Способ получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК F02P3/08 

кхцую источни1 энергии индуктивного характера, причем имеется переключающее устройство в цепи первичной обмотки заряжающего трансформатора, управляющее устройство для переключающего устройства и управляющее устройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньщей мере одна обмотка, образующая источник энергии индуктивного характера на заряжающем трансформаторе и/Или трансформаторе зажигания, и управляющее устройство переключающего устройства, относящегося к обоим источникам энергии, связанное с упт равляющим устройством разрядного устройства для осуществления начала разряда источников энергии одновременно или со сдвигом по времени при переходе переключаю1цего устройства в бл кирующую фазу l . Недостатком указанных способов и Систем для получения импульсов з жигания является нестабильность воспламенения, так как заряд источНИКОВ разряда зависит от частоты вр щения вала двигателя. Цель изобретения - стабилизация воспламеняющей искры путем устранения зависимых от частоты вращения замедлений заряда источников разряда. Поставленная цель достигается в способе тем, что оба источника энергии заряжают независимо один от другого при помощи общего перекл чающего устройства. В системе для получения импульсов зажигания поставленная цель достигается тем, что источник энергии емкостного характера соединен непосредственно с заряжающей ег обмоткой заряжающего трансформатора а источник энергии индуктивного характера соединен с искровым про межутком непосредственно или через трансформатор зажигания. На фиг. 1 изображен первый вариант исполнения предлагаемой системы; на фиг. 2 - графики напряжеНИИ для пояснения работы схемы на фиг. I; на фиг. 3 - другой вариант исполнения системы; на фиг. - тре тий вариант выполнения; на фиг.5четвертый вариант выполнения; на фиг. 6 - пятый вариант выполнения; на фиг. 7 - шестой вариант выполнения; на фиг. 8 - седьмой вариант

выполнения; на фиг. 9 - график напряжений для пояснения работы схемы на фиг, 7; на фиг. 10- графики напряжений для пояснения работы схемы на фиг. 8; на фиг. 11-tJ -варианты исполнения системы; на фиг.15график напряжений для пояснения принципа работы электрической схемы на фиг. k; на фиг. 16- вариант

схемы системы, работа которой аналогична схеме на-фиг. It; на фиг. 17-18 - вэоис нты исполнения схем системы.

Схема системы (фиг. 1) для получения импульсов зажигания содержит транзистор 1, включенный по схеме Дарлингтона, силовая часть которого включена в цепь первичной об- .мотки зарядного трансформатора 2. вход 3 транзистора I подаются сигналы 3, (фиг. 2). Вторичная обмотка k подключена к конденсатору 5. Ко входу 3 подключена схема 6 управления, соединенная с управляющим электродом тиристора 7. Трансформатор 8 зажигания соединен с искровым разрядником 9. Схема управ ления может выполняться в виде стабилитрона 10 (фиг. 3) . Вместо тиристора 7 может быть применен динистор 11 (фиг. k) . Трансформатор 2 может снабжаться дополнительной обмоткой 12 (фиг. 5) , подключаемой через диод 13 к дополнительному конденсатору И, включенному в цепь вторичной обмотки 15 трансформатора 8 зажигания, содержащего первичную обмотку 16. При включении транзистора 1 ко входу 3 в трансформаторе 2 создается магнитное поле, исчезающее при запирании транзистора 1 по входу 3. При этом во вторичной обмотка индуцируется напряжение, заряжающее конденсатор 5. Во время заряда конденсатора 5 сумма энергии магнитного поля в трансформаторе 2 и электрической энергии конденсатора 5 постоянна, причем энергия на конденсаторе увеличивается (фиг. 2 , где 3 - ток на Бходе 3; магнитная энергия в трансформаторе 2; Е - электрическая энергия в конденсаторе 5). В момент t транзистор 1 открывается, а в мьмент t - запирается. в момент t. энергия электрического поля конденсатора 5 равна энер гии магнитного поля трансфбрматора Если в момент времени t через схему 6 управления отпирается TWристор 7, через который обмотка 16 трансформатора 8 зажигания соединена со вторичной обмоткой k зарядного трансформатора 2 и с конденсато ром 5 последний мгновенно разряжается на обмотку 16, что вызывает быстрое нарастание напряжения на разряднике 9 и его пробой. Энергия в разряднике 3, необходи мая для существования длительного разряда, поступает от обмотки Ц неп средственно. Путем изменения времени tj - t (фиг. 2) можно изменять соотношение емкостного разряда и ин дуктивного разряда. На фиг. 3 отпирание тиристора 7 осуществляется в момент пробоя стабилитрона 10. В примере на фиг. k в качестве накопителя энергии используется, по мимо зарядного трансформатора 2 об мотка 16. На фиг. 5 в цепь вторичной об. мбтки 15 включен дополнительный кон }денсатор Н, заряжаемый до 1-2 кВ о дополнительной обмотхи 12, что позв ляет увеличивать энергию и длитель ность разряда. Вариантам системы на фиг;. 7 и 8 присуще наличие диодов 17 и 18, преобразователя 19 и генератора 20 импульсов (последние на фиг. 8 не показаны). Преобразователь 19 содержит мощный транзистор 1, обмотку 21 обратной связи, подключенную одним концом к базе транзистора 1, а другим концом к точке 22. Управление системой осуществляется от генератора 20 импульсов с прерывателем 23, который может быть заменен также и электронным ключом. Через добавочное сопротивление 2 прерыватель 23 получает положительное смещение от источника (D() напряжения, так что при размыкании прерывателя 23 и в точке 25 происходит сканок напряжения на величинуU|. Этот скачок передается конденсатору 26 и на управляющий электрод тиристора 7 через резистор 27 а также через диод 28 и резистор 29 8 точку 22 запуская преобразователь 19. Конденсатор 30 заряжается отрицательным потенциалом и не позволяет преобразователю 19 самопроизвольно включаться. Диод 31 служит для .разряда конденсатора 26 при замкнутом прерывателе 23. Система на фиг. 7 работает следующим образом. Магнитное поле, создаваемое при замыкании прерывателя 23 в трансформаторе 2, исчезает по истечении заданного времени, зависящего , в основном, от габаритов трансформатора 2, а также конденсатора 30. При этом напряжение образуется не только на обмотке 4, но и в дополнительной обмотке 12, имеющей большое число витков. Конденсатор 1 заряжается примерно до k кВ и егс энергия выделяется в разряднике 9 после его пробоя. Разряд носит затяжной индуктивный характер из-за большой индуктивности обмотки 15 трансформатора 8. ( На фиг. 9 показаны соотношения напряжений на обмотке 12 (14д) и на разряднике 9 (Up). В момент времени t,j прерыватель 23 размыкается, тиристор 7 отпирается и в это время к разряднику 9 прикладывается крутой импульс высокого напряжения Up, зажигающий искровой разряд. Одновременно, вследствие включения преобразователя 19, в момент времени tj имеет место отрицательный скачок напряжения, не оказывающий никакого действия из-за диодов 17 и 13. Это отрицательное напряжение Uuj у обмотки 12 существует до тех пор, по- . ка трансформатор 2 не достигнет насыщения, вследствие чего транзис тор 1 блокируется в момент времени Ц. PaisHocTb между tj и Ц определяется габар(1тами трансформатора 2, сопротивлением обмотки 21 и величиной конденсатора 30. Эта разность во.времени выбрана такой, чтобы она превышала продолжительность горения Тр искрового разряда, причем последняя определяется постоянной времени, зависящей от дополнительного конденсатора И и его зарядного напряжения, а также индуктивности вторичной обмотки 15. Если в таком случае транзистор 1 блокирует в момент времени t , то вследствие исчезновения магнитного поля в зарядном трансформаторе 2 возникает импуль.с напряжения U (фиг. 9) продолжительностью tg- 1ц, заряжающий конденсаторы 5 и 14, так что в следующий момент времени tp, когда замкнутый за это время прерыватель 23 снова размыкается, может произойти новое зажигание искры. Схема (фиг. 8) отличается от схемы (фиг. 7) тем, что диод 13 и диод 18 имеют разные направления включения и отсутствует конденсатор 14, а также изменено направление намотки обмотки 15 так, что она противоположна обмотке 1б. Вариант исполнения системы (фиг. упрощен в сравнении с фиг. 7, так как обмотка k одновременно выполняет функцию обмотки 12. В этом ва- . рианте (фиг. 8) коэффициент трансформации напряжения трансформатора 2 необходимо выбирать таким, чтобы при запирании транзистора 1 в об мотке k наводилось напряжение, дос таточное для пробоя разрядника 9. ГЦзи этом конденсатор 5 должен быть таким, чтобы он заряжался до напряжения 400 В, достаточного/для иск рообразования. На фиг. 10 приведены диаграммы напряжения на обмотке 4 (1.Ц) при холостом ходе трансформатора 2, нап ряжения на обмотке i под нагрузкой (LU) и напряжения на разряднике 9 ( LV). В момент времени t включается преобразователь 19, образуется псджигающее напряжение 1. (около 25 кВ Одновременно образующееся в обмотке 4 напряжение поддерживает .горение искры в разряднике 9 через диод.18. При выключении преобразователя 1 в момент tj возникает имлульс и , заряжающий конденсатор 5 до напряжения Uc , которое в момент tj дост гает 300 В. При повторном включении преобразователя 19 этот цикл повторяется. Преимущество системы на фиг. 8 п сравнению с фиг. 7 в том, что она обеспечивает большую продолжительность горения при неи&бежном напря жении горения в течение всей фазы включения (от t до tg). Системы на фиг. И и 12 отличаются от систем на фиг. 7 и 8 соответственно тем, что управление тран зистором 1 и тиристором 7 осуществл ется одновременно по одному и тому же проводу, например, вычислительной машиной. В этих схемах выключение преобразователя 19 или первичной обмотки трансформатора 2 может быть произведено сразу же по затухании искрового разряда, так как зарядный импульс в момент t или t образует-, ся только при переходе трансформато-ра 2 в насыщение. Этим время включения первичной обмотки трансформатора 2 сокращается до минимума и снижается потребление энергии системой . Перемычка В может быть заменена реле времени, чем осуществляется задержка искры относительно момента включения трансформатора 2. У варианта (фиг. 11) можно осуществить зажигание искры в любой точке между двумя соседними импульсами и . Система фиг, 13 отличается от фиг. 8 или 12 тем, что заряд конденсатора 5 происходит во время фазы включения трансформатора 2, а зажигание искры в разряднике 9 в фазе выключения трансформатора 2. Пример исполнения системы фиг.1| представляет собой комбинацию из схем фиг. 7 и 8 по исполнению вторичной цепи трансформатора 2, а первичная цепь трансформатора 2 представляет собой транзистор 1 с отрицательной обратной связью по току, управляемый от прерывателя 32. Диаграммы напряжений нз фиг. 15 поясняют работу систем на фиг. 13 и 14, где Цц),- напряжение на обмотке 4; - напряжение на кондеисаторе 5Х У«в - напряжение на конденсаторе 14; Иг - напряжение на разряднике 9.J При размыкании контактов прерывателя 32 отпирается тиристор 7 в момент tte, напряжение U переходит от значения 1-2 кВ до величины 25 кВ. Одновременно при этом конденсатор 5 разряжается (). Пунктирная характеристика U указывает на то, как произошла бь1 разрядка конденсатора 14 при отсутствии диода 33 а сплошная кривая представляет действительную характеристику разряда конденсатора 14. Из графиков видно, что увели чивается длина хвоста искры и ( фиг. 15). Поскольку при возникновении Импульса U блокировки (фиг. 15) появляющегося при размыкании прерывателя 32 в момент t , происходит повторная зарядка обоих конден1 - торов 5 и Ц, напряжение U возрастает до значения, например, -1-2.к необходимо, чтобы напряжение U) в момент времени t перед появление импульса блокировки спало до нуля или имело Небольшое значение, чтобы прекратилась искра, а энергия блокировочного импульса U поступала в конденсаторы и k для нового иск рового разряда в мбмент времени t Это достигается тем, что прерыватель 32 остается разомкнутым дольше, чем необходимо для насыщения трансформатора 2. Вариант системы фиг. Т отличает ся тем преимуществом, что требуется только одна обмотка 4. Принцип работы схемы такой же, как у схемы на фиг. lA, с теми же. параметрами катушек. Система на фиг. 16 работает следующим образом. В фазе блокировки преобразователя точка 3 положительна, а точка 35 отрицательна. В течение этой фазы конденсаторы 5 и И заряжаются через диоды 17 и 13. Зажигание искры происходит в момент t|o (фиг. 15) или соответственно в t,j, когда включается первичный ток в трансфор маторе 2 или сразу после, этого. При включении в трансформаторе 2 первичного тока точка 3 становится отрицательной, а точка 35. - положительной. При этом ток проходит от обмотки Ц через диоды 31 и 33 во вторичную обмотку 15 трансформатора Бив разряднике 9. Вариант системы на фиг. 17 по принципу действия соответствует варианту, изображенному на фиг. 13, за исключением того, что требуется все го лишь один трансформатор 2, являющийся одновременно трансформатором зарядки и зажигания. Коэффициент трансформации трансформатора 2 равен 50 или 100. Конденсатор 5 может разряжаться через тиристор 7 и первичную обмотку трансформатора 2. В этом случае во вторичной обмотке 4 образуется крутой отрицательный импульс напряжения, вызывающий искры в разряднике 9. Энергия ддя хвоста искры сообщается в разрядник 9 за счет исчезающего магнитного поля транс1 10форматора 2. При включении тока е первичной обмотке трансофрматора 2 конденсатор 5 заряжается от обмотки через диод 17, который является высоковольным. На фиг. 18 изображен вариант исполнения системы для -раздельного зажиг гания двух искровых разрядников, corv ответствующий по принципу работы варианту фиг. 8. Однако к источникам энергии индуктивного и емкостного характера подключено по дополнительному тиристору 36 и 37 и по трансформатору 38 и ,39 зажигания. Формула изобретения 1. Способ получения импульсов зажи гания двигателя внутреннего сгорания, при котором одновременно или в короткой последовательности в разч рядном устройстве вызывают разряд подключенного к разряднику источника электрической энергии емкостного характера и разряд подключенного к разряднику источника электрической энергии индуктивного характера, так что энергия для начала разряда в основном поступает от источника энергии емкостного характера , а энергия для поддержания искрового разряда в основном поступает от источ характера, причем разряд источников энергии в разряднике регулируют при помощи управляющего устройства таким об-, разом, что начало разряда источни I ков энергии вызывают переходом обW /г щего переключающего устройства в локирующую фазу одновременно или со сдвигом во времени, отлича(Ьщ и и с я тем, что, с целью стабилизации воспламеняющей искры путем устранения зависимых от частоты вращения замедлений заряда источников разяда , оба источника энергии заряжают независимо один от другого при помощи общего переключающего устройства. 2. Система для получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгоранияJ содержащая разрядное устройство, в котором одновременно или со сдвигом по времени инициируется разряд через трансформатор зажигания от источника энергии емкостного характера и источника энеочтогии индуктивного характера, так энергий для начала иСкры подается в основном от источника энергии емкостного характера, а энергия для поддержания разряда в основном подается от источника энергии индуктивного характера i заряжающий трансформатор,, имеющий по меньшей мере одну обмотку для зарядки . источника энергии емкостного характера и по меньшей мере рдну обмотку, образующую источник энергии индуктивного характера , причем имеется переключающее устройство в цепи первичной обмотки заряжающего трансформатора, управляющее уст г-15

ройство для переключающего устройства и управляющее устройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньшей мере одна обмотка, образующая источник энергии индуктивного характера на заряжаюидем трансформаторе и/или трансформаторе зажигания, и управляющее уст91

трансформапосредственно или через тор зажигания.

Источники информадии, принятые во внимание при экспертизе

1. Глезер Г. Н. и др. , Автомобильные электронные системы зажигания. М., Машиностроение, 1967. 1|2 ройство переключающего устройства. относящегося к обоим источникам энергии, связанное с управляющим устройством разрядного Устройства для осуществления начала разряда источников энергии одновременно или со сдвигом по времени при переходе переключающего устройства в блокирующую фазу, о-тличающаяся тем, что источник энергии емкостного ха|эактера соединен непосредственно с заряжающей его обмоткой заря жающего трансформатора, а источник энергии индуктивного характера соедйнен с искровым промежутком не

в

/

9Фиг. f

to

/91960А

V

Фиг л

ij

ttS

СЛ

3f4

tl

Л7 Фаг, 5

«r./

J

(

,J

-a.5

«

«

far. 0

g

r

I «

g-1Z

91960

2

/

t

fff.

9

I t

«i

S

t

-L

f4 фух. A7.

+

17

y

«.

/

n

т

f

гг

. I f

33

-и

Af

Фог. fff

/7

U

-L

i-ь

Ф1а,17

г

17

фуг. fS