Электронная система зажигания Советский патент 1982 года по МПК F02P3/06 

1 Изобретение относится к системам зажигания, преимущественно для двиг телей внутреннего, сгорания, а имен к электронным системам зажигания с накоплением энергии в конденсаторе. Известна система электронного зажигания, содержащая транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым вы прямителем, накопительный конденсато вЧлюченный между выпрямителем и пер вичной обмоткой катушки зажигания, /стабилитрон, подключенный параллель но выходу выпрямители, и тиристор с блоком управленияГ J. Однако в этой системе при запуске двигателя используется внешняя связь замка зажигания с дополнитель ным тиристором, которая снижает ее надежность (обрыв, окисление контактов и так далее). Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система; содержащая двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым выпрямителе м, накопительный конденсатор, включенный между выпрямителем и первичной обмоткой катушки зажигания, тиристор и стабилитрон, включенные параллельно выходу выпрямителя, и блок управления тиристором, а также две последовательно соединенные RC-цепи, включенные параллельно выходу выпрямителя , причем параллельно каждому резистору RC-цепей подсоединены диоды в прямом направлении, а точка соединения конденсатора одной RCцепи с резистором другой RC-цепи подключена к одному из выходов преобразователя напряжения 2. Известная система электронного зажигания не обеспечивает стабилизации напряжения заряда накопительного конденсатора при холодном пуске двигателя и просадке напряжения на аккумуляторной батарее до 6-7 В. Так как зимой напряжение, поддер живаемое в автомобильной сети, равно I,5 15 8 (в условиях Севера до вольт), амплитудное значе ние выходного напряжения преобразователя при этом напряжении питания должно быть примерно на 10 ниже напряжения стабилизации стабилитрона для того, чтобы избежать работы преобразователя в режиме короткого замыкания на стабилитрон при возмож ных перерегулированиях напряжения в сети и так далее. Поэтому амплитудное значение выходного напряжения преобразователя выбирают из условия, чтобы оно было равным напряжению стабилизации стабилитрона при питании преобразов теля напряжения 17 В и более. С пуском двигателя, при просадке напряжения сети до 6-7 вольт, напряжение на выходе мостового выпрямителя, равное удвоенной амплитуде выходного напряжения преобразо вателя, не достигнет напряжения ста билизации,так как это возможно лиш при питании преобразователя напряжением 8, 5 В. Это приводит к тому, что напряжение заряда накопи1ельного конденсатора на рабочих режимах двигателя практически заст илизировано, а в режиме запуска меньше стабилизированного на 1730%. Мощность искрообразования умень шается уже в квадратичной зависимости от этого напряжения. . Для увеличения надежности запус ка двигателя необходимо утроение .амплитуды выходного напряжения пре образователя для заряда накопитель ного кондемсатора. Цель изобретения - повышение надежности системы при запуске холодного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в электронной системе заж гания, преимущественно для двигате лей внутреннего сгорания, содержащ двухтактный транзисторный преобраз ватель напряжения, выход которого соединен с мостовым выпрямителем, стабилитрон, включенный параллель.но выходу выпрямителя, ИоследователЬно соединенные накопительный ,конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания, параллельно ко84торым подключен тиристор с блоком управления, а также две RC-цепи с диодами, подключенными параллельно из резисторам, первая из которых соединена с положительным полюсом мостового выпрямителя и первым выходом преобразователя напряжения, а конденсатор второй - подключен к его отрицательному полюсу, введен диод, включенный в прямом направлении между точкой соединения положительного полюсамостового выпрямителя со стабилитроном и точкой соединения накопительного конденсатора и тиристора, причем резистор второй RC-цепи соединен с вторым выходом преобразователя, На фиг. 1 изображена принципиальная схема.системы; на фиг. 2 - времанные диаграммы работы системы при запуске двигателя. Система содержит двухтактный |транзисторный преобразователь 1 наЬряжения, выход которого соединен с , мостовым выпрямителем 2, стабилитрон 3, включенный параллельно выходу выпрямителя 2,последовательно соединенные накопительный конденсатор U и первичную обмотку катушки 5 зажигания, параллельно которым подключен тиристор 6 с блоком 7 управления, а также две RC-цепи 8 и 8 с диодами 10 и 11, подключенными параллельно резисторам 12 и 13, диод 1, включенный в прямом направлении между мостовым выпрямителем 2 и точкой соединения накопительного конденсатора Ми тиристора 6, причем резистор 13 второй RC-цепи соединен с вторым выходом преобразователя 1, а КС-цепи 8 и 9 содержат конденсаторы 15 и 16, а выпрямитель 2 выполнен на диодах 17-20. На временных диаграммах (фиг.2) работы системы при запуске двигателя изображены напряжение Ц,р(фиг.2а). на выходе преобразователя 1, напряжение (фиг.26) на накопительном конденсаторе , напряжения , , (фиг.2 в,г) на конденсаторах 15 и 16 RC-цепей, напряжение Urj (фиг.2д) на выходе мостового выпрямителя 2, напряжение , {фиг.2е) на выходе блока 7 управления, напряжение U, (фиг.2ж) и ток 3 (фиг.2 з)в первичной обмотке катушки 5 зажигания. Система работает следующим образом. При запуске холодного двигателя, когда электрический стартер потребляет максимальный ток, напряжение на аккумуляторной батарее (не показан просаживается до 6-7 В. Это ведет к тому, что напряжение на выходе двух тактного транзисторного преобразова теля 1 при запуске двигателя будет ниже в 2, раза, чем напряжения ст билизации стабилитрона 3, так как выходное напряжение преобразователя 1 при номинальном напряжении автомобильной сети (.tA-lStS В) выбирается ниже, чем напряжение стабилизации, примерно на 10%, чтобы исключить работу преобразователя в режиме короткого за1мыкания на стабилитрон. Для обеспечения заряда накопитель ного конденсатора t до напряжения стабилизации при пуске двигателя необходимо заряжать накопительный конденсатор 4 от источника с напряжение равным утроенной амплитуде выходного напряжения преобразователя 1. Для этого в системе через каждый полупериод работы преобразователя 1 -в процессе заряда накопител ного конденсатора Ц участвуют три Ьоследовательно соединенных источник {напряжения, ЭДС каждого из которых равна ампгмтуде выходного напряжения преобразователя. В момент времени 21 (фиг.2) подачи напряжения питания на преобразователь 1 при запуске двигателя начинается Совместный заряд накопительного конденсатора k (.фиг.2 6) через диоды 17 и 18 мостового выпрямителя 2, диод и конденсаторов 15 и 16 RC-цепей 8 и 9 через открытые диоды 10 и 11 с постоянной времени , ti Rnp/C«l-fC15-H:i6/, где R-p внутреннее сопротивление преобразователя 1 С - емкость накопительного конденсатора k, С15- емкость конденсатора 15ЛС-цепи 8, С16- емкость конденсатора 16 RC-цепи 9В момент 22 при смене полярности входного напряжения преобразователя происходит .заряд накопительного конденсатора k экспоненциально у& 1ваю|цим током через диоды 19 и 20 мостового выпрямителя 2. При этом предварительно заряженные конденсаторы 15 и 16 RC-цепей 8 и 9 будут разряжаться на откры тые диоды 20 и 13 соответственно через резисторы 12 и 13 с постоянной времени 1( « R13C16 R12-015 при условии, что R12. Я13, С15 С16, где R12, R13 - сопротивления резисторов 12 и 13, С15, С16 - емкость конденсаторов 15 и 16. Постоянная времени tn выбрана достаточно большой, чтобы величинной напряжения разряда конденсаторов RC-цепей за время полупериода работы преобразователя 1 можно было пренебречь. Поэтому каждую КС-цепь можно считать как эквивалентный источник, с ЗДС, равной амплитуде вых эдного напряжения преобразователя и внутренним сопротивлением, равным сопротивлению резистора RC-цепей. Этот процесс происходит до момента времени 23 (фиг.2б) пока ток, протекающий через диоды 19 и 20, не снизится до величины тока коipoTKoro замыкания RC-цепи. После этого диоды 19 и 20 закрываются обратно приложенным напряжением и в дальнейшем в процессе заряда накопительного конденсатора не участвуют до момента возникновения искры . После закрытия диодов 19 и 20 в процессе заряда накопительного конденсатора k до момента 2 участвуют как выходное напряжение преобразователя 1, так и последовательно соединенные с ним эквивалентные источники с ЭДС, равной напряжению, до кото(юго зарядились конденсато(Л1 15 и 16 iRC-цепей 8 и 9 за первый лолупериод работы преобразователя 1. В момент 2k, при очередной смене полярности выходного напряжения пре- . образователя,. через диоды 17 и 18 мостового выпрямителя 2 и открытый диод 14 происходит совместный заряд накопительного конденсатора k и конденсаторов 15 и 16 RC-цепей, и к моменту 25 они гюлностью заряжаются до амплитудж го значения выходного напряжения преор- азователя. Далее диоды 17 и 18 мостового выпрямитепя 2 в процессе заряда накопи тельного коеденсатора не участвуют дс очередного момента искрообразования. Начиная с момента 25 через каждый ПОЛУпериод работы преобразователя происходит заряд накопительИЬго конденсатора k под действием сум( ЭДС преобразователя и соединенных с ним последовательно эквивалентных источн ков, образованных RC-цепями 8 и 9 с постоянной времени. , ((Япр+ R12 +R13) В остальные полупериоды происходит подзаряд конденсатора 15 RC-цепи 8 через диоды 18 и 10 .и конденсат ра 16 RC-цепи 9 через диоды 11 и 17 При этом напряжение на выходе мостового выпрямителя 2 (фиг.2 Д) в эти полупериоды будет равно ампли тудному значению выходного напряжения преобразователя. Накопительный канденсатор 4 в эт время разряжаться не будет, так как этому препятствует закрытый диод 14 В момент, времени 2б происходит п ный заряд накопительного конденса-. тора 4 до утроенного напряжения на выходе преобразователя 1 , . В момент 27 подается управлякмций импульс (фиг.2 е) на тиристор 6, и происходит искрообразование. . Напряжение и ток в первичной :обмотке катушки 5 зажигания показаны на фиг, 2 ж, 3 . На максимальных оборотах двигате ля и повышенной частоте искрообразо вания, и номинальном напряжении сети ток заряда накопительного конденсатора k в основном, проходит через диоды 17-20 мостового выпрямителя 2, а время участия эквивалентных источников в процессе заряда резко уменьшается. Стабилитрон 3 ограничивает напря жение заряпа накопительного конденсатора k на уровне напряжения его стабилизации. . При этом балластным сопротивлением для параметрического стабилиза - гора со стабилитроном будет являться сумма выходного сопротивления преобразователя и резисторов 12 и 1 RC-цепей. Таким образом, в предлагаемом изобретении при холодном пуске двигателя с просадкой напряжения автомобильной сети до 6-7 В и пониженной частоте иСкрообразования утроение напряжения на накопительном ко денсаторе « обеспечивает номинальную мощность искры. Вследствие того, что в системе стабилизация напряжения заряда накопительного конденсатора Ц в диапазоне изменения питающей сети от 6 -до 15,5 В осуществляется без применения активных элементов (транз 1сторов, тиристоров и так далее резко повышается ее эксплуатационная надежность. Формула изобретения Электронная система зажигания, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, содержащая двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым выпрямителем, стабилитрон, включенный параллельно выходу выпрямителя, послейовательно соединенные накопительный конденсатор и первичную обмотку зажигания, параллельно которым подключен тиристор с блоком упрааяения, а также две RC-цепи с диадами, подключенными параллельно их резисторам, первая из которых соединена с положительным nojiiocoM мостового выпрямителя и первым выходом преобразователя, а конденсатор Итерой подключен к его отрицательному полюсу, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, введен диод, включенный в прямом направлении между точкой соединения положительного полюса мостового выпр ямителя со стабилитроном и точкой соединения накогтительного конденсатора и тиристора; причем резистор второй КС-цепи соединен с вторым выходом преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № A7Q652, кл. F 02 р З/О, опублик. 1975. . 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 272567V18-21, кл. F 02 р 3/06, 1379.

W УЙ и

W

9

1

IS

y

Фиг.1