Тиристорный генератор импульсовдля СиСТЕМы зАжигАНия дВигАТЕляВНуТРЕННЕгО СгОРАНия Советский патент 1981 года по МПК H02P3/06 H03K5/01 

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к тиристорным генераторам импульсов, и может найти применение в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Известны тиристорные генераторы импульсов для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания,содержащие двухобмоточную катушку зажигания, накопительный конденсатор, преобразователь напряжения, тиристор и блок управления, К вторичной высоковольтной обмотке катушки зажигания подключен через диод второй накопительный конденсатор, служащий для подпитки системы. Необходимость в подпитке обусловлена тем,что первый накопительный конденсатор разряжается в течение очень короткого промежутка времени, измеряемого полупериодом колебания, при котором тиристор открыт, продолжительность которого недостаточна для осуществления надежного зажигания тошшвно-воздушной смеси l .

Однако использование дополнительного конденсатора во вторичной цепи требует дорогих высоковольтных.диоцов и конденсаторов.

Наиболее близок к предлагаемому тиристорный генератор, содержащий первый накопительный конденсатор, подключенный к источнику питающего

напряжения через ограничительный резистор, тиристор S цепи разряда первого накопительного конденсатора на первичную обмотку выходной двухобмоточной катушки, второй накопительный конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходной катушки и соединенный с первым накопительным конденсатором чере.з диод, включенный встречно-параллельно тиристору. Емкость второго накопительного конденсатора определяется телевизионными стандартами. Параллельно второму накопительному конденсатору подключена катушка индуктивности.

Емкость первого накопительного конденсатора составляет 500 мкФ при напряжении питания 50 В 2 .

Недостатком известного генератора импульсов является невысокая энергия

одиночного импульса. Этот недостаток обусловлен тем,что первый накопительный конденсатор имеет большую емкость, а время разрядного процесса мало, в результате чего за рабочий цикл происходит лишь несущественная разрядка и подзарядка этого конденсатора. Недостаток известного генератора импуль сов заключ ается также в возможности получения стабильных искровых разрядных процессов в цепи вторичной обмотки двухобмоточной катушки при произвольной частоте управляющих сигналов. При возникновении искровых разрядов на высоковольтном выходе или йри временном исчезновении управляющих сигналов на тиристоре (в результаге чего он остается открытым) первый накопительный конденсатор разряжается через катушку индуктивности и тиристор. При уменьшении разрядного тока до порога пропускания тиристора тиристор закрывается, после чего искровые разряды в цепи вторичной обмотки, выходной катушки прекращаются, и генератор возобновляет генерирование пилообразных импульсов. При подключении известного генератора к преобразователю напряжения автомобильной системы зажигания в момент прохож дения искрового разряда в высоковольт ной цепи генератора также происходит срыв генерации преобразователя напряжения, что вызывает возрастание коллекторных токов входящих в него транзисторов и тока, потребляемого от источника питания, т.е, к снижению КПД и Надежности системы. Указанные недостатки препятствуют использеванию известноготиристорного генератора импульсов в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение энер гии одиночного импульса и получение стабильных искровых разрядов а цепи вторичной обмотки катушки при про извольной частоте управлякнцих сигналов. Поставленная цель достигается тем что в тиристорном генераторе импульс содерхсащем первый накопительный конденсатор, подключеЕ ный к источнику пи таюцего напряжения через ограничитель вый резистор, тиристор в цепи разряда первого накопительного конденсатора через первичную обмотку двухобмоточной катушки зажигания, управляю щий электрод которого соединен с выходом блока управления, второй накопительный конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке двухоб моточной катушки заикигания и соедине ный спервым накопительным конденсат ром через диод, включенный встречно параллельно тиристору, источник пита щего напряжения подключен к первому накопительному конденсатору через -ог раничивакжций дроссель, соединенный п ледовательно с ограничительным резис ром, при .этом емкость первого накопительного конденсатора выбрана в пр делах 3-5 мкф,а соотношение емкосте первого и второго накопительных конденсаторов выбрано как . На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого генератора импульсов; на фиг.2 - осциллограмма одиночного импульса предлагаемого генератора. Предлагаемый тиристорный генератор импульсов содержит первый накопительный конденсатор 1, подключенный к блоку питания через ограничительный резистор 2, тиристор 3 в цепи разряда первого накопительного конденсатора на первичную обмотку выходной двухобмоточной катушки 4, второй накопительный конденсатор 5, подключенный параллельно первичной обмотке выходной катушки 4 и соединен ный с первым накопительным конденсатором 1 через диод б, включенный встречно-параллельно тиристору. Управляющийзлектрод тиристора 3 подключен к блоку 7 управления. В цепи вторичной высоковольтной обмотки катушки зажигания установлен распределитель 8 зажигания и свечи 9 зажигания. В цепи питания генератора установлен дроссель 10, включенный последовательно с.ограничительным резистором 2, Емкость первого накопительного конденсатора составляет С,,4 мкФ, а емкость второго накопительного конденсатора составляет ,0б мкФ. Блок питания (на чертеже не показан) выполнен в виде полупроводникового преобразователя напряжения с выпрямителем и оглаживакядим фильтром, повышающим напряжение U 12 В автомобильного аккумулятора до напряжения питания генератора Ug 300 В, Блок управления синхронизирован с тактом работы двигателя внутреннего сгорания. Работает генератор следующим образом. При включении генератора первый накопительный конденсатор 1 заряжается от источника питания до величины питакйдего напряжения (ЗОО в), В произвольный момент времени, согласованный с тактом работы двигателя внутреннего сгорания, на управляющий электрод тиристора 3 от блока 7 управления подается сигнал, отпирагаций тиристор, в результате чего конденсатор 1 разряжается через первичную обмотку катушки 4 зшкига.ния. Благодаря тому, что емкость первого накопительного кон- денсатора относительно невелика, он успевает полностью разрядиться, а так как в цепи питания генератора установлен дроссель, конденсатор не может быстро разрядиться до прямого напряжения UQOT источника питания и перезаряжаться до обратного напряжения U , абсолютная величина которого близка к напряжению питания и составляет ,5-0,7 L/Q . Эта перезарядка становится возможной благодаря большому току самоиндукции первичной обмотки катушки 4 зажигания.

препятствующему запиранию .тиристора. Перезарядившись до обратного напряжения U первый накопительный конденсатор вновь начинает разряжаться на первичную обмотку катушки зажигания, но уже через диод 6, включенный встречно-параллельно тиристору, так как тиристор не пропускает ток обратного направления , Разря дившись полностью, первый накопительный конденсатор вновь заряжаетЬя через диод 6 за счет тока самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания до прямого напряжения Ц, ве личина которого значительно меньше напряжения источника питания U.После перезарядки до прямого напряжения и первый накопительный конденсатор разрядиться не может, так как тиристор 3 уже закрыт (током встречного направления), а управляющий сигнал отсутствует. «Однако благодаря на личию второго накопительного конденсатора 5 меньшей емкости, на обкладках которого в течение всех описанный процессов появляется напряжение, соответствующее напряжению на первом накопительном конденсаторе, колебательные процессы в цепи первичной обмотки катушки зажигания не прекращаются. Зарядившись до прямого напряжения U, второй накопительный конденсатор несколько раз свободно разряжается и перезаряжается через первичную обмотку катушки зажигания. Поскольку в цепи вторичной высоковолной обмотки катушки зажигания Втечение .всех описанных процессов происходит искрообразование, энергия колебаний изолированном от источника питания тиристором 3 S-колебательном контуре образованном вторым накопительным конденсатором и первичной обмоткой быстро убывает и колебания затухают, в то же время происходит подзарядка первого накопительного конденсатора от напряжения до напряжения питания UQ через ограничительный резистор 2 и дроссель 10, после чего в произвольный момент времени, определяемый режимом работы двигателя, на управляющий электрод тиристора вновь может быть подан сигнаш, отпирающий его, и описанные процессы повторяются.

Предлагаемый тиристорный генератор импульсов обеспечивает более высокую энергию импульса при одинаковых мощности и напряжении на выходе блока питания. Повышение энергии одиночного импульса обусловлено полным разрядом первого накопительного конденсатора за короткий промежуток времени и наличием в импульсе нескольких колебательных процессов. Это достригается за счет введения в цепи питания генератора реактивного сопгротивления дросселя, предотвраща щего разрядку первого накопительно-го конденсатора через блок питания при обратном напряхсении на его обклаках, за счет уменьшения емкости первого накопительного конденсатора, позволяющего ему полностью разряжаться и перезаряжаться в течение короткого промея тка времени и за счет оптимального соотношения емкостей первого и второго накопительных конденсаторов, что позволяет еще более увеличить число колебательных процессов и обеспечить его длительность в пределах 600-800 мкс. Предлагаемый генератор также обеспечивает получение стабильных искровых разрядных процессов в цепи вторичной обмотки двухобмоточной катушки при произвольной частоте управляющих сигналов, чт также достигается за счет уменьшения емкости первого накопительного конденсатора, позволяющего ему полность разряжаться и перезаряжаться в те-, чение короткого промежутка времени, обусловленного режимом работы двцгателя, а также за счет введения в цепь питания генератора индуктивного сопротивления, предотвращающего разрядку первого накопительного конденсатора через блок питания при обратном напряжении на его обкладках, и гарантирует эффективную работу генератора от преобразователя напряжения автомобильной системы зажигания (т.е. без срыва генерации преобразователя) , что достигается за счет введения в цепь питания генератора реактивного сопротивления дросселя, предотвращающего прохождение высокочастотной составляющей генерируемьох импульсов в коллекторные цепи J входящие в преобразователь транзисторов. Кроме того, предлагаемый тиристорный генератор импульсов имеет меньшие размеры, что обусловлено значительным уменьшением емкости,а следовательно и размеров первого накопит ального конденсатора. Все это позволяет получить тиристорный генератор импульсов, способный эффективно работать в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, и имеющий более высокую энергию одиночного импульса, большую его продолжительность и высокую надежность.

55

Формула изобретения

Тиристорный генератор импульсов для системы зажигания двигателя

40 внутреннего сгорания, содержащий первый накопительный конденсатор, подключенный к источнику питающего напрюкения через ограничительный резистор, тиристор в цепи разряда

65 первого накопительного конденсатора