ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности к конструкции электронных коммутаторов системы зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) легковых автомобилей.

Известны системы зажигания с электронными коммутаторами, выполненные на базе дискретных радиоэлементов [1] Схемы данных коммутаторов для обеспечения надежной работы системы зажигания в эксплуатационных условиях достаточно сложны и содержат значительное количество радиоэлементов и других компонентов электронной техники. Это приводит к значительной массе и габаритам таких блоков, напряженному тепловому режиму его элементов, высокой себестоимости.

Указанных недостатков в значительной степени лишены коммутаторы систем зажигания, выполненные на базе управляющей аналоговой интегральной микросхемы с использованием гибридной толстопленочной технологии [2,3] к ним относятся также коммутаторы серии РТ-1901.РТ-1903 [4] которые наиболее близки по технической сущности изобретению и принимаются в качестве прототипа.

Известный коммутатор системы зажигания [4] содержит пластмассовый корпус с вилкой соединителя, крышкой и металлическим основанием, на котором размещена керамическая печатная плата с радиоэлементами и силовой транзисторный ключ. Корпус коммутатора установлен на металлической платформе и закреплен на ней через специальные отверстия в корпусе.

Недостатком данного технического решения является то, что силовой транзисторный ключ установлен непосредственно на керамической плате, где расположены другие радиоэлементы, в том числе микросхема управления. При этом создается напряженный температурный режим их работы, так как на силовом транзисторном ключе рассеивается значительная мощность. Кроме того, близкое расположение силового транзисторного ключа к управляющим цепям коммутатора создает в них импульсы радиопомех, делая работу схемы коммутатора неустойчивой.

В процессе работы системы зажигания, при коммутации силовым транзисторным ключом значительных уровней тока в первичной обмотке катушки зажигания возникает высокая напряженность электрического поля электромагнитных помех в окружающем пространстве, а также в металлическом теплоотводящем элементе, на котором установлен транзисторный ключ. При наличии общего теплоотвода силового ключа и платы с элементами управления данные электромагнитные помехи воздействуют на элементы управления коммутатора, приводя к неустойчивости работы схемы.

Целью и техническим результатом изобретения является повышение надежности в работе и стабильности выходных характеристик электронного коммутатора системы зажигания.

Это обеспечивается путем снижения теплового режима работы радиоэлементов на печатной плате. Кроме того, обеспечивается электромагнитная совместимость силовых цепей и цепей управления коммутатора. Для этого транзисторный ключ размещается на отдельном теплоотводящем элементе, имеющем в верхней плоскости выступающую площадку. На концах теплоотводящего элемента имеются сквозные отверстия, соосные отверстия корпуса коммутатора, посредством которых последний крепится на металлической платформе в тепловом контакте с последней, теплоотводящий элемент заармирован в пластмассовый корпус коммутатора и теплоизолирован от металлического основания корпуса, несущего плату с радиоэлементами. Выступающая площадка теплоотводящего элемента с силовым транзисторным ключом расположена над платой и изолирована от нее, а толщина этой площадки меньше толщины теплоотводящего элемента.

На фиг. 1 представлен коммутатор; на фиг. 2 теплоотводящий элемент.

Коммутатор (фиг.1) содержит пластмассовый корпус 1 с вилкой соединителя 2, крышкой 3 и металлическим основанием 4.

На металлическом основании 4 размещена керамическая плата 5 с радиоэлементами. В пластмассовый корпус коммутатора заармирован металлический теплоотводящий элемент 6, не имеющий теплового контакта с основанием 4.

Теплоотводящий элемент (фиг.2) содержит выступающую площадку 7, на которой размещен силовой ключ 8, и основание 9 с боковыми сквозными отверстиями 10, расположенными соосно крепежным отверстиям 11 в корпусе, посредством которых корпус крепится к металлической платформе 12. Нижняя теплоотводящая поверхность 13 элемента 6 расположена на металлической платформе 12 в надежном тепловом контакте с ней, что обеспечивается наличием теплопроводящей пасты КТП-8. Толщина выступающей площадки 7 меньше толщины основания теплоотводящего элемента 6 (например, 1/3 толщины основания).

При работе электронного коммутатора под электрической нагрузкой в составе системы зажигания на двигателе в наиболее напряженном режиме по току и напряжению находятся силовой транзисторный ключ 8, который коммутирует значительные (до 10 А) уровни тока в первичной обмотке высоковольтного трансформатора (бобины). В связи с этим на транзисторном ключе рассеивается определенная мощность, которая его разогревает.

Одновременно транзисторный ключ является источником высокого уровня излучаемых радиопомех как в окружающее пространство, так и для металлических элементов корпуса. Благодаря тому, что транзисторный ключ 8 размещен на специальной площадке 7 отдельного теплоотводящего элемента 6, не имеющего теплового контакта с основанием корпуса, несущим печатную плату 5 с радиоэлементами, между основанием корпуса и металлической платформой 12 имеется воздушный зазор 0,2-0,5 мм, но имеющего надежный тепловой контакт через теплоотводящую поверхность 13 с массивной металлической платформой 12, обеспечивается эффективный отвод тепла от транзисторного ключа 8 и благоприятный тепловой режим работы управляющих радиоэлементов на печатной плате.

Отсутствие непосредственной гальванической связи между элементом 6 и основанием 4 (корпус заполнен заливочным компаундом-виксинтом К-68 ТУ 38.103508-81) и пространственное удаление транзисторного ключа 8 от печатной платы 5 с управляющими радиоэлементами снижает уровень радиопомех и обеспечивает устойчивую работу коммутатора.

Армировка пластмассового корпуса 1 теплоотводящим элементом 6 и соосное расположение крепежных отверстий 11 в корпусе с отверстиями 10 в основании 9 элемента 6 обеспечивает надежный тепловой контакт теплоотводящей поверхности 13 с металлической платформой 12.

Изобретение относится к устройствам зажигания ДВС и может быть использовано в качестве электронного коммутатора в этих устройствах. Коммутатор выполнен в виде транзисторного ключа и керамической платы с радиоэлементами. Указанный ключ установлен на отдельном теплоотводящем элементе, заармированном в корпусе коммутатора, и теплоизолирован от керамической платы с радиоэлементами. 2 ил.

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий пластмассовый корпус с вилкой соединителя, крышкой и металлическим основанием, на котором размещена керамическая печатная плата с радиоэлементами и силовой транзисторный ключ, при этом корпус установлен на металлической платформе и закреплен на ней через отверстия в корпусе, отличающийся тем, что силовой транзисторный ключ размещен на отдельном теплоотводящем элементе, имеющем в верхней полости выступающую площадку, на концах теплоотводящего элемента имеются сквозные отверстия, соосные с отверстиями корпуса, нижняя плоскость теплоотводящего элемента расположена на металлической платформе в тепловом контакте с последней, причем теплоотводящий элемент заармирован в корпусе и теплоизолирован от металлического основания корпуса, несущего плату с радиоэлементами, выступающая площадка теплоотводящего элемента с силовым транзисторным ключом расположена над платой и изолирована от нее, а толщина этой площадки меньше толщины теплоотводящего элемента.