УНИВЕРСАЛЬНАЯ ТИРИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02P3/00 

Изобретение относится к универсальным конденсаторным системам зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах и энергетических установках с любыми типами катушек зажигания и датчиков момента зажигания.

Известна универсальная тиристоpная система зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии, содержащая блок согласования, блок функций, релаксационный генератор, преобразователь постоянного напряжения, первый и второй накопительные конденсаторы, первый и второй электронные ключи, формирователь импульсов, токоограничивающий резистор, сдвоенный переключатель и обратный диод, и выбранная в качестве прототипа. Система-прототип совместима с любыми типами датчиков момента зажигания и катушек зажигания реализует функции октан-корректора с плавным изменением времени задержки момента зажигания, многократного искрообразования в течение всего рабочего хода поршня, аварийного режима с непрерывным искрообразованием, противоугонного устройства, обладает повышенной частотой многократного искрообразования, увеличенной длительностью искрового разряда и обеспечивает повышение энергии искрообразования во время запуска двигателя.

Недостатками прототипа являются недостаточная частота многократного искрообразования и недостаточная энергия искрообразования. Эти недостатки определяются тем, что в каждом такте многократного искрообразования для повторного заряда первого накопительного конденсатора после его полного разряда требуется относительно большое время, а высокочастотные колебания носят затухающий характер.

Целью изобретения является повышение частоты и энергии многократного искрообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему зажигания, содержащую соединенные последовательно блок согласования с входами, предназначенными для подключения к различным датчикам момента зажигания, блок функций, реализующий функции октан-корректора и противоугонного устройства, и логический элемент 2ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выводу первого резистора, а выход - к входу управления второго электронного ключа, управляемого сигналом низкого логического уровня и соединяющего минус источника питания с вторым выводом первого накопительного конденсатора и с отрицательным выходным выводом преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом источника питания, а положительный выходной вывод соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, с входом питания второго электронного ключа и через токоограничивающий резистор и последовательные с ним соединенные параллельно обратный диод, первый электронный ключ и последовательные второй накопительный конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания с минусом источника питания, а также сдвоенный переключатель, конденсатор, первый, второй и третий резисторы, введены дополнительно четвертый и пятый резисторы, причем четвертый резистор подключен параллельно токоограничивающему резистору через первые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, пятый резистор включен в цепь соединения катушки зажигания с минусом источника питания, первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока функций через вторые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, второй неподвижный замыкающий контакт которого соединен с плюсом и минусом источника питания соответственно через конденсатор и второй резистор, его второй вход - с плюсом источника питания через третий резистор, его выход - с входом управления первого электронного ключа, а второй вывод первого резистора подключен к точке соединения вторичной обмотки катушки зажигания с пятым резистором.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющих работу системы, где
а) сигнал на выходе блока функций;
б) сигнал на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ;
в) идеализированный сигнал на втором входе элемента 2ИЛИ-НЕ;
г) напряжение на первичной обмотке катушки зажигания;
д) ток первичной обмотки катушки зажигания.

Система зажигания содержит преобразователь 1 постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом источника питания, а к его выходам подключен первый накопительный конденсатор 2. Положительный выходной вывод преобразователя 1 соединен с входом питания второго электронного ключа 3 и через последовательные первые размыкающие контакты 4 сдвоенного переключателя и четвертый резистор 5, параллельно которым подключен токоограничивающий резистор 6, с точкой соединения обратного диода 7, первого вывода первого электронного ключа 8 и первого вывода второго накопительного конденсатора 9, второй вывод которого соединен через последовательные первичную обмотку 10 катушки зажигания и пятый резистор 11 с минусом источника питания, вторым выводом ключа 8, анодом диода 7 и через ключ 3 с отрицательным выходным выводом преобразователя 1. Управляющие входы ключей 3 и 8 соединены с входными выводами подключения к датчикам момента зажигания через последовательные блок 12 согласования, блок 13 функций, вторые размыкающие контакты 14 сдвоенного переключателя, первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ 15 и его выход. Неподвижный второй замыкающий контакт 16 сдвоенного переключателя соединен через конденсатор 17 с плюсом, а через второй резистор 18 с минусом источника питания. Второй вход элемента 15 соединен через первый резистор 19 с точкой соединения резистора 11 и первичной обмотки 10 катушки зажигания, а через третий резистор 20 с плюсом источника питания.

Система зажигания работает следующим образом.

Сдвоенный переключатель находится в положении, показанном на фиг.1. После включения питания на выходе блока 13 функций устанавливается сигнал высокого логического уровня, на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 15 - низкого, ключ 3 отпирается, а ключ 8 запирается. Преобразователь 1 начинает работать, конденсатор 2 заряжается, и одновременно с ним заряжается конденсатор 9 через включенные параллельно резисторы 5 и 6, первичную обмотку 10 катушки зажигания, резистор 11 и открытый ключ 3. После включения стартера и во время работы двигателя в момент начала искрообразования определяемый сигналом датчика момента зажигания на входе блока 12 согласования и задержкой октан-корректора в блоке 13 функций, на выходе блока 13 появляется сигнал низкого логического уровня (фиг. 2, а), на выходе элемента 15 - высокого (фиг. 2, б) ключ 3 запирается, ключ 8 отпирается, а конденсатор 9 начинает колебательный разряд через первичную обмотку 10 катушки зажигания и резистор 11. В первый момент времени все напряжение конденсатора 9 прикладывается к обмотке 10 (фиг.2,г), а затем по мере увеличения тока в обмотке 10 (фиг. 2, д), это напряжение уменьшается и становится равным нулю, когда ток обмотки 10 достигает максимума (фиг.2,г). Под действием электромагнитной энергии, накопленной в катушке зажигания конденсатор 9 начинает перезаряжаться через обратный диод 7, ток через резистор 11, имеющий небольшое сопротивление и выполняющий роль датчика тока, изменяет свое направление. Падение напряжения на резисторе 11 суммируется на втором входе элемента 15 с напряжением смещения от делителя напряжения, собранного на высокоомных резисторах 19 и 20.

В момент времени, когда напряжение на втором входе достигает порога переключения элемента 15 (фиг.2, в), на его выходе появляется сигнал низкого логического уровня, ключ 8 запирается, а ключ 3 отпирается. Происходит импульсный дозаряд конденсатора 9 от конденсатора 2 (емкость которого значительно превышает емкость конденсатора 9) до напряжения преобразователя 1, ток в цепи заряда увеличивается (фиг.2,д), энергия, снова накапливаемая в конденсаторе 9, достигает исходного максимального значения благодаря компенсации той ее части, которая была израсходована на образование искры и потери. Когда ток заряда конденсатора 9 прекращается (фиг.2,д), на втором входе элемента 15 устанавливается сигнал низкого логического уровня (фиг.2, в), на его выходе - высокого, и ключи 3 и 8 снова изменяют состояние проводимости. Начинается очередной такт разряда конденсатора 9 с последующим его перезарядом и дозарядом от конденсатора 2, т.е. система переходит в автоколебательный режим. Частота колебаний определяется индуктивностью обмотки 10 катушки зажигания, емкостью конденсатора 9 и в незначительной степени сопротивлением резисторов 6 и 5, причем сопротивление резистора 5 невелико, определяется максимально допустимым током ключей 3 и 8, и он может быть вообще зашунтирован. Таким образом частота незатухающих колебаний является максимально возможной для данного типа катушки зажигания, поскольку в автоколебательном процессе полностью отсутствуют паузы, необходимые в системе-прототипе для запирания ключей.

Как следует из сказанного, в процессе генерации незатухающих колебаний ключ 3 отпирается только на время дозаряда конденсатора 9, поэтому предлагаемая система зажигания автоматически адаптируется к катушке зажигания любой индуктивности, а частота колебаний автоматически устанавливается максимально возможной. При этом ток в первичной обмотке катушки зажигания и в искровом промежутке близок к синусоидальному. Энергия многократного искрообразования существенно повышается, так как оно происходит в виде непрерывных незатухающих колебаний, т.е. с постоянной и максимальной амплитудой. Такое искрообразование происходит до тех пор, пока на выходе блока 13 функций не появляется сигнал высокого логического уровня, после чего ключ 8 запирается, а ключ 3 отпирается до поступления на вход блока 12 согласования очередного сигнала от датчика момента зажигания. Для перевода системы в аварийный режим непрерывного искрообразования необходимо переключить сдвоенный переключатель. При этом в цепи подзаряда конденсатора 9 остается один резистор 6, а первый вход элемента 15 отключается от выхода блока 13 функций и подключается к точке соединения конденсатора 17 и резистора 18. После включения питания на время заряда конденсатора 17 через резистор 18 на выходе элемента 15 поддерживается сигнал низкого логического уровня, благодаря чему ключ 8 заперт, а ключ 3 открыт. Это время необходимо для того, чтобы преобразователь 1 смог зарядить конденсаторы 2 и 9 до полного напряжения. После заряда конденсатора 17 ключи 3 и 8 переключаются и начинается непрерывный процесс автогенерации незатухающих колебаний, как описано выше. Частота этих колебаний благодаря отключению резистора 5 уменьшается, чтобы преобразователь 1 мог обеспечить достаточный уровень напряжения на вторичной обмотке 10 катушки зажигания.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: значительно увеличенная частота многократного искрообразования, причем благодаря адаптивности системы эта частота автоматически устанавливается максимально возможной для любого типа катушки зажигания, тогда как в системе-прототипе частота принудительно устанавливается в расчете на катушку с максимальной индуктивностью, чтобы исключить "сквозные" токи при переходе на катушку с меньшей индуктивностью; значительное увеличение энергии искрообразования, причем не только за счет незатухающего характера колебаний, но и благодаря адаптивности системы, обеспечивающей отсутствие пауз между отдельными тактами в цикле многократного искрообразования при любой индуктивности катушки зажигания.

Использование: в универсальных конденсаторных системах зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах и энергетических установках с любыми типами катушек зажигания и датчиков момента зажигания. Сущность изобретения: система содержит преобразователь 1, конденсаторы 2, 9 и 17, ключи 3 и 8, переключатели 4 и 14, резисторы 5, 6, 11, 18 и 20, диоды 7, катушку 10, блоки 12 и 13. Особенностью изобретения является введение резисторов 5 и 11 и изменение связей в схеме, благодаря чему удается осуществить такой алгоритм управления ключами 3 и 8 схемы, когда конденсатор 9 импульсно подзаряжается не после колебательного разряда, а во время каждого такта перезаряда под действием индуктивности катушки 10, причем синхронизация ключей выполнена по сигналу от датчика тока катушки, в качестве которого использован резистор 11, что позволяет повысить частоту и энергию многократного искрообразования. 2 ил.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ТИРИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ, содержащая соединенные последовательно блок согласования, входы которого являются входами для подключения различных датчиков момента зажигания, блок функций, реализующий функции октан-корректора и противоугонного устройства, и логический элемент 2ИЛИ - НЕ, второй вход которого подключен к первому выводу первого резистора, а выход - к входу управления первого электронного ключа, управляемого сигналом низкого логического уровня, первый и второй выводы которого соответственно соединены с общей шиной, первым выводом первого накопительного конденсатора и отрицательным выходным выводом преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом, который соединен с общей шиной, источника питания, а положительный выходной вывод соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора, с входом питания первого электронного ключа и через токоограничивающий резистор и соединенные с ним обратный диод, второй электронный ключ и последовательно соединенные второй накопительный конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания - с общей шиной, а также сдвоенный переключатель, конденсатор, второй и третий резисторы, отличающаяся тем, что, с целью повышения частоты и энергии многократного искрообразования, введены четвертый и пятый резисторы, причем четвертый резистор подключен параллельно токоограничивающему через первые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, первый и второй выводы пятого резистора соединены соответственно с выходным выводом первичной обмотки катушки зажигания, с общей шиной, первый вход элемента 2ИЛИ - НЕ соединен с выходом блока функции через вторые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с плюсом источника питания и общей шиной соответственно через конденсатор и второй резистор, его второй вход - с плюсом источника питания через третий резистор, его выход - с входом управления второго электронного ключа, а второй вывод первого резистора соединения с входным выводом вторичной обмотки катушки зажигания и первым выводом пятого резистора.