ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА Российский патент 1998 года по МПК H02M9/02 F02P3/02 F02P3/04 A01D69/02 

Изобретение относится к средствам создания мощного электрического разряда и может быть использовано в сельскохозяйственном и ином машиностроении.

Известны электронные системы, включающие коммутаторный блок, который посредством выходного блока связан с высоковольтной катушкой [1].

В данном случае в выходном блок используются тиристоры, связанные с накопительными конденсаторами, которые разряжаются на высоковольтную катушку. Однако, в данном случае фронты импульсов высокого напряжения достаточно велики, они достигают миллисекунд, что явно недостаточно для эффективной работы систем.

Также известны системы, включающие коммутаторные блоки, подключенные к выходному блоку, который собран на транзисторах [2].

Однако, в данном случае имеет место большая нестабильность выходных параметров такого рода систем, что углубляется зачастую наличием загрязнений и нагаров.

Наиболее близкой к заявленной является система, включающая сглаживающий фильтр, вход которого и общая шина питания являются входом системы для подключения прерывателя, а выход подсоединен ко входу согласующего блока, блок формирования сигнала, высоковольтную катушку, первичная обмотка которой включена непосредственно между коллектором мощного транзистора выходного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером и шиной питания [3].

Однако, недостатком данной системы является достаточная ее сложность, невозможность очищения контактов прерывателя, которые загрязняются очень сильно в процессе эксплуатации и невозможность строго определенного задания достаточно малой длительности импульса тока.

Следует отметить, что увеличение длительности искры более 1-2 мсек приводит к существенному ухудшению теплового режима камеры сгорания, усиливается эрозия элементов свечи. Как показали результаты испытаний, сокращение длительности фронта импульса до нескольких микросекунд позволяет перейти на новый принцип поджига смеси, который характеризуется сгоранием топлива в наиболее эффективном режиме, отличающимся более облегченными тепловыми характеристиками и уменьшением эрозионных процессов.

Технической задачей данного изобретения является упрощение схемотехники системы при повышении ее эксплуатационных параметров.

Указанная задача решается тем, что система снабжена генератором тока, параметрическим стабилизатором напряжения и блоком световой индикации, при этом, параметрический стабилизатор напряжения включен между шиной питания и входом питания согласующего блока, между которыми и входом сглаживающего фильтра включен блок световой индикации, а генератор тока включен между шиной питания и входом системы, причем, выходной каскад выполнен в виде комплементарно включенных транзисторов, первый из которых выполнен в виде управляемого генератора тока, вход которого связан с выходом блока формирования сигнала.

А кроме того, тем, что параметрический стабилизатор напряжения выполнен в виде биполярного транзистора, коллектор которого связан с шиной питания, а эмиттер - с входом питания согласующего блока, а база - со средней точкой делителя, образованного резистором и стабилитроном, включенных между шиной питания и общей шиной, причем, между эмиттером и общей шиной включен конденсатор.

А так ж тем, что сглаживающий фильтр выполнен в виде ограничителя напряжения входного импульса, вход которого является входом системы и интегрирующей RC-цепочки, включенной между выходом данного ограничителя и входом согласующего блока.

И тем, самым формирования сигнала выполнен в виде последовательно включенных триггера Шмитта, формирователя фронтов импульсов и формирователя втекающего тока, выход которого является выходом блока формирования сигнала, вход триггера Шмитта является входом данного блока.

Поиск, проведенный по патентной и технической литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию изобретения "новизна".

Поскольку имеется потребность в такого рода системах и она включает известные комплектующие, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость".

А так как решение задачи осуществлено способом, неочевидным для среднего уровня специалиста и в результате получается новый эффект, то заявленное соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена принципиальная схема электронной системы.

Система включает сглаживающий фильтр, который может быть выполнен в виде ограничителя напряжения входного импульса, включающего резистор R1 и стабилитрон D1 и интегрирующей цепочки R2, C2, D2. При этом, вход сглаживающего фильтра-точка A и общая шина - являются входом системы, к которому подключаются клеммы прерывателя K1. Параллельно данным клеммам может быть подключен конденсатор C3. Выход сглаживающего фильтра связан со входом согласующего блока, выполненного в виде эмиттерного повторителя на транзисторе T1, в базовой цепи которого включен резистор R3, а в эмиттерной - резистор R4. Выход согласующего блока эмиттер T1 подключен ко входу блока формирования сигнала, выполненного в виде последовательно связанных триггера Шмитта на элемент DD1.1, 1.2, R5, R6, формирователя фронтов импульсов, выполненных на элементах DD. 1, 2.2 и формирователя вытекающего тока на элементе DD3, при этом, в качестве элементов DD1-3 могут использоваться элементы типа 2И-НЕ серий 155, 133 и т.д. Выход формирователя втекающего тока на элементе DD3 связан со входом выходного каскада, выполненного в виде комплементарно включенных биполярных транзисторов T2 и T3, причем транзистор T2 включен по схеме управляемого генератора тока и связан с выходом формирователя втекающего тока на DD3 посредством резистора R7, посредством которого и диодов D3, D4 задается рабочая точка данного транзистора, а его нагрузками служат резисторы R8, R9 и мощный транзистор T3, включенный по схеме с общим эмиттером, между коллектором которого и шиной питания системы включена первичная обмотка высоковольтной катушки TР, последовательно с которой может быть включено добавочное сопротивление R10, а транзистор T3 защищен от пробоя диодом D5. Генератор тока на транзисторе T4 включен между точкой A и шиной питания, при этом, его эмиттерной нагрузкой является резистор R10, а базовое смещение задается цепочкой из сопротивления R11 и диодов D6,D7. Параметричский стабилизатор напряжения включен между шиной питания согласующего бока (точка Б) и выполнен на транзисторе T5, базовое смещение которого задается цепочкой из стабилитрона D8 и резистора R12, причем, между эмиттером T5 и соответственно коллектором T1 и общей шиной включен конденсатор C4 (электролитический), а конденсатор C5 включен между шиной питания и общей шиной. Блок световой индикации, выполненный в виде последовательно включенных резистора R23, диода D9 и световода D10 включен соответственно между выходом параметрического стабилизатора напряжения и соответственно входом питания согласующего блока с одной стороны и входом сглаживающего фильтра, т. е. точкой A, которая является входом системы. Система выполнена на биполярных транзисторах и известных микросхемах. В качестве высоковольтной катушки может использоваться низкоомная в первичной обмотке катушка типа Б116, в качестве К1-стандартный механический прерыватель или прерыватель на стандартном датчике Холла.

Работает система следующим образом.

При замкнутых контактах К1 в точке A потенциал общей шины (0). Конденсатор C2 разряжается через резистор R3, базу-эмиттер T1 и резистор R4, что приводит к закрыванию транзистора T1. Таким образом, на входе триггера Шмитта R5 нулевой потенциал, который так же имеется на выходе формирователя на DD3. Это приводит к тому, что транзистор T2 открыт и его режим определяется диодами D3, D4 и резистором R8.Транзистор T3 тоже открыт и через первичную обмотку высоковольтного трансформатора Tp протекает значительный ток, в результате чего низкоомная катушка Tp входит в насыщение и запасает энергию. Ток так же протекает от точки Б-эмиттер транзистора T5 через резистор R13, диод D9 и светодиод D10, который светиться, поскольку точка A заземлена. Эта визуальная информация свидетельствует о замкнутом состоянии контактов K1 прерывателя. Ток, протекающий через контакты прерывателя K1 так же определяется и выходным током генератора тока на транзисторе T4, работа которого так же обеспечивает самоочищение контактов K1 при их замыкании-размыкании, т. е. при установлении переходных процессов при работе коммутатора K1. Параметрический стабилизатор напряжения на транзисторе T5 питает согласующий блок, выполненный в виде эмиттерного повторителя на транзисторе T1 и узлы, входящие в блок формирования сигнала на элементах DD1, 2, 3.

При размыкании контактов K1 бросок тока ограничивается на амплитуде посредством D1 и заряжает C5 и при достижении заданного уровня транзистор T1 согласующего блока открывается, сигнал с его выхода отрабатывается триггером Шмитта на DD1 и далее, фронты сигнала становятся более крутыми посредством формирователя фронтов на DD2, после чего сигнал нормируется формирователем втекающего тока на DD3, с выхода которого единичный сигнал поступая на базу T2 закрывает его, вследствие чего закрывается мощный транзистор T3. Энергия, запасенная в катушке ТР переходит в импульс тока вторичной ее обмотки, что позволяет получить при большом коэффициенте трансформации значительный высоковольтный импульс с очень крутыми фронтами (порядка микросекунд). Диод D5 исключает возможность пробоя транзистора T3 при возникающих переходных процессах в выходном каскаде и катушке TР. Светодиод D10 при этом не горит. При замыкании контактов K1 процесс повторяется.

Данная система позволяет реализовывать электронные блоки зажигания, функционирующие с высокой степенью эффективности. При этом, система отличается простотой схемотехники и практически не нуждается в наладке. Данная система может функционировать как с обычным контактным прерывателем, так и с датчиком Холла в качестве прерывателя и т.п. Система позволяет реализовывать установку момента времени зажигания, установку длительности импульса и соответствующие быстродействие, что позволяет более эффективно осуществлять воздействие на топливо в цилиндре. Применение данной системы более эффективно, чем применение действующих аналогичных систем и позволяет использовать их на стандартных агрегатах.

Источники информации.

1. Радио. N 7, 1983, с. 30-32
2. В помощь радиолюбителю. вып. 7 N 73, 1981, с. 50-61.

3. За рулем. N 6, 1987, с. 28-29.

Использование: изобретение относится к средствам создания мощного электрического разряда и может быть использовано в сельскохозяйственном и ином машиностроении. Сущность изобретения: система включает сглаживающий фильтр, вход которого и общая шина питания являются входом системы для подключения прерывателя, а выход подсоединен ко входу согласующего блока, блок формирования сигнала, высоковольтную катушку, первичная обмотка которой включена непосредственно между коллектором мощного транзистора выходного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером и шиной питания. Кроме того, система снабжена генератором тока, параметрическим стабилизатором напряжения и блоком световой индикации. При этом, параметрический стабилизатор напряжения включен между шиной питания и входом питания согласующего блока, между которыми и входом сглаживающего фильтра включен блок световой индикации, а генератор тока включен блок световой индикации, а генератор тока включен между шиной питания и входом системы. Выходной каскад выполнен в виде комплементарно включенных транзисторов, первый из которых выполнен в виде управляемого генератора тока, вход которого связан с выходом блока формирования сигнала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электронная система, включающая сглаживающий фильтр, вход которого и общая шина питания являются входом системы для подключения прерывателя, а выход подсоединен к входу согласующего блока, блок формирования сигнала, выходной каскад, мощный транзистор которого включен по схеме с общим эмиттером, а его коллекторная цепь имеет контакты для подключения первичной обмотки высоковольтной катушки зажигания, отличающаяся тем, что она снабжена генератором тока, параметрическим стабилизатором напряжения и блоком световой индикации, при этом параметрический стабилизатор напряжения включен между шиной питания и входом питания согласующего блока, между которыми и входом сглаживающего фильтра включен блок световой индикации, а генератор тока включен между шиной питания и входом системы, причем выходной каскад выполнен в виде комплементарно включенных транзисторов, первый из которых выполнен в виде управляемого генератора тока, вход которого связан с выходом блока формирования сигнала. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что параметрический стабилизатор напряжения выполнен в виде биполярного транзистора, коллектор которого связан с шиной питания, а эмиттер с входом питания согласующего блока, а база со средней точкой делителя, образованного резистором и стабилитроном, включенных между шиной питания и общей шиной, причем между эмиттером и общей шиной включен конденсатор. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что сглаживающий фильтр выполнен в виде ограничителя напряжения входного импульса, вход которого является входом системы и интегрирующей RC-цепочки, включенной между выходом данного ограничителя и входом согласующего блока. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок формирования сигнала выполнен в виде последовательно включенных триггера Шмитта, формирователя фронтов импульсов и формирователя втекающего тока, выход которого является выходом блока формирования сигнала, а вход триггера Шмитта является входом данного блока.