СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, в частности к системам зажигания горючей смеси двигателей внутреннего сгорания.

Известна система зажигания двигателей внутреннего сгорания, которая содержит накопительный конденсатор, подключенный к источнику питания через последовательно соединенные диод, первичную обмотку катушки зажигания, ключ, параллельно диоду и накопительному конденсатору подсоединен силовой ключ [1].

Недостатком этой системы является невысокий КПД.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является система зажигания, содержащая узел запуска на транзисторе, формирователь запускающих импульсов на двух транзисторах, транзисторный ключ, накопительный конденсатор, соединенный с транзисторным ключом, усилитель тока и транзисторный ключ [2].

КПД этой системы зажигания больше, чем описанной выше. Однако напряжение на накопительном конденсаторе недостаточно высокое, что при большой частоте вращения двигателя приводит к перебоям в зажигании, т.е. снижается надежность системы. К недостаткам этой системы зажигания следует также отнести наличие двух силовых ключей и необходимость переделки катушки зажигания.

Цель изобретения - повышение надежности системы зажигания.

Указанная цель достигается тем, что в систему зажигания двигателей внутреннего сгорания, содержащую накопительный конденсатор, соединенный с преобразователем напряжения и транзисторным ключом, формирователь запускающих импульсов, включающий в себя транзистор, конденсатор запускающих импульсов, стабилитрон и резисторы, и узел запуска, введены дополнительные накопительный конденсатор и стабилитрон, причем дополнительный накопительный конденсатор соединен с основным накопительным конденсатором и связан через выпрямитель с преобразователем напряжения и через диод - с коллектором транзисторного ключа, а дополнительный стабилитрон включен параллельно с резистором, который через другой резистор соединен последовательно с конденсатором запускающих импульсов.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы зажигания.

Система зажигания содержит:
- узел запуска, состоящий из транзистора 1, к базе которого подключены резисторы 2, 3, 4, и резистор 5, подсоединенный к прерывателю 6 и аноду диода 7, катод которого соединен с конденсатором 8 и резистором 2;
- формирователь запускающих импульсов, состоящий из транзисторов 9 и 10, при это база транзистора 9 подключена через резистор 11 к резистору 12 и конденсатору 13, соединенному с резистором 14, стабилитроном 15 и коллектором транзистора 1 узла запуска. Резистор 12 последовательно соединен с резистором 16, параллельно которому подсоединен стабилитрон 17. Коллектор транзистора 9 соединен с резисторами 18 и 4 узла запуска, базой транзистора 10 и конденсатором 19, включенным между базой и эмиттером транзистора 10. Коллектор транзистора 10 соединен с резисторами 14 и 20, а эмиттер соединен с транзисторным ключом;
- транзисторный ключ, включающий транзистор 21, база которого соединена с резистором 22 и конденсаторами 23 и 19 формирователя запускающих импульсов. Коллектор транзистора 21 соединен с резистором 24, соединенным с другой стороны с конденсатором 23 и с катодом диода 25, подсоединенного параллельно с основным накопительным конденсатором 26 и последовательно - с дополнительным накопительным конденсатором 27;
- основной накопительный конденсатор 26, соединенный с минусовой клеммой с дополнительным накопительным конденсатором 27 и концом обмотки 28, а плюсовой клеммой - с катодом диода 29, анод которого соединен с началом обмотки 28;
- дополнительный накопительный конденсатор 27, соединенный плюсовой клеммой с катодом диода 30, анод которого соединен с началом обмотки 31, а минусовой клеммой - с концом обмотки 31 и первичной обмоткой 32;
- преобразователь напряжения, состоящий из блокинг-генератора, который включает в себя трансформатор 33 с обмотками 34 и 35, транзистор 36, диоды 37, 38, 39, стабилитрон 40, конденсатор 41, резисторы 42 и 43. Конец обмотки 34 подсоединен к (+) источника питания, аноду диода 37 и катоду диода 38. Начало обмотки 34 соединено с эмиттером транзистора 36 и с анодом диода 39, катод которого соединен с (-) конденсатора 41. Плюс конденсатора 41 соединен с базой транзистора 36 и началом обмотки 35. Конец обмотки 35 соединен с катодом диода 37 и с резисторами 42 и 43. Резистор 43 соединен другим выводом с анодом диода 38. Стабилитрон 40 подключен к коллектору транзистора 36 одним выводом, а другим - к конденсатору 41 и катоду диода 39;
- фильтр, состоящий из стабилитрона 44 и конденсатора 45, включенных между общей шиной питания и плюсовой.

Система зажигания работает следующим образом.

Предположим, что в исходном состоянии контакты прерывателя замкнуты, тогда конденсатор 8 узла запуска разряжен и транзистор 1 закрыт. Транзистор 9 открывается током, протекающим через резисторы 16, 12, 11 и стабилитрон 17, а транзистор 10 закрыт, так как напряжение на его базе близко к нулю. Конденсатор 13 запускающих импульсов через резисторы 20, 14, 11 и эмиттерный переход транзистора 9 заряжен до напряжения 5,5 В. Так как транзистор 10 закрыт, то транзистор 21 также будет закрыт.

При первом размыкании контактов прерывателя через цепь 5, 7 заряжается конденсатор 8 и открывается транзистор 1. Напряжение конденсатора 13 оказывается приложенным через открытый транзистор 1 в закрывающей полярности к эмиттерному переходу транзистора 9 и он закрывается, а сам конденсатор начинает перезаряжаться от источника питания через сопротивления 16 и 12 и стабилитрон 17. Пока разряжается конденсатор 13, транзисторы 10 и21 открыты. Время разрядки конденсатора 13 регулируется резистором 12. Через первичную обмотку катушки зажигания 32 и транзистор 21 начинают разряжаться накопительный 26 и дополнительный накопительный 27 конденсаторы. Во время разрядки конденсаторов 26 и 27 диод 25 закрыт. Пропускание разрядного тока конденсаторов по первичной обмотке катушки зажигания 32 вызывает пробой искрового промежутка в свече зажигания.

После того как разрядный ток накопительного конденсатора 26 значительно уменьшится, диод 25 откроется и через первичную обмотку катушки зажигания 32 и транзистор 21 под действием суммарного напряжения (напряжение питания плюс напряжение на дополнительном накопительном конденсаторе 27) будет протекать ток, а во вторичной обмотке будет поддерживаться искровой разряд, возникающий при разрядке накопительного конденсатора 26.

С увеличением первичного тока увеличивается и запасаемая в катушке 32 электромагнитная энергия.

После окончания импульса (разрядки конденсатора 13) транзистор 21 закрывается. Из-за большой скорости изменения тока на коллекторе транзистора 21 возникают короткие импульсы большой амплитуды (до 800 В). Конденсатор 23 и резистор 24, являющиеся элементами цепи отрицательной обратной связи по напряжению, сглаживают и ограничивают их на уровне 150-250 В.

После закрывания транзистора 21 вследствие явления самоиндукции на обмотках катушки зажигания 32 изменяется полярность напряжения, а искровой разряд продолжается за счет запасенной в катушке энергии.

По каждому импульсу зажигания формируются два следующих один за другим искровых разряда. Первый начинается с высоковольтного импульса за счет энергии разряжающегося накопительного конденсатора 26 и затем поддерживается за счет суммарного напряжения: напряжения питания и напряжения на дополнительном накопительном конденсаторе 27 (вторая фаза). Второй разряд начинается также с высоковольтного импульса после закрывания транзистора 21 и продолжается за счет запасенной электромагнитной энергии катушки зажигания (третья фаза), накопленной во время второй фазы.

После запуска двигателя длительность и мощность искры автоматически уменьшаются. Это достигается за счет включения стабилитрона 17. Напряжение питания после запуска двигателя увеличивается до 14 В, стабилитрон 17 пробивается, шунтируя сопротивление 16. Суммарное сопротивление резисторов 16, 12 уменьшается и, следовательно, уменьшается время, отводимое на зарядку конденсатора 13 запускающих импульсов (в течение этого времени открыт транзистор 21) и конденсаторов 26 и 27. Это приводит к уменьшению длительности и энергии искрового разряда.

Таким образом, предлагаемая схема обеспечивает надежность запуска двигателя и системы зажигания. Кроме того, такая система зажигания управляется одним силовым ключом.

Использование: в электрооборудовании автомобилей, в частности в системах зажигания горючей смеси двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система зажигания содержит узел запуска, формирователь запускающих импульсов, транзисторный ключ, накопительные конденсаторы, преобразователь напряжения и фильтр. Особенностью изобретения является наличие дополнительного накопительного конденсатора, соединенного с основным накопительным конденсатором, преобразователем напряжения и коллектором транзисторного ключа, а также наличие дополнительного стабилитрона в формирователе запускающих импульсов, что позволяет автоматически регулировать длительность и мощность искры и следовательно повысить надежность системы. 1 ил.

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая соединенные последовательно прерыватель, узел запуска и формирователь управляющих импульсов, который включает соединенные последовательно первый стабилитрон, первая клемма которого соединена с общей шиной, первый конденсатор, первый, второй и третий резисторы, коллектор-база первого транзистора и второй конденсатор, вторая клемма которого соединена с эмиттером первого транзистора и является первой выходной клеммой формирователя управляющих импульсов, вторая выходная клемма которого соединена с общей шиной соединены последовательно, клемма для подключения плюсового выхода источника питания, которая соединена через четвертый резистор, коллектор-базу второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, и пятый резистор с второй клеммой первого конденсатора, первая и вторая входные клеммы формирователя импульсов соединены соответственно с базой первого транзистора, второй клеммой первого стабилитрона и через шестой резистор - с коллектором первого транзистора, причем вторая клемма второго резистора соединена с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания, транзисторный ключ, включающий первую входную клемму, которая через базу-эмиттер третьего транзистора противоположной проводимости, коллектор которого соединен с общей шиной, соединена с первой клеммой седьмого резистора через первый диод и непосредственно с первой и второй выходными клеммами транзисторного ключа, первый накопительный конденсатор и второй диод, соединенные последовательно, преобразователь напряжения, включающий первичную и вторичную обмотки первого трансформатора, восьмой резистор, первая клемма которого соединена с общей шиной, а вторая - с второй клеммой вторичной обмотки первого трансформатора, четвертый транзистор обратной проводимости, второй стабилитрон, причем первая и вторая клеммы первичной обмотки первого трансформатора являются соответственно первой и второй входными клеммами преобразователя напряжения, первая выходная клемма которого является клеммой для подключения катушки зажигания, вторая выходная клемма которого соединена с общей шиной, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения, в формирователь управляющих импульсов введен дополнительный стабилитрон, который подключен параллельно второму резистору, в транзисторный ключ введены соединенные последовательно третий конденсатор, первая клемма которого соединена с второй клеммой седьмого резистора, и девятый резистор, вторая клемма которого соединена с общей шиной, причем первая клемма девятого резистора соединена с базой третьего транзистора и является первой входной клеммой транзисторного ключа, вторая входная клемма которого соединена с общей шиной, введены также соединенные последовательно второй накопительный конденсатор и третий диод, причем первая и вторая клеммы второго накопительного конденсатора соединены соответственно с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания и первой клеммой первого накопительного конденсатора, в преобразователь напряжения введены первая и вторая обмотки второго трансформатора, первая и вторая клеммы первичной обмотки которого являются соответственно третьей и четвертой входными клеммами преобразователя напряжения, первая и вторая клеммы вторичной обмотки которого соединены соответственно с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания через эмиттер-базу четвертого транзистора обратной проводимости, коллектор которого соединен с общей шиной, с первой клеммой первичной обмотки первого трансформатора и через введенные четвертый конденсатор, вторая клемма которого через второй стабилитрон соединена с общей базой, и четвертый диод - с второй клеммой вторичной обмотки второго трансформатора, соединенные последовательно девятый резистор, первая клемма которого соединена с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания, пятый и шестой диоды, причем выходная клемма пятого диода соединена с второй клеммой вторичной обмотки первого трансформатора, а шестого диода - с первой клеммой девятого резистора, первая и вторая выходные клеммы формирователя импульсов соединены соответственно с первой и второй входными клеммами транзисторного ключа, первая и вторая выходные клеммы которого соединены соответственно с первой и второй клеммами первого накопительного конденсатора, первая, вторая, третья и четвертая входные клеммы преобразователя напряжения соответственно соединены с первой клеммой первого накопительного конденсатора, второй клеммой второго диода, первой клеммой второго накопительного конденсатора, второй клеммой третьего диода.