Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02P3/06 

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

Целью изобретения является повышение КПД и надежности системы зажигания путем увеличения длительности и энергии искрового разряда.

На чертеже изображена принципиальная схема электронной системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания.

Электронная система зажигания содержит однотактный транзисторный преобразователь 1, питающие выводы которого подсоединены к первой и второй шинам питания. Преобразователь 1 образован транзистором 2 и трансформатором 3 с эмиттерной, базовой и выходной обмотками 4-6. Выходная обмотка 6 трансформатора 3 через управляемый выпрямитель 7 подсоединена к накопительному конденсатору 8, параллельно которому через встречно-параллельно соединенные диод 9 и тиристор 10 подсоединена первичная обмотка 11 катуц{ки 12 зажигания.

Первый вывод первичной обмотки 11 катушки 12, йнод диода 9 и катод тиристора 10 подсоединены к первой шине питания. Второй вывод первичной обмотки 11 соединен с анодом выпрямителя 7 и выводом накопительного конденсатора 8. Формирователь 13 управляющих импульсов входом подсоединен к информационной шине контакта прерывателя 14. Выход формирователя 13 соединен с управляющим электродом тиристора 10. Управляющий вывод выпрямителя 7 подсоединен к.первым выводам резистора 15 и конденсатора 16 дифференцирующей цепи, другие выводы которых соединены с выводами дополнитеш-гной обмотки 17 трансформатора 3. База транзистора 2 преобразователя 1 соединена с второй шиной питания через полупроводниковый коммутатор 18, вход управления которого соединен с информационной шиной контакта прерывателя 14. База транзистора

2через конденсатор 19 и шунтиру(9щий диод 20 соединена с эмиттером транзистора 2, а через стабилитрон 21 - с первой шиной питания. Базовая обмотка трансформатора

3одним выводом соединена с базой транзистора 2, а другим - со средней точкой резистиеного делителя, образованного резисторами 22, 23 и подключенного между шинами питания.

Формирователь 13 управляющих импульсов образован формирующими резисторами 24, 25, первые выводы которых соединены с первой шиной питания. Второй вывод резистора 24 соединен с первым

выводом формирующего конденсатора 26 и является входом формирователя 13. Второй вывод формирующего конденсатора 26 соединен с вторым выводом резистора 25 и анодом формирующего диода 27, катод которого является выходом формирователя 13. Блокирующий диод 28 включен последовательно с полупроводниковым ключом коммутатора 18. Параллельно тиристору 10 подсоединена пос/1едовательная цепь, образованная резисторами 29( 30 и конденсатором 31. Точка соединения резисторов 29, 30 через диод 32 подключена к управляющему электроду тиристора 10.

Система зажигания работает следующим образом.

При подаче напряжения на шины питания возбуждается однотактный транзисторный преобразователь 1. Импульсы обратного хода блокинг-генератора, наводимые в выходной обмотке 6 трансформатора 3, прикладываются, в прямом направлении к управляемому выпрямителю 7. Одновременно через дополнительную обмотку 17 и дифференцирующую RC-цепь из резистора 15 и конденсатора 16 эти импульсы открывают управляемый выпрямитель 7. Происходит ступенчатый заряд накопительного конденсатора 8. До полной зарядки накопительного конденсатора 8 блокинг-генератор работает с максимальной частотой и в режиме максимального потребления тока.

По мере зарядки накопительного конденсатора 8 амплитуда обратных импульсов на обмотке 5 обратной связи преобразователя 1 увеличивается. Когда она достигнет порога открывания стабилитрона 21,его ток будет заряжать конденсатор 19, до этого не принимавший участие в работе. Диод 20 при этом закрыт. По окончании обратного хода напряжение на конденсаторе 19 открывает диод 20 и конденсатор 19 оказывается подключенным к переходу база - эмиттер (минусом к базе) транзистора 2. Теперь начало очередного цикла блокинг-генератора задерживается на время, необходимое для разрядки конденсатора 19 через диод 20, эмиттерную обмотку 4, резистор 23 и обмотку 5 обратной связи. В результате частота блокинг-генератора и потребляемый им ток снижаются в 5-10 раз. Таким образом, преобразователь 1 работает с полной мощностью только при зарядке накопительного конденсатора 8; когда же он заряжен до рабочего напряжения, мощность преобразователя резко падает.

В момент размыкания контактов

прерывателя на информационной шине

Лтрерывателя 14 формируется импульс

положительной полярности. Формирование имг1ульсэ может быть произведено, например, с помощью одновибратора. Длительность импульса должна быть больше времени многопериодной колебательной разрядки накопительного конденсатора, но такой, чтобы по окончании этого импульса и до следующего момента размыкания контактов прерывателя накопительный конденсатор 8 успевал зарядиться даже при максимальной частоте вращения коленвала двигателя. Этим условиям удовлетворяет длительность импульса на информационной шине контакта прерывателя 14 1,5 - 2,0 мс.

Начиная с момента появления импульса на выходе прерывателя 14 происходит разряд конденсатора 26 через диод 27, управляющий переход тиристора 10 и резистор 23. Резистор 24 выбирается достаточно большим, так как постоянная времени цепи заряда конденсатора 26 определяет защищенность системы зажигания от дребезга контактов прерывателя. 6 случае формирования импульса на информационной шине контакта прерывателя 14 электронным устройством (например, одновибратором) резистор 24 может быть заменен диодом, анод которого подключен к первой шине питания. Это позволяет увеличить емкость конденсатор 26. Большая емкость конденсатора 26 в сочетании с диодом вместо резистора 24 увеличивает ток запуска тиристора 10, так как конденсатор 26 запасает большую энергию и диод вместо резистора 24 исключает дополнительную цепь разряда конденсатора 26. Указанный диод, позволяет заряжать конденсатор 26 до полного напряжения даже при максимальной частоте вращения коленвала двигателя. 8 сочетании с резистором 24 величина конденсатора 26 выбирается 0,1 мкФ, а в сочетании с диодом 0,33 мкФ. Введение диода вместо резистора 24 увеличивает ток запуска тиристора 10 и тем самым повышает надежность запуска тиристора и всей системы зажигания.

При отпирании тиристора 10 заряженный накопительный конденсатор 8 подключается к первичной обмотке 11 катушки 12 зажигания. Постепенно увеличивающийся ток через первичную обмотку 11 по окончании первой четверти периода имеет максимальное значение, а напряжение на накопительном конденсаторе 8 в этот момент становится равным нулю.

Одновременно с отпиранием тиристора 10 открывается полупроводниковый коммутатор 18, который через диод 28 соединяет базу транзистора 2 с вто|эой шиной питания.

Работа однотактного транзисторного преобразователя 1 прекращается на время действия импульса на информационной шине контакта прерывателя 14. На это же время

закрывается управляемый выпрямитель 7, так как импульсы на его управляющий электрод не подаются. Диод 28 предохраняет коммутатор 18 от отрицательных импульсов на базе транзистора 2.

0 Вся энергия накопительного конденсатора (за вычетом тепловых потерь) преобразована в магнитное поле катушки 12 зажигания, которое, стремясь сохранить значение и направление тока, начинает перезаряжать накопительный конденсатор 8 через открытый тиристор 10. В результате по окончании второй четверти ток и магнитное поле катушки 12 зажигания равны нулю, а накопительный конденсатор 8 заряжен до

0 0,85 исходного (по напряжению) уровня в противоположной полярности.

с прекращением тока и сменой полярности напряжения на накопительном конденсаторе 8 закрывается тиристор 10 и

5 открывается диод 9. Начинается очередной процесс разрядки накопительного конденсатора 8 через первичную обмотку 11 катушки 12 зажигания, направление тока через которую меняется на противоположное.

0 При этом не происходит разряда накопительного конденсатора В через выходную обмотку 6 и выпрям1 тель 7. По окончании периода колебаний накопительный конденсатор 8 оказывается заряженным в Исходной полярности до напряжения, равного примерно 0,7 начального. Это напряжение закрывает диод 9.

В рассмотренном интервале времени малое сопротивление попеременно открывающихся элементов 10 и 9 шунтирует параллельно подключенную им цепь из резисторов 29,30 и конденсатора 31, вследствие чего напряжение на концах этой цепи близко к нулю. По окончании же периода,

5 когда тиристор 10 и диод 9 закрываются, напряжение накопительного конденсатора 8 через первичную обмотку 11 катушки 12 зажигания прикладывается к этой цепи. Импульс напряжения, снимаемый с резистора

0 24, пройдя через диод 32, вновь открывает тиристор 10, и всё процессы, описанные выше, повторяются.

Это продолжается до тех пор, пока накопительный конденсатор 8, теряющий при

5 каждом цикле около 50 % энергии, не разрядится почти полностью.

По окончании действия импульса прерывателя 14 .полупроводниковый коммутатор 18 закрывается и снова начинает работать преобразователь 1, заряжая наколительный конденсатор S до открывания стабилитрона 21 и заряда конденсатора 19, и т. д. Напряжение на накопительном конденсаторе 8 связано с амплитудой обратных импульсов на обмотке 5 обратной связи коэффициентом трансформации и, следовательно, стабилизируется стабилитроном 21, достигая 400 В к открыванию последнего. К1аксимальная амплитуда обратных импульсов на обмотке 5 обратной связи является разностью между напряжением стабилизации стабилитрона 21 и напряжением питания и растет с уменьшением последнего, т е. схема стабилизации перекомпенсирована, Ф о р.м у л а и 3 о б р е т ел и я Электронная система зажигания для двигателей внутренкего сгорания, содержащая однотактный транзисторный преобразователь, питающие выводы которого подсоединены к первой и второй шинам питания, причем выходная обмотка трансформатора однотактного транзисторного преобразоБателя через выпрямитель поДсоед1жеиа к накопительному конденсатору, параллельно которому через встречно-параллельно соединенные тиристор и диод подсоединена первичная обмотка катушки зажигания, первый вывод первичной обмотки катушки зажигания соединен с катодом

тиристора, анодом диода, первой шиной питания, йторой вывод - с точкой соединения выпрямителям накопительного конденсатора, формирователь управляющих импульсов, вход которого подсоединен к информационной шине контакта прерывателя, а выход - к управляющему электроду тиристора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, выпрямитель выполнен управляемым, в систему введены резистор и конденсатор, образующие дифференцирующую цепь, и полупроводниковый коммутатор, а трансформатор однотактного транзисторного преобразователя снабжен дополнительной обмоткой, первый вывод которой непосредственно соединен с точкой соединения вывода выходной обмотки с катодом управляемого выпрямителя, а через резистор дифференцирующей цепи - с управляющим выводом управляемого выпрямителя, с которым через конденсатор дифференцирующей цепи соединен второй вывод дополнительной обмотки, база транзистора однотактного преобразователя через полу, проводниковый коммутатор соединена с второй шиной питания, а вход управления полупроводникового коммутатора соединен с информационной шиной контакта прерывателя.

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, в частности, к системам зажигания топливной смеси двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности системы путем увеличения длительности и энергии'искрового разряда. Для этого в электронную систему зажигания, содержащую однотакт-^ ный транзисторный преобразователь 1, накопительный конденсатор В, выпрямитель 7, катушку 12 зажигания, формирователь 13 управляющих импульсов, прерыватель 14, введены резистор 15 и конденсатор 16 дифференцирующей цепи, полуп{эоводниковый коммутатор 18, выпрямитель 7. Последний выполнен управляющим, а трансформатор 3 преобразователя 1 снабжен дополнительной обмоткой 17. 1 ил.сл11^XI1».^ |5^00j:^