平台，彻底打破了国外大公司的垄断，相关技术填补国内空白，达到国际先进水平。

二、立项意义

（1）项目的实施，有助于促进我国升压器整体技术水平的提高。

针对天然气发动机点火用顶置式升压器的突出优势以及其存在的技术难题，我公司决定立项对相关的技术进行研究，通过项目的实施，成功解决了升压器外铁芯装配的工艺难题，延长产品寿命的同时提高了点火能量（由普通升压器的30-40mJ达到100mJ以上），建立了先进的天然气发动机点火用顶置式升压器开发试制平台，彻底打破了国外大公司的垄断，相关技术填补国内空白，达到国际先进水平。

由此可见，本项目的研发及产业化对于提高我国升压器整体技术水平具有积极的促进作用，推动同行业的企业对相关技术进行深入研究。

（2）项目的实施，有利于推动汽车零部件国产化的进程，增加就业岗位，缓解就业压力。

本项目产品技术含量高，性能优势明显，其产业化生产，可带动我市相关上游产业“汽车零部件产业集群”以及长沙汽车下游产业的迅速发展，有效地降低汽车制造成本，极大推动国家汽车零部件国产化的进程，对地方经济及相关产业的发展产生巨大的促进作用。

而相关产业的发展可以带动就业，增加200多个就业岗位，有助于缓解就业压力。

（3）项目的实施，有利于长沙“中国汽车制造之都”的打造和形成。

继工程机械之都后，长沙正全力打造中国汽车制造之都。

2009年长沙汽车产量达到16万辆，预计到2015年，长沙汽车产业整车生产能力将达120万辆，汽车及零部件制造业销售收入可望达到2500亿元。

长沙正成为中国汽车产业第六大板块。

2009年，我公司已同一汽轿车、深圳港鹏发动机有限公司建立配套生产合作协议。

长沙汽车升压器都是从江苏、浙江、深圳外购，今后在长沙造整车，就像在江苏昆山造笔记本电脑一样快捷，汽车所需的零部件，在长沙都能采购到，而不需要求助外地的汽车零件商。

目前，我们正积极同落户长沙的比亚迪等汽车厂商洽谈配套生产事宜，公司有能力和信心将逐步进入长沙主机汽车生产企业配套生产单位行列。

第二部分国内外研究现状与发展趋势

一、研究现状

目前，天然气发动机点火用顶置式升压器技术在国外包括日本、美国、德国、意大利、法国、韩国的技术取得了阶段性的进展，但也不是非常成熟，如2008年就有国外进口的奥迪、宝来和帕萨特车用天然气发动机点火用顶置式升压器出现了严重的质量问题。

而在国内，相关技术正处于初步发展阶段。

目前，国内从事天然气发动机点火用顶置式升压器的生产厂家不多，主要有：

瑞安市华翔汽车配件厂、宁波爱姆奇汽车配件有限公司、深圳马歇尔汽车电器有限公司等。

瑞安市华翔汽车配件厂，私营合伙企业，成立于2000年，注册资金100万元，员工50人，年营业额在450万元左右，是一家专业生产汽车高能干式电子升压器，电子点火模块系列的厂家 

，其企业理念：

科技创造品质，诚信打造品牌。

企业精神：

齐心协力，自强不息。

企业宗旨：

以人为本，诚信立业。

企业目标：

精益求精，追求卓越，目前还未见其天然气发动机点火用顶置式升压器产品上市。

宁波爱姆奇汽车配件有限公司，成立于2003年，私营独资企业，年营业额在人民币500万元左右，是一家专业生产新一代绿色环保型汽车电喷发动机干式升压器、碳罐电磁阀、传感器系列产品的公司，位于宁波市鄞州区，公司集精密模具加工、塑料件成型、汽车电子模块加工检测及升压器生产，形成了产品设计、模具加工、注射成形、电子模块到升压器出厂一条龙生产线，目前只有直联式产品上市，还没有天然气发动机点火用顶置式升压器。

深圳马歇尔汽车电器有限公司是由具有30多年升压器生产历史的美国马歇尔电器公司投资,于1995年在深圳成立的外商独资企业。

公司位于深圳市沙头角深盐路，共有员工130人左右，主要生产应用于汽车、摩托车、船舶、发电机等领域的升压器。

产品不仅销往Delphi、Visteon、Siemens、Motorola、HarleyDavidson、MecuryMarine、Woodward等全球知名公司，还为华晨1.8T系列发动机---中国第一款自主研发的涡轮增压发动机提供高能量的升压器关键产品。

公司作为国内首家生产发动机用固态升压器的公司，在业内享有很高的声誉，质量体系执行TS16949并于2006年即获得TS16949证书，目前正在致力于ISO14001证书的申请及认证，是目前国内同行中最具竞争力的企业，但其目前还没有天然气发动机点火用顶置式升压器上市。

根据市场调查分析和《科技查新报告》结论表明，本项目技术填补国内空白，公司具有明显的先发竞争优势。

二、发展趋势

随着汽车电子燃油喷射技术的发展，很多汽车取消了分电器而采用无分电器点火系统，使得升压器得到了空前的发展，升压器的需求量越来越大。

汽车升压器的发展经历了沥青式升压器、油浸式升压器、干式升压器三个阶段，随着人们对环保的要求越来越高，即将出现天然气发动机点火用顶置式升压器的时代。

沥青式升压器的已经消失、油浸式升压器马上会退出历史舞台，现在的车一般为干式升压器，但逐步发展到以天然气发动机点火用顶置式升压器为主，以后环保型轿车一般使用的为天然气发动机点火用顶置式升压器。

具体发展阶段如下：

（1）沥青式升压器

这种升压器为圆筒式，体积较大，内部填充物为沥青，现在基本上已被淘汰。

（2）油浸式升压器

这种升压器亦叫湿式升压器，体积较大，仍为圆筒式。

油浸式升压器的致命弱点是漏油和吸湿。

随着密封技术的改善，油浸式升压器得到了飞速的发展，前几年汽车上普遍使用的是油浸式升压器，这种线圈内部填充物为变压器油，用滚边工序将变压器油密封在升压器内部。

油浸式升压器由于内部介质为液体，具有流动性，因而散热效果较佳。

市场上普遍使用的油浸式升压器为单头的，但也有的车型使用双头的。

（3）干式升压器

干式升压器的内部填充物一般为环氧树脂，环氧树脂在液态的状况下被灌人升压器中，通过加热固化与整个线圈成为一个固体，固化后的环氧树脂具有高耐热性能和高耐压性能，且能承受冷热冲击而不开裂。

干式升压器普遍采用的是闭磁路，能减少初、次级绕组匝数，使得产品体积较小，且比较容易获得高输出电压和大点火能量，使火花塞点火更可靠。

干式升压器的发展又经历了3代。

1）单头升压器：

这种升压器结构简单，大部分情况下为一单独的升压器，但有时也与点火电子组件做成一个产品，有时也与分电器做成一个产品。

单头升压器产生高压，通过分电器分配给所有的气缸。

目前国内许多车型采用这种线圈，如北京切诺基、天津夏利、桑塔纳2000GL、奥拓、西安福莱尔、小红旗、三菱、长安之星、羚羊等等。

其中切诺基和夏利车在点火系统中还使用了附加电阻。

2）多头升压器：

这种升压器主要用于无分电器点火系统（DIS）中，有2头的、4头的、6头的，对应的线圈次级绕组数分别为1个、2个、3个、每个次级绕组上有2个高压头，分别接在2个火花塞的中央电极上（如四缸机的1、4缸或2、3缸），形成回路，由ECU分别向初级绕组供电，其外面的次级绕组感应出高压电，同时向2个气缸点火。

这时，一个气缸活塞处在压缩行程的上止点前，火花将压缩气体点燃，点火有效；

另一个气缸活塞处在排气行程的上止点前，因气缸内是废气，点火无效。

这种升压器由于消除了分电器内分火头与侧电极之间的能量损失，约可提高点火能量14％。

这种升压器的优点还有：

省略了分电器，因而减少了维修；

消除了分火头与侧电极之间的火花，从而减少了电火花对外界产生的电磁骚扰。

3）天然气发动机点火用顶置式升压器：

这种升压器一头较大，另一头较长，较长的一头直接插在气缸上，每个缸插一只，主要用于使用天然气发动机的汽车，因而被称做天然气发动机点火用顶置式升压器。

这种升压器不仅省去了分电器分火头与旁电极之间的能量损耗，而且省去了高压线的能量损耗，同时还避免了多头升压器同时向2个缸点火的弊端，因而点火更为可靠。

它还有一大优点：

由于无需分火头和分电器旁电极之间的间隙，也无需高压线，因而减少了电磁骚扰。

这是目前最为前卫的升压器，代表着升压器的最新技术。

本公司在天然气发动机点火用顶置式升压器领域掌握了多项核心创新技术，目前做出的几款产品质量稳定,完全符合升压器技术的发展趋势。

第三部分项目实施主要内容

一、实施主要内容

（一）项目解决的主要问题

天然气发动机点火用顶置式升压器是电子产品和电器产品的结合，而且在设计中使用到了最新的计算机控制技术。

由于天然气发动机点火用顶置式升压器的外形尺寸减小，结构非常紧凑，使得产品的制造难度很大，解决产品的绝缘性、耐开裂性和耐高温性以及怎样提高天然气发动机点火用顶置式升压器的能量成为天然气发动机点火用顶置式升压器主要研究课题，本项目的主要研究内容包括：

1）点火能量关键技术研究；

2）耐高温耐高压相关技术研究；

3）高低压骨架结构优化设计；

4）装配工艺研发。

（二）解决的关键技术

传统的方法依靠增加电流来增加点火能量，而电流的增加会导致产品严重发热和铁芯饱和，从而影响产品的寿命。

本项目通过增加产品的电感来增加产品的能量，但是电感的增加，会使电流上升缓慢，反而会降低点火能量，我公司与电喷系统制造商密切配合，通过延长产品充电时间来使电流增大，这样就提高了点火能量，同时还可以防止产品过热的现象，从而延长产品的寿命，这对于天然气汽车（由于点燃天然气需要更高的点火能量和点火电压，较汽油机提高30%-50%）显得尤为重要。

（三）项目技术路线

图例：

项目技术路线图

海福来天然气发动机点火用顶置式升压器研制步骤如下：

在对现有技术的吸收消化的基础上，确定研究方案和技术方案，参考普通升压器，进行结构设计和结构改进；

性能参数设计直接根据汽车的控制原理和汽车的工作情况进行设计，以使本公司所制作的升压器的性能达到甚至超过一般天然气发动机需要的性能；

产品设计好后进行开模、试制，然后做型式试验（主要测量升压器的性能、耐压、耐开裂、寿命、耐腐蚀等）；

型式试验后，将产品进行装车试验；

装车试验后进行小批试制；

小批试制合格后，最后进行批量生产。

1、产品生产流程

本项目产品生产工艺流程图

工艺说明：

备料环节：

1）外壳、高压骨架、低压骨架、低压插座；

2）铁芯、磁片；

3）高压橡胶套，弹簧；

4）漆包线、环氧树脂。

绕线环节：

包括初级绕线与次级绕线，初级绕线包括：

1）低压骨架；

2）漆包线；

3）刮漆机。

次级绕线包括：

1）次级绕线机；

2）高压骨架；

3）漆包线。

检测环节1）检测初次级漆包线是否符合规格；

2）漆包线是否完