Транзисторная система зажигания Советский патент 1982 года по МПК F02P3/04 

(54) ТРАНЗИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

1

Изобретение относится к автомобильному электрооборудованию, в частности к полупроводниковым системам зажигания карбюраторных двигателей.

Известны многоискровые системы зажигания, обеспечивающие в режиме пуска холодного двигателя непрерывную подачу на свечи зажигания высоковольтных импульсов в период разомкнутого состояния контактов прерывателя, что существенно увеличивает энергию искрообразования в цилиндрах двигателя и облегчает его запуск 1.

Однако непрерывная подача искр после прохождения верхней мертвой точки и воспламенения горючей смеси снижает экономичность таких систем и делает их не без опасными при контроле и. регулировке момента зажигания двигателя.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является транзисторная система зажигания «Бощ, устанавливаемая на различных автомобилях фирмы «Даймлер-Бенц.

В этой системе используется мощный составной п-р-п транзистор, управляемый промежуточным р-п-р транзистором, который изменяет полярность импульсов тока от контакта прерывателя и обеспечивает надежное индуцирование импульса высокого напряжения даже при кратковременном замыкании контакта прерывателя, обусловлен5 ного его люфтом и дребезгом.

При этом уменьщается электро-эрозионный износ контакта прерывателя и обеспечивается его самоочищение за счет его разгрузки от экстратоков катущки зажига,0 ия 2 Однако и эта система имеет довольно

сложную конструкцию и только одноимпульсный режим зажигания, что затрудняет ее применение в современных двигателях с бесконтактными датчиками момента 15 зажигания.

ЦелЁ. изобретения - устранение указанных недостатков, то есть расщирение функциональных возможностей транзисторной системы зажигания путем реализации всех необхоЬимых режимов зажигания при одновременном упрощении конструкции и контроля за работой двигателя и системы зажигания.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторной системе зажигания, содержащей распределитель со свечами зажигания, подключенный к высоковольтному выводу катушки зажигания, из которой вывод низкого напряжения через вариатор и замок зажигания соединен с аккумуляторной батареей, а общий вывод зашунтирован защитным конденсатором и соединен с коллектором мощного ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с массой, а база - с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора противоположной проводимости, управляемого по цепи базы контактами прерывателя, между базой промежуточного транзистора и контактами прерывателя включен эмиттерный переход транзистора положительной обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор, индикатор тахометра и одну из клемм галетного переключателя режимов зажигания связан с коллектором ключевого транзистора, а через дозирующее сопротивление и вторую клемму галетного переключателя режимов связан с эмиттерными цепями транзистора обратной связи или промежуточного транзистора с контрольной лампочкой, подключенной к выводу низкого напряжения катушки зажигания.

Кроме того, с целью повыщения надежности, вместо контактов прерывателя включен биморфный пьезоэлектрический датчик момента зажигания, установленный на упругой пластинчатой консоли, у которой один конец касается выступов кулачка прерывателя, а второй вместе с одним из выводов пьезоэлемента закреплен на массе.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема транзисторной системы зажигания; на фиг. 2 - конструкция и установка пьезоэлектрического датчика момента зажигания; на фиг. 3 эпюры тока и напряжения на коллекторе ключевого транзистора.

Система зажигания содержит все элементы обычной контактной системы зажигания (фиг. 1), т. е. аккумуляторную батарею 1, замок 2 зажигания, вариатор 3 из добавочного сопротивления и дополнительного контакта реле 4 стартера, катушку 5 зажигания, защитный конденсатор 6 и распределитель 7 зажигания с контактами прерывателя 8 и свечами 9. При помощи разъема 10 эта электромеханическая часть схемы соединяется с электронным блоком, состоящим из мощного ключевого транзистора 11, эмиттер которого -соединен через разъем 10 с массой, а база связана с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора 12 противоположной проводимости с контрольной лампой 13, включенной между его эмиттером и низковольтной клеммой разъема 10.

База промежуточного транзистора 12 соединена с базой транзистора 14 положительной обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор 15 связан с выходом индикатора тахометра 16

и двухгалетным переключателем 17 режимов на пять положений. В качестве индикатора тахометра 16 может использоваться любой миллиамперметр переменного тока, например магнитоэлектрический прибор

с диодным выпрямителем. При этом вторая галета переключателя 17 режимов зажигания связана с дозирующим резистором 18, а его контакты подключены Ксоответствующим узловым точкам электронного блока: При определенном положении переклю0 чателя 17 режимов зажигания,вместо контактного прерывателя 8 может использоваться пьезоэлектрический датчик момента зажигания (фиг. 2), установленный на упругой пластинчатой консоли 19, у которой

один конец касается выступов кулачка 20 распределителя 17 зажигания, а второй закреплен на массе с одним из выводов биморфного пьезоэлемента 21, подключенного вторым своим выводом к разъему 10.

В зависимости от положения переклюO чателя 17 предлагаемая система может работать в одном из следующих пяти режимов зажигания;

I- обычное одноимпульсное зажигание;

II- электронное одиоимпульсное зажигание;

III- электронное многоимпульсное зажигание;

IV- электронное числоимпульсное зажигание.

V- электронное кодоимпульсное зажи0 гание.

Наиболее сложным является кодоимпульсный режим работы У. В этом режи.ме при замкнутом контакте прерывателя 8 ключевой транзистор 11 полностью открыт, пропуская максимальный первичный ток Jm ,

5 так как через его базу проходит отпирающий ток коллектора промежуточного транзистора 12, идущий от плюса аккумуляторной батареи 1 через вариатор 3 и реле 4, низковольтную клемму разъема 10 и контрольную лампочку 13. Более слабый отпирающий ток базы этого транзистора проходит через эмиттерный переход транзистора 14 обратной связи и через контакты прерывателя замыкается на массу. При этом дозирующий конденсатор 15 полностью разря1жен, так как его обкладки через открытые коллекторные переходы ключевого транзистора 11 и транзистора 14 обратной связи зашунтированы на массу. В момент размыкания tp контактов прерывателя 8 отпи

o рающий ток исчезает, что сопровождается форсированным запиранием всех транзисторов и форсированием на катущке 5 зажигания высоковольтного импульса напряжения, который через распределитель 7 зажигания подается к соответствующей свече 9. Причем кратковременное замыкание контактов прерывателя 8, обусловленное параз1 тным люфтом или дребезгом -его подвижного контакта, не может нарушить

процесс индуцирования высокого напряжения на коллекторе ключевого транзистора 11, так как кратковременное прохождение отпирающего тока через эмиттерный переход транзистора 14 обратной связи сопровождается открытием его коллекторного перехода с прохождением высоковольтного запирающего импульса U с коллектора ключевого транзистора 11 на базу промежуточного транзистора 12, который нейтрализует эффективность отпирающего импульса. При этом индуцированный ийпулЬс U используется для создания небольщого, но мощного импульса тока, обеспечивающего самоочищение контактов прерывателя, который через дозирующий резистор 18 подается непосредственно на контакты прерывателя 8, разрущая высокоомные пленки, загрязняющие их рабочие поверхности.

После окончания процесса индуцирования высоковольтного напряжения Um начинается процесс формирования импульса первичного тока Л за счет наличия в схеме положительной обратной связи, обеспечивающей прохождение отпирающего тока ключевого транзистора 11 не через контакты прерывателя 8, а через разряженный дозирующий конденсатор 15, индикатор тахометра и коллекторный переход транзистора обратной связи 14, смещенный в прямом направлении. Наростание импульса первичного тока 3 будет происходить до тех пор, пока ключевой транзистор 11 не перейдет из ключевого режима в активную область, обусловленную уменьщением отпирающего тока базы промежуточного транзистора 12, который падает по мере заряда дозирующего конденсатора 15. При этом в схеме возникает новый лавинообразный процесс форсированного запирания всех транзисторов, и в катушке зажигания индуцируется новый высоковольтный импульс напряжения, амплитуда которого уже несколько меньще первоначального Um. Аналогичным образом генерируются и другие высоковольтные импульсы кодоимпульсной серии с уменьщающейся амплитудой коллекторного напряжения U ключевого транзистора 11, пока дозирующий конденсатор 15 не зарядится до запирающего напряжения полностью срывающего генерацию в схеме, которая переходит в ждущий режим при запертом состоянии всех транзисторов (фиг. 3), продолжающейся до следующего момента замь1кания контактов прерывателя, когда первичный ток П вновь достигнет своего максимального значения U

Таким образом при каждом такте размыкания контактов прерывателя 8 предлагаемая система генерирует серию импульсов с повыщающейся частотой и уменьщающейся амплитудой, определяемых параметрами дозирующей RC-цепочки (15 и 18), что обеспечивает эффективный поджиг даже обедненной горючей смеси при минимальном

расходе электроэнергии аккумуляторной батареи 1.

Одновременно система позволяет осуществлять контроль замкнутого состояния контактов прерывателя по горению контрольной лампочки 13, что необходимо при установке правильного момента зажигания и зазоров контактов прерывателя. Тогда как наличие индикатора тахометра 16 обеспечивает контроль за оборотами двигателя, так как через цепь индикатора прямо пропорционален величине запирающего напряжения дозирующего конденсатора 15, его емкости и частоте вращения кулачка прерывателя 8.

Числоимпульсный режим зажигания отличается только тем, что в соответствующем положении переключателя 17 дозирующий резистор 18 соединяется не с прерывателем, а с низковольтным выводом катущки 5 зажигания, что резко сокращает время саморазряда дозирующего конденсатора 15 и обесдечивает практически постоянную амплитуду высоковольтных импульсов зажигания.

При многоимпульсном режиме дозирующий резистор 18 через переключатель 17 режимов замыкается на общую щину, обеспечивая тем самым непрерывный перезаряд дозирующего конденсатора 15 и генерацию низкочастотных импульсов высокого напряжения в течении всего времени разомкнутого состояния, контактов прерывателя 8. Этот режим может использоваться не только для пуска холодного двигателя, но и для калибровки указателя тахометра 16, так как частота генерации постоянна и слабо зависит от величины питающего напряжения U-аккумуляторной батареи.

При электронном одноимпульсном режиме зажигания переключатель 17 отключает тахометр и подключает дозирующий резистор 18 к коллектору ключевого транзистора 11, что переводит систему в ждущий режим при открытом состоянии всех транзисторов, поскольку отпирающий ток проходит в этом случае не через прерыватель 8 или дозирующий конденсатор 15, а непосредственно через дозирующий резистор 18, что обеспечивает совместную работу системы с пьезоэлектрическим датчиком момента зажигания (фиг. 2) который может подключаться к разъему 10 вместо контакта прерывателя 8. Тогда в момент соскальзывания упругой консоли 19 с очередного выступа кулачка 20 распределителя 7 зажигания она начинает соверщать затухающие свободные колебания, которые наводят в биморфном пьезоэлементе 21 короткий импульс переменного напряжения, запирающий промежуточный транзистор 12 и выводящий систему в режим генерации высоковольтного импульса зажигания.

Электронный одноимпульсный режим может быть реализован и с обычным контактным прерывателем, если обе клеммы переключателя 17 будут свободны. При этом обратная связь в системе разрывается и она работает просто как транзисторный прерыватель первичного тока катушки saiжигания.

И, наконец, в первом положении пере-ключателя 17 режимов схема работает как обычная контактная система зажигания, поскольку ключевой транзистор 11 оказывается зашунтированным контактами прерывателя 8, а дозирующий резистор 18 подсоединяется к контрольной лампочке 13, что вызывает уменьшение открываюш.его тока ключевого транзистора и выводит его из режима насыш,ения, ускоряя тем самым процесс его запирания при размыкании контактов прерывателя 8. Отпирающий ток при этом проходит полностью через контрольную лампочку 13, которая -может использоваться для контроля работы системы и регулировки положения контактов прерывателя 8.

Таким о бразом, предлагаемая система реализует все необходимые для практики режимы зажигания при минимально возможном количестве деталей, что упрощает ее использование в качестве автономной тахометрической приставки ко всем существующим двигателям с батарейным зажиганием и отопительными установками, поджиг которых может осуществляться этой же приставкой в режим многоимпульсного зажигания без подключений прерывателя, распределителя и других элементов, необходимых для работы двигателя.

Формула изобретения

вод низкого напряжения через вариатор и замок зажигания соединен с аккумуляторной батареей, а общий вывод защунтирован защитным конденсатором и соединен с коллектором мощного ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с массой, а база - с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора противоположной проводимости, управляемого по цепи базы контактами прерывателя, отли чающаяся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, упрощения конструкции, контроля и применения, между базой промежуточного транзистора и контактами прерывателя включен эмиттерный переход транзистора положительной

5 обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор, индикатор тахометра и одну из клемм галетного переключателя режимов зажигания связан с коллектором ключевого транзистора, а через дозирующее сопротивление и вторую клемму галетного переключателя режимов связан с эмиттерными цепями транзистора обратной связи или промежуточного транзистора с контрольной лампочкой, подключенной к выводу низкого напряжения катушки зажигания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

w

k

7/7//

го

и

Ип W

Ч

фиг.З