Электронная система зажигания Советский патент 1981 года по МПК F02P3/06 

1

j Изобретение относится к электрорборудованию двигателей внутреннего сгорания, работающих без самовоспламенения, и,в частности, к системам зажигания автомобильных двигателей.

Известны электронные системы за жигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, свечи, контакты прерывателя, накопительный конденсатор, разрядный, тиристор и вспомогательное устройство для заряда накопительного конденсатора. Импульс высокого напряжения в системах подобного типа образуется в момент разряда накопительного конденсатора через катушку зажигаю1Я и разрядный тиристор l Основным недостатком электронных систем зажигания, содержащих в качестве вспомогательного устройства автогенератор, является малая экономичность, так как расход потребляемой энергии от аккумулятора происходит постоянно за исключением времени разряда накопительного кЬнденсатора на катушку зажигания. К недостатку можно также отнести отсутствие стабилизации напряжения заряда накопительного конденсатора, которое зависит от напряжения пита{ШЯ. .

Известна электронная система зажи гания, содержащая в качестве вспомогательного устройства спусковую схему, в составе которой имеется коммутирующий транзистор, работающий в импульсном режиме, а также импульс1ЫЙ трансформатор, накопительньй конденсатор, выпрямитель, контакты прерывателя. В этих системах напряжение на накопительном конденсаторе к моменту разряда его иа катушку зажигания достигает определенной постоянной величины, йалозависящей от напряжения источника питания 2.

Однако заряд накопительного конденсатора происходит один раз за период работы коитактов прерывателя.

а именно, при размыкании контактов прерывателя. Кроме TOio, отсутствует плавная регулировка зарядом накопительного конденсатора и энергией искрообрайования.

Цель изобретений .- повышение КПД и надежности системы зажигания.

Поставленная цель достигается тем что в электронной системе зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащей составной транзисторный ключ, в выходном каскаде которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через вьтрямитель и накопительный конденсатор подключена к , первичной обмотке катуткк зажигания, контакты прерывателя, подключенные к управляющему электроду разрядного тиристора через RC-цепочку и диод, причем разрядный тиристор подключен параллельно выходу выпрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены измерительными резисторами, включенными соответственно последовательно с коллектором и катодом, контакты прерывателя совместно с дополнительным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой и коммутирующим конденсатором, включенным между его плечами, причем анод дополнительного тиристора соединен через стабилитроны со входом составного транзисторного ключа, а катод и управляющий электрод - параллельно входу переменного резистора, выход которого подключен к точке соединения коллектора выходного транзистора составного транзисторного ключа и катода разрядного .тиристора.

Последовательно с дополнительным тиристором несимметричного инвертора включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен непосредственно с анодом дополнительного тиристора, база соединена с коммутирующим конденсатором и через ограничительный резистор со средней точкой активной нагрузки несимметричного инвертора, а коллектор со стабилитронами.

На фиг. 1 изображена,принципиальная электрическая схема электронной системы зажигания; на фиг. 2 - кривые напряжения; на фиг. 3 - измененный вариант cxeNM инвертора.

Электронная система зажигания состоит из катушки 1 зажигания, накопительногб конденсатора 2, разрядного тиристора 3, импульсного трансформатора 4, составного коммутирующего транзисторного ключа на транзисторах 5 и 6, измерительного резистора 7, измерительного резистора 8 и несимметричного инвертора 9 с резистивной нагрузкой, служащего для управления.

Питание на инвертор 9 поступает через движок резистивной нагрузки с резисторами 10 и II в качестве ее плеч.

Инвертор содержит в качестве активных элементов в одном плече контакты прерывателя 12, в другом - тиристор 13

Управляющие сигналы снимаются с каждого плеча соответственно через конденсатор 14, резистор,15, диод 16 и стабилитроны 17 и 18.Между плечами инвертора 9 имеется коммутирующий конденсатор 19, включенный последовательно с параллельной цепочкой из диода 20 и резистора 21. Переменный резистор 22предназначен для регулировки порога срабатывания тиристора 13, резисторы 23 и 24 - для стабилизации режимов составного коммутирующего транзисторного ключа 5 и 6 и резистор 25для стабилизации режима тирисТора 3. Резистор 26 служит ограничителем тока коллектора транзистора 5, диод 27 для заряда накопительного конденсатора 2, диод 28 - для создания колебательного процесса в катушке 1 зажигания . При включении напряжения питания 29, независимо от состояния контактов прерывателя 12 через часть резистора I1 и стабилитроны 17 и 18 проходит базовый ток транзистора 5. Транзисторы 5 и 6 открываются и переходят в режим насьш1ения. За счет индуктивного сопротивления первичной обмотки 30 импульсного трансформатора 4 ток в цепи коллектора транзистора 6 начинает плавно нарастать. и напряжение на резисторе 7 в какойто момент времени достигает такой величины, при которой открывается тиристор 13. Базовый ток транзистора 5, а затем и транзистора 6 стает равным нулю из-за отсечки тока стабилитронами 17 и 18, включенными в прямом направлении. Транзисторы 5 и 6 резко закрываются, ток в первичной обмотке 30 трансформатора 4,упадет до нуля,а ЭДС самбиндукции трансформируется и передается со вторичной обмотки 31 че:реэ диод 27 и первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания на накопитель 5|Ный конденсатор 2, который заряжает|СЯ до Некоторогонапряжения U. Если в момент подачи напряжения питания контакты Прерывателя 12 замкнуты, то до последующего их paat кания все конденсаторы, кроме 2, будут разряжены, тиристор 13 открыт, а транзисторы 5 и 6 закрыты. После размыкания -контактов 12 откроется разрядный тиристор 3 и накоп тельный конденсатор 2 разряжается че рез первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания, вызывая искру в свече. За счет, диода 28 в катушке 1 возникают затухающие ударные колебаний в течение 1-2 периодов. По окончании колебательного процесса тиристор 3 закрывается, а на накопительном конденсаторе 2 возникает начальное напряжение UQ (см.фиг.2), где UT -.напряжение на измерительном резисторе 7; и - напряжение на эмиттере тран зистора 6; напряжение на накопительном конденсаторе 2. Положительный импульс, снимаемый с резистора 8, при возникновении колебательного процесса, закрывает тиристор 13, так как потенциал катода т ристора 13 стаёт более положительным относительно анода, и в цепи катода тиристора 13 возникает закрывающий его ток. Коммутирующий транзисторный ключ на транзисторах 5 и 6, вновь открывается, заряжая накопительный конденсатор 2 до напряжения 1/. Коммутирующий конденсатор 19 инвертора 9 тем временем перезаряжается через резисторы 10 и 21 до напряжения источника 29 питания (падение напряжения на стабилитронах 17 и 18 и переходе база-эмиттер транзистора 5 не учитывается). До повторного замыкания контактов прерывателя 12 конденсаторы 14 и 19 заряжены до напряжения источника 29 питания, накопительный конденсатор 2 до напряжения U, составной коммутирующий транзистор 5 и 6 и тиристор 3 закрыты, а тиристор 13 отKJ« IT. После зa a Iкaния контактов 12 левая по схеме обкладка коммутирующего конденсатора 19 оказывается замкнутой через диод 20 на общую шину 33, напряжение на аноде тиристора 13 5 кратковременно стает отрицательным, последний закрывается и составной коммутирующий транзисторный ключ на транзисторах 5 и 6, отрьшаясь, увели, чивает суммарное напряжение заряда на накопительном конденсаторе 2 до напряжения U. Конденсатор 14 разряжается через резистор 15. Постоянная времени цепи разряда его устраняет срабатывание тиристора 3 от дребезга контактов 12. Теперь, после очередного размыкания контактов прерывателя 12 и разряда накопительного конденсатора 2 на катушку 1 зажигания энергия искрообразования больше, так как накопительный конденсатор 2 заряж&н до большего напряжения. В дальнейшем цикл работы повторяется. При двухразовом за период работы контактов прерывателя 12 срабатывании составного коммутирующего транзисторно го ключа на транзисторах 5 и б, в результате которого напряжение на накопительном конденсаторе 2 к моменту разряда его на I катушку зажигания возрастает до Uл «{фиг. 2) , можно уменьшить величину тока коммутации через составной коммутирующий транзисторный ключ на транзисторах 5 и 6 в сравнении с одноразовым .зарядом накопительного конденсатора 2, что улучшает режим его работы и увеличивает надежностьработы всего устройства. Величина тока спрямления тиристора 13 изменяется в зависимости от температуры окружакицей среды. В холодный период времени, когда горючая смесь в цилиндре плохо воспламеняется, энергия искрсобразования автоматически увеличивается за счет увеличения тока управления тиристора 13. При понижении температуры для открывания тиристора 13 потребуется большее падение напряжения на резисторе 7, что возможно при большей силе тока в цепи первичной обмотки 30 импульсного трансформатора 4. Так как в этом режиме сердечник импульсного трансформатора 4 еще не находится в области насыщения, то амплитуда импульса самоиндук1щи увеличится и накопительный конденсатор 2 зарядится до большего напряжения. При повышении температуры окружающей среды происходит обратный процесс. С увеличением частоты работы контактов прерывателя 12 электронная 7 система зажигания может автоматическ переходить из режима двухкратного за ряда накопительного конденсатора 2 3 период работы контактов 2 на однократный и наоборот, в зависимости от числа оборотов двигателя (см. кри вые напряжения на фиг,2) , что также облегчает режим работы состапного ко мутирующего транзисторного ключа на транзистора 5 и 6. На фиг. 3 показан вариант схемы, в котором изображен дополнительный транзистор ЗА, уменьшающий влияние коммутирующего конденсатора 19, инвертора 9 на режим работы составного коммутирующего ключа на транзисторах 5и 6, причем эмиттер дополнительног транзистора 34 соединен непосредственно с анодом тиристора I3 инвертора 9 5 коллектор - к точке присоединения анода, а база соединена с коммутирующим конденсатором 19 и ограничительным резистором 35. В исходном состоянии транзистор 34 открыт. При зa ыкaнии контактов 12 Прерывателя происходит перезаряд конденсатора 19 в результате которого на базе транзистора 34 возникает отрицательный импульс относительно его эмиттера. Транзистор 34 запирается и кратковременно закрывает цепь анода тиристора 13, при этом обеспечивается закрывание тиристора 13, если он до этого момента бьш открыт. От рицатедьный импульс, приложенный к закрытому переходу база-коллектор транзистора 34, не попадает в депь базы составного коммутирующего тран .зисторного ключа на транзисторах 5 6и, если в этот момент через.переход 1аза-змиттер транзистора 5 уже протгд.ал базовый ток, то он не сможет прерваться и изменить своей ве личины. Цепь, состоящая из конденсатора 35 к соединенных последовательно с даух резисторов 37 и 38, к точке соединения которых подключен управляющий электрод тиристора 3 через д од 39s позволяет получить оптимальную длительность индуктивной фазы искрового разряда за счет многократ ного открывания тиристора 3 и увели чения числа периодов колебательного процесса в первичной обмотке 32 катушки 1 зажигания. Увеличение длительности индуктивной фазы искрового разряда улучп1ает процесс сгорани 5 топлива в цилиндаах двигателя и уменьшает процент содержания окиси углерода в отработанных газах. С резисторов 37 и 38 снимается положительный импульс в момент запиранця диода 28, образующийся после окончания первого периода колебательного процесса, и подается через диод 39 на управляющий электрод разрядного тиристора 3. После открывания тиристора 3 оставшийся после первого периода неизрасходованный заряд накопительного конденсатора 2 вновь поступает в первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания, вызывая продолжение колебательного процесса. Опытный образец электронной систе-. мы зажигания прошел длительные испытания на автомобиле Москвич-412. Система работала четко без.сбоев в диапазоне температур окружающей среды от -45 до +60 С. Двигатель автомобиля успешно запускался и устойчиво работал на всех режимах. Максимально потребляемая мощность системы зажигания в пределах 30 Вт, минимально на холостых оборотах двигателя менее 3,5 Вт. . Формула изобретения 1. Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая составной транзисторный ключ, в выходном каскаде которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и накопительный конденсатор подключена к первичной обмотке катушки зажигания, контакты прерывателя, подключенные iTуправляющему электроду разрядного тиристора через RC-цепочку и диод, причем разрядный тиристор подключен параллельно выходу вьшрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены измерительными резисторами, включенными соответственно последовательно с коллектором и катодом, о тличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, контакты прерывателя совместно с допол1 тельным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой, и коммутирующим конденсатором, включеншлм между его плечами.

причем анод дополнительного тиристора соединен череэг стабилитроны со входом составного транзисторного ключа, а катод и управляющий электрод параллельно входу переменного резистора, выход которого подключен к точке соединения коллектора выходного транзистора составного транзисторного ключа и катода разрядного тиристора.

г. Система по п. 1, отличающаяся тем, что последовательно с дополнительным тиристором несимметричнего инвертора включен дополнительный транзистор, змиттер которого соединен

непосредственно с анодом дополнитёлюного тиристора, база соединена с коммутирующим конденсатором и через ограничительный резистор со средней точкой активной нагрузки несимметричного инвертора, а коллектор со стабилитронами.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Патент США 9 3677255, кл. 123-148 Е, опублик. 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 56601.6, кл. F 02 Р 3/04, опублик. 1977.

О

Т/2

о

г/г

Ог

2 Uf

-Д

Ua

ж

г

/

.2