СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F02P3/05 F02P15/12 

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, а именно к системам зажигания.

Известно устройство (Авт. св. СССР № 960459, МПК F 02 Р 3/06, 1982) классической электронной системы зажигания. В этих системах отсутствует регулирование тока разрыва при изменениях питающих напряжений, кроме того, как показывают расчеты, напряжение аккумуляторной батареи выбрано с большим запасом с целью обеспечения необходимого для искрообразования напряжения при пуске двигателя внутреннего сгорания, что приводит к повышенному износу свечей зажигания и снижению надежности работы системы за счет более высоких токов и напряжений, чем это необходимо после того, как двигатель запущен.

Известно также устройство с регулированием времени накопления энергии в катушке системы зажигания (Патент РФ № 2002974 C1, МПК F 02 Р 3/04, 1993), которое позволяет осуществить необходимый закон регулирования запасаемой в катушке зажигания энергии, однако устройства подобного рода, учитывающие большое число факторов, влияющих на пробивное напряжение, обладают высокой сложностью и требуют применения большого числа датчиков, что снижает их надежность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (Патент РФ № 2157917, МПК F 02 Р 3/05, 2000), система зажигания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая преобразователь напряжения, силовой ключ, диод, катушку индуктивности, накопительный конденсатор, катушку зажигания, пропорционально-импульсный регулятор, датчик тока разрыва, коммутатор, делитель напряжения, схему смещения уровня, первый и второй пиковые детекторы, схему усилителя-вычитателя, фильтра, причем один из силовых входов силового ключа связан с плюсом источника питания, а второй - с катодом диода и с катушкой индуктивности, анод диода, второй вывод накопительного конденсатора, один вывод датчика тока разрыва связаны с минусом источника питания, а второй вывод датчика тока разрыва - с выводом коммутатора и через схему смещения уровня - с входом первого пикового детектора, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя-вычитателя, второй вывод коммутатора связан с первичной обмоткой катушки зажигания и через делитель напряжения и схему смещения уровня - с входом второго пикового детектора, выход которого подключен к не инвертирующему входу усилителя вычитателя, выход которого через фильтр соединен с управляющим входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод катушки зажигания связан с первым выводом накопительного конденсатора, вторым выводом катушки индуктивности и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод делителя напряжения и третий вывод пропорционально-импульсного регулятора связаны с минусом источника питания, третий вывод схемы смещения уровня соединен с плюсом источника питания, а выход пропорционально-импульсного регулятора соединен с входом управления силового ключа.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности получить напряжение на катушке зажигания, превышающее напряжение бортовой сети автомобиля. Такая необходимость может возникать при пуске двигателя внутреннего сгорания, когда напряжение бортовой сети существенно снижается из-за подключения стартера.

Настоящее техническое решение направлено на расширение возможностей системы зажигания.

Технический результат достигается тем, что система зажигания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая преобразователь напряжения, силовой ключ, диод, катушку индуктивности, накопительный конденсатор, катушку зажигания, пропорционально-импульсный регулятор, датчик тока разрыва, коммутатор, делитель напряжения, схему смещения уровня, первый и второй пиковые детекторы, схему усилителя-вычитателя, фильтра, причем один из силовых входов силового ключа связан с плюсом источника питания, а второй - с катодом диода и с катушкой индуктивности, анод диода, второй вывод накопительного конденсатора, один вывод датчика тока разрыва связаны с минусом источника питания, а второй вывод датчика тока разрыва - с выводом коммутатора и через схему смещения уровня - с входом первого пикового детектора, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя-вычитателя, второй вывод коммутатора связан с первичной обмоткой катушки зажигания и через делитель напряжения и схему смещения уровня - с входом второго пикового детектора, выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя-вычитателя, выход которого через фильтр соединен с управляющим входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод катушки зажигания связан с первым выводом накопительного конденсатора и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод делителя напряжения и третий вывод пропорционально-импульсного регулятора связаны с минусом источника питания, третий вывод схемы смещения уровня соединен с плюсом источника питания, причем в устройство дополнительно введены второй силовой ключ, второй диод, схема выбора режима работы, причем анод второго диода подключен к второму выводу катушки индуктивности и первому силовому выводу второго силового ключа, второй силовой вывод второго силового ключа соединен с минусом источника питания, катод второго диода соединен с первым выводом накопительного конденсатора, вторым выводом катушки зажигания и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, выход которого соединен с входом схемы выбора режима, первый выход которой связан с входом управления первым силовым ключом, а второй - с входом управления вторым силовым ключом, четвертый и пятый выводы схемы выбора режима соединены с плюсом и минусом источника питания соответственно.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система зажигания отличается введением в схему новых элементов и функциональных узлов - второго силового ключа, второго диода, схемы выбора режима работы, а также появлением новых связей между ранее применявшимися и вновь введенными элементами.

Способность заявляемой системы зажигания изменять напряжение на первичной цепи в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания и обеспечить на всех режимах требуемый коэффициент запаса вторичного напряжения (включая режим пуска) позволяет снизить до необходимых для устойчивого искрообразования пределов напряжение на первичной цепи катушки зажигания. Это приводит к расширению возможностей системы зажигания в целом, без снижения надежности пуска двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Система зажигания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания содержит пропорционально-импульсный регулятор 1, силовой ключ 2, диод 3, катушку 4 индуктивности, накопительный конденсатор 5, катушку 6 зажигания, датчик 8 тока разрыва, коммутатор 7, делитель 9 напряжения, схему 10 смещения уровня, первый пиковый детектор 11, второй пиковый детектор 12, схему усилителя-вычитателя 13, фильтр 14, второй силовой ключ 16, второй диод 15, схему 17 выбора режима работы, причем один из силовых входов силового ключа 2 связан с плюсом источника питания, а второй - с катодом диода 3 и с катушкой 4 индуктивности, анод диода 3, второй вывод накопительного конденсатора 5, один вывод датчика 8 тока разрыва связан с минусом источника питания, а второй вывод датчика 8 тока разрыва с выводом коммутатора 7 и через схему 10 смещения уровня - с входом первого пикового детектора 11, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя-вычитателя 13, второй вывод коммутатора 7 связан с первичной обмоткой катушки 6 зажигания и через делитель 9 напряжения и схему 10 смещения уровня с входом второго пикового детектора 12, выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя-вычитателя 13, выход которого через фильтр 14 соединен с управляющим входом пропорционально-импульсного регулятора 1, второй вывод катушки 6 зажигания связан с первым выводом накопительного-конденсатора 5 и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора 1, второй вывод делителя 9 напряжения и третий вывод пропорционально импульсного регулятора 1 связаны с минусом источника питания, третий вывод схемы 10 смещения уровня соединен с плюсом источника питания, анод второго диода 15 подключен к второму выводу катушки 4 индуктивности и первому силовому выводу второго силового ключа 16, второй силовой вывод второго силового ключа 16 соединен с минусом источника питания, катод второго диода 15 соединен с первым выводом накопительного конденсатора 5, вторым выводом катушки 6 зажигания и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора 1, выход которого соединен с входом схемы 17 выбора режима, первый выход которой связан с входом управления первым силовым ключом 2, а второй - с входом управления вторым силовым ключом 16, четвертый и пятый выводы схемы 17 выбора режима соединены с плюсом и минусом источника питания соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Известно (Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электронные приборы автомобилей. М.: Транспорт, 1996), что аккумуляторная батарея имеет напряжение, которого с избытком хватает для получения искры с энергией, необходимой для поджига топливо-воздушной смеси на всех режимах работы, иногда лишь кроме режима пуска двигателя внутреннего сгорания. В системе зажигания, выбранной в качестве прототипа, питание первичной цепи катушки 6 зажигания осуществляется с выхода понижающего преобразователя, состоящего из пропорционально-импульсного регулятора 1, силового ключа 2, диода 3, катушки 4 индуктивности и накопительного конденсатора 5.

Недостатком такого построения схемы является то, что напряжение на выходе преобразователя не может быть выше напряжения бортовой сети и, следовательно, возможна ситуация, когда этого напряжения окажется недостаточно для надежного пуска двигателя внутреннего сгорания. В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен за счет дополнительно введенных второго диода 15, второго силового ключа 16 и схемы 17 выбора режима, с помощью которых возможно построение повышающего преобразователя.

Роль опорного напряжения преобразователя, пропорциональным которому поддерживается напряжение на катушке 6 зажигания, выполняет напряжение на выходе фильтра 14.

Напряжение, пропорциональное току разрыва, формируется датчиком 8 тока разрыва, схемой 10 смещения уровня и вторым пиковым детектором 12, причем это напряжение содержит постоянную составляющую и составляющую, прямо пропорциональную вторичному напряжению. Наибольшее напряжение в месте соединения коммутатора 7 и первичной обмотки катушки 6 зажигания прямо пропорционально пробивному напряжению (с учетом коэффициента трансформации катушки 6 зажигания). Это напряжение уменьшается до необходимой величины с помощью делителя 9 напряжения и выделяется с помощью схемы 10 смещения уровня и первого пикового детектора 11. Напряжение на выходе первого пикового детектора 11 может быть записано в виде постоянной составляющей и составляющей, пропорциональной пробивному напряжению.

С помощью усилителя-вычитателя 13 выделяется напряжение, пропорциональное разности напряжений пиковых детекторов 11 и 12.

Это напряжение фильтруется фильтром 14 и поступает на вход пропорционально-импульсного регулятора 1, где, складываясь с дополнительным напряжением (например, напряжением стабилизации стабилитрона), обеспечивает необходимый закон регулирования на первичной цепи катушки 6 зажигания, как это было показано в прототипе.

В случаях, когда напряжение на первичной цепи катушки 6 зажигания должно быть ниже напряжения бортовой сети автомобиля, ключ 16 закрыт сигналом управления со второго выхода схемы 17 выбора режима.

В случаях, когда напряжение на первичной цепи катушки 6 зажигания должно быть выше напряжения бортовой сети автомобиля, например, при пуске двигателя ключ 2 оказывается постоянно открытым управляющим сигналом с первого выхода схемы 17 выбора режима, а пропорционально-импульсный сигнал со второго выхода схемы 17 выбора режима осуществляет управление ключом 16. При этом катушка 4 индуктивности периодически заряжается через открытые ключи 2 и 16, а при запирании ключа 16 энергия, запасенная в катушке 4 индуктивности, заряжает накопительный конденсатор 5 через диод 15 до необходимого напряжения, превышающего напряжение аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, а именно к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания. Технический результат заключается в расширении возможностей системы зажигания. Система зажигания содержит преобразователь напряжения, силовой ключ, диод, катушку индуктивности, накопительный конденсатор, катушку зажигания, пропорционально-импульсный регулятор, датчик тока разрыва, коммутатор, делитель напряжения, схему смещения уровня, первый и второй пиковые детекторы, схему усилителя-вычитателя и фильтр. Согласно изобретению в систему зажигания дополнительно введены второй силовой ключ, второй диод и схема выбора режима работы. Причем анод второго диода подключен к второму выводу катушки индуктивности и первому силовому выводу второго силового ключа. Второй силовой вывод второго силового ключа соединен с минусом источника питания. Катод второго диода соединен с первым выводом накопительного конденсатора, вторым выводом катушки зажигания и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, выход которого соединен с входом схемы выбора режима, первый выход которой связан с входом управления первым силовым ключом, а второй - с входом управления вторым силовым ключом. Четвертый и пятый выводы схемы выбора режима соединены с плюсом и минусом источника питания соответственно. 1 ил.

Система зажигания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, содержащая преобразователь напряжения, силовой ключ, диод, катушку индуктивности, накопительный конденсатор, катушку зажигания, пропорционально-импульсный регулятор, датчик тока разрыва, коммутатор, делитель напряжения, схему смещения уровня, первый и второй пиковые детекторы, схему усилителя-вычитателя, фильтр, причем один из силовых входов силового ключа связан с плюсом источника питания, а второй - с катодом диода и с катушкой индуктивности, анод диода, второй вывод накопительного конденсатора, один вывод датчика тока разрыва связаны с "минусом" источника питания, а второй вывод датчика тока разрыва - с выводом коммутатора и через схему смещения уровня - с входом первого пикового детектора, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя-вычитателя, второй вывод коммутатора связан с первичной обмоткой катушки зажигания и через делитель напряжения и схему смещения уровня - с входом второго пикового детектора, выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя-вычитателя, выход которого через фильтр соединен с управляющим входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод катушки зажигания связан с первым выводом накопительного конденсатора и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, второй вывод делителя напряжения и третий вывод пропорционально-импульсного регулятора связаны с "минусом" источника питания, третий вывод схемы смещения уровня соединен с "плюсом" источника питания, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены второй силовой ключ, второй диод, схема выбора режима работы, причем анод второго диода подключен к второму выводу катушки индуктивности и первому силовому выводу второго силового ключа, второй силовой вывод второго силового ключа соединен с "минусом" источника питания, катод второго диода соединен с первым выводом накопительного конденсатора, вторым выводом катушки зажигания и вторым входом пропорционально-импульсного регулятора, выход которого соединен с входом схемы выбора режима, первый выход которой связан с входом управления первым силовым ключом, а второй - с входом управления вторым силовым ключом, четвертый и пятый выводы схемы выбора режима соединены с "плюсом" и "минусом" источника питания соответственно.