Электронная система зажигания Советский патент 1993 года по МПК F02P3/06 

Изобретение относится к системам зажигания преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, а именно к электронным системам зажигания с накоплением энергии в конденсаторе.

Целью изобретения является повышение КПД системы и ее надежности,

На чертеже представлен вариант принципиальной схемы электронной системы зажигания.

Электронная система зажигания содержит источник, питания 1, двухтактный транзисторный инвертор 2с трансформатором, имеющем первичную 3 и вторичную 4 обмотки, выпрямитель 5, соединенный входами с вторичной 4 обмоткой трансформатора, тиристор 6, анод и катод которого соединены с выходами выпрямителя 5, последовательно соединенные накопительный конденсатор 7 и первичную обмотку 8 катушки зажигания 9 и блок управления 10, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора 6. В систему введены катушка индуктивности 11, включенная в цепь питания инвертора 2, конденсатор 12, подключенный параллельно шинам питания инвертора 2 между катушкой индуктивности 11 и инвертором 2. два устройства контроля 13, 14, причем устройство 13 двумя входами подсоединено параллельно источнику питания 1, а выходом - к первому входу блока управления 10, а.устройство 14 подсоединено двумя входами параллельно тиристору 6, а выходом -- к второму входу блока управления 10. Инвертор 2 содержит транзисторы 15, 16, резисторы 17, 18 смещения, включенные между базами и коллекторами транзисторов 15, 16, резисторы 19, 20 ограничения тока возбуждения транзисторов 15, 16, два диода 21,22, соединенные встречно-лоследовательнго между собой и включенные между базами транзисторов 15, 16 в прямом направлении тока возбуждения транзисторов 15, 16. стабилитрон 23, включенный в обратном направлении тока возбуждения транзисторов 15, 16 между общей точкой диодов 21, 22 и средней точкой первичной 3 обмотки трансформатора, две цепи развязки, каждая из которых включена между базой транзистора 15 или 16 и резистором 19 или 20 соответственно и содержит резистор 24 и 25 и параллельно подсоединенный к нему диод 26 или 27, включенный в прямом направлении тока возбуждения транзистора 15 или 16. Выпрямитель напряжения 5 выполнен по однопо- лупериодной схеме удвоения напряжения с конденсатором 28, включенным между первым выводом вторичной 4 обмотки трансформатора и средней точкой диодов 29, 30,

соединенных последовательно между собой и встречно-параллельно тиристору 6, подключенному анодом или катодом к второму выводу вторичной 4 обмотки трансформатора.

Электронная система зажигания-работает следующим образом.

Напряжение от источника питания 1 через катушку индуктивности 11 поступает на

0 двухтактный транзисторный инвертор 2, Запуск инвертора осуществляется за счет тока смещения, проходящего через резисторы смещения 17, 18, при этом переходы база- эмиттер транзисторов незначительно за5 шунтированы резисторами цепей развязки. Работа инвертора 2 в режиме автогенератора поддерживается за счёт тока возбуждения транзисторов 15,16, проходящего через резисторы 19. 20 ограничения тока возбуж0 дения транзисторов 15, 16. диоды 26, 27 и переходы база-эмиттер транзисторов 15, 16.

При коммутации тока транзисторами инвертора в момент их переключения за

5 счет э.д.с. самоиндукции катушки 11 на входе инвертора 2 возникают всплески напряжения.-Энергия всплесков напряжения на входе инвертора 2 определяется величиной индуктивности катушки 11, а амплитуда 0 величиной емкости конденсатора 12, которая выбирается такой, чтобы при максимальном падении напряжения источника питания 1 бортовой сети (до 4В) амплитуда всплесков достигала уровня номинального

5 напряжения питания (15В), Энергия всплесков должна быть достаточна для заряда накопительного, конденсатора 7 за время между двумя искрообразованиями. Энергия всплесков прямо пропорциональна индук0 тивности катушки 11. Если в течение цикла между двумя искрообразованиями вследствие глубокой просадки напряжения источника питания бортовой сети (остаточное напряжение менее 4 В), напряжение на на5. копительном конденсаторе 7 не достигает номинальной величины, устройство контроля 13 запрещает включение тиристора 6 от : блока управления 10 и очередной цикл иск- рообразования пропускается с целью на0 копления необходимой энергии в накопительном конденсаторе 7 для получения надежного искрообразования.

При вспышке горючей смеси в цилиндре обороты двигателя резко увеличиваются,

5 нагрузка на пусковое устройство и бортовую сеть снижается и напряжение источника питания 1 восстанавливается до уровня, близкого к номинальному. При этом мощность инвертора 2 повышается до уровня, необходимого для нормальной работы сиетемы электронного зажигания. Всплески напряжения на входе инвертора 2 ограничиваются на выходе инвертора 2 путем ограничения напряжения возбуждения транзисторов 15, 16 и соответственно на первичной 3 обмотке трансформатора. Когда всплески напряжения на базах транзисторов 15, 16 достигнут величины напряжения стабилизации стабилитрона 23 поочередно открываются диоды 21, 22 и ответвляют излишний ток возбуждения в цепь стабилитрона 23.

При работе двигателя на номинальных оборотах в конце процесса заряда накопительного конденсатора 7 инвертор напряжения 2 работает на холостом ходу. При включении тиристора 6 инвертор напряжения 2 устанавливается в режим работы, обусловленный наличием последовательного контура, образованного катушкой индуктивности 11 и конденсатором 28, емкость которого приведена к входу инвертора напряжения 2. Транзисторы 15. 16 продолжают работать в ключевом режиме, в системе: катушка индуктивности 11 - инвертор 2 - конденсатор 28 возникает процесс раскачки образованного контура с накоплением в нем энергии, которая после запирания тиристора 6 выделяется на накопительном конденсаторе 7. Ограничение тока инвертора 2 при включенном тиристоре бив дальнейшем при дозаряде накопительного конденсатора 7 осуществляется на элементах вышеуказанного колебательного контура.

При неисправности системы регулирования, поддерживающей напряжение бортовой сети автомобиля на номимальном уровне, напряжение источника питания 1 может неконтролируемо вырасти. Как только напряжение превысит аварийный уровень (например 16 В), устройство контроля 14 запрещает прохождение запускающих импульсов с выхода блока управления 10 на управляющий электрод тиристора 6, при этом происходит пропуск циклов искрооб- разования обороты коленчатого вала и соответственно вала генератора уменьшаются и напряжение источника питания 1 бортовой сети уменьшается, что предотвращает выход из строя системы электронного зажигания и позволяет продолжить движение автомобиля на малых оборотах двигателя.

Благодаря тому; что в систему введены катушка индуктивности-, включенная в цепь питания инвертора, конденсатор, подключенный параллельно шинам питания инвертора между катушкой индуктивности и инвертором, две цепи развязки, каждая из которых включена между базой транзистора и резистором ограничения тока возбуждения транзистора и содержит резистор и параллельно подсоединенный к нему диод, включенный в прямом направлении тока возбуждения транзистора, выпрямитель выполнен по однополупериодной схеме с удвоением напряжения вместо ограничения тока на активных элементах с выделением тепла происходит ограничение тока с пере0 распределением энергии на элементах системы с дальнейшим выделением на нагрузке (накопительном конденсаторе). В результате этого к.п.д, заявляемой электронной системы зажигания по сравнению с

5 системой-прототипом, возрастает с 40-50% до 95% при максимальной частоте оборотов . коленчатого вала, одновременно сохраняется работоспособность электронной системы зажигания при запуске двигателя в

0 экстремальных условиях, а тепловая мощность рассеивания на элементах электронной системы зажигания снижается с 20-40 Вт до 2-4 Вт, что повышает надежность элементов системы, а значит,и надежность ра5 боты двигателя на максимальных оборотах в экстремальных условиях.

Формула изобретения 1. Электронная система зажигания, содержащая источник питания, минусовой вы0 ход которого соединен с общей шиной, инвертор, который включает трансформатор, который имеет первичную обмотку и вторичную обмотку, первая и вторая клеммы которой являются выходом инвертора и

5 первая клемма которой, а также вход инвертора соединены с общей шиной, выпрямитель, первая и вторая клемма входа которого соединены с выходом инвертора, тиристор, анод и катод которого соединены

0 соответственно с общей шиной и первой клеммой выхода выпрямителя и с второй клеммой выхода выпрямителя, соединенные последовательно накопительный конденсатор и первичная обмотка катушки

5 зажигания, которые соединены параллельно тиристору, и блок управления, первая выходная клемма которого соединена с управляющим входом тиристора, а вторая,- с общей шиной отличающаяся тем, что,

0 с целью повышения КПД и надежности, введены соединенные последовательно катушка индуктивности, входная клемма которой соединена с плюсовым выходом источника питания, а выходная - с второй клеммой

5 входа инвертора, и конденсатор, выходная f клемма которого соединена с общей шиной, первый и второй блоки контроля, первая и вторая клеммы входа первого из которых соединены параллельно источнику питания, а выход - к первому входу блока управления, а второго блока контроля - параллельно тиристору, а выход-к второму входу блока управления.

2. Система зажигания, по п. 1, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что инвертор выполнен в виде двухтактного транзисторного инвертора, содержащего первый и второй диоды, соединенные встречно-последовательно, которые подсоединены между базами первого и второго транзисторов, стабилитрона, который соединен между общей точкой первого и второго диодов и средней точкой первичной обмотки трансформатора, которая является вторым входом инвертора, которая выполнена из первой, второй, третьей и четвертой частей, которые соединены согласно, двух цепей развязки, каждая из которых содержит соответственно третий и четвертый диоды и первый и второй резисторы, соединенные параллельно, которые соединены первой клеммой с базами соответственно первого и второго транзисторов, а второй через соответственно первый и второй резисторы ограничения тока возбуждения соответственно с входом и выходом первичной обмотки трансформатора,

причем эмиттеры первого и второго транзисторов соединены соответственно с концом первой и третьей частей первичной обмотки трансформатора, коллекторы и базы соединены соответственно непосредственно или

через первый и второй резисторы смещения с общей шиной,

3. Система зажигания по пп. 1 и 2, о т - личающаяся тем, что выпрямитель выполнен в виде последовательно соединенных пятого и шестого диодов, к средней точке которых подключена первая клемма конденсатора, причем вторая клемма конденсатора вход пятого и выход шестого диодов являются соответственно второй

клеммой входа, первыми клеммами входа и выхода, второй клеммой выхода выпрямителя. .

Использование: в электронных системах зажигания с накоплением энергии в конденсаторе. Сущность изобретения: содержит источник 1 питания, двухтактный транзисторный инвертор 2 с трансформатором, выпрямитель 5, соединенный входами с вторичной обмоткой 4 трансформатора, тиристор 6, анод и катод которого соединены с выходами выпрямителя 5, последовательно соединенные накопительный конденсатор 7 и первичную обмотку 8 катушки 9 зажигания, включенные параллельно тиристору 6, и блок 10 управления,. подключенный выходом к управляющему электроду тиристора 6. Электронная система зажигания содержит также катушку индуктивности, включенную в цепь питания инвертора, конденсатор/подключенный параллельно шинам питания между катушкой индуктивности и инвертором, два устройства контроля, первое из которых двумя входами подсоединено параллельно источнику питания, а выходом - к первому входу блока управления, а второе устройство подсоединено двумя входами параллельно тиристору, а выходом - к второму входу блока управления. Инвертор дополнительно содержит два диода, соединенные встречно- последовательно и включенные между базами транзисторов в прямом направлении тока возбуждения транзисторов, стабилитрон, включенный в обратном направлении тока возбуждения транзисторов между общей точкой диодов и средней точкой первичной обмотки трансформатора, две цепи развязки, каждая, из которых включена между базой транзистора и рези- стором ограничения тока возбуждения транзистора и содержит резистор и параллельно подсоединенный к нему диод. Выпрямитель напряжения выполнен по однополупериодной схеме удвоения напряжения с конденсатором, включенным между первым выводом вторичной обмотки трансформатора и средней точкой диодов, соединенных последовательно и встречно- параллельно тиристору, подключенному анодом или катодом и второму выводу вторичной обмотки трансформатора. Такое построение системы позволяет повысить КПД и надежность. 2 з. п. ф-лы, 1 ил. ел с 00 о ю со ел -N GO