Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02P3/06 

изобретение относится к системам зажигания, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, а име но к электронным системам зажигания с накоплением энергии в конденсаторе. Известна система электронного зажигания, содержащая двухтактньш транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым выпрямителем, накопительный конденсатор, включенный между выпрямителем и пер-вичной обмоткой катушки зажигания, тиристор и стабштитрон, включенные паргшлельно выходу выпрямителя, и блок управления тиристором, а также последовательно соединенные RC -цепи, включенные параллельно выходу выпрямителя, причем, параллельно каждому резистору RC -цепей подсоединены диоды в прямом направлении, а точка соединения конденсатора одной RC цепи с резистором другой fiC -цепи подключена к одному из выходов преобразователя напряжения. В этой системе не обеспечивается стабилизация напрялшния заряда накопительного конденсатора при холодном пуске двигателя и снижении напряжения автомобильной сети до 6-7 Б. Из известных систем электронного зажигания наиболее близкой по техни ческой сущности к изобретению является система, содержащая двухтактньш транзисторный преобразователь напряжения, выход кот&рого соединен с мостовым выпрямителем, стабг-шитрон, включенный параллельно выходу выпря мителя, последовательно соединенные накопительньш конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания, парал лельно которым подключен тиристор с блоком управления, а также две SC цепи с диодами, подключенными парал лельно их резисторам, первая из которых соединена с пололштельньш поЛюсом мостового выпрямителями пер вым выходом преобразоватбшя, а конденсатор второй - подключен к его отрицательному полюсу, а также диод включенный в прямом на-правлении между точкой соединения положительного полюса мостового вьтрямителя со стабилитроном и точкой соединения накопительного конденсатора и тиристора, причем резистор второй RC -цепи Z2 соединен с вторым выходом преобразователя , В известной системе электронного за :игания наличие постоянно действу- ющего напряжения на конденсаторах RC-цепей с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя (350-380 в), требует использования конденсаторов с повышенным рабочим напряжением, а постоянно заряженные конденсаторы снижают надежность работы системы ввиду наличия дополнительных высоковольтных цепей. Постоянная времени заряда накопительного конденсатора в известной системе определяется необходимой длительностью процесса накопления энергии на нем при запуске двигателя в одноискровом режиме.Для многоискрового режима требуется гораздо более интенсивный заряд, который в известной системе осуществить невозможно, так как уменьшать номиналы резисторов RC-цепей с целью изменения постоянной времени заряда нецелесообразно ввиду резкого падения КПД устройства за рассеива ния дополнительной энергии на резисторах RC -цепей и увеличения тока через стабилитрон. Целью изобретения является повышение надежности системы иобеспечение многоискрового режима работы при пуске двигателя. Поставленная цель достигается тем, что электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая двухтактньш транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым вьтрямителем, стабилитрон, диод, включенный в прямом направлении между точкой соединения положительного полюса мостового выпрямителя со стабилитроном и последовательно соединенными накопительньм конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, параллельно которым подключен тиристор с блоком управления, а также две RC-цепи с диодами, подключенными параллельно их резисторам, первая из которых соединена с положительным полюсом мостового вьшрямителя и первым выходом преобразователя, содержит шунтирующий тиристор, включен ый в прямом Направлении параллельно резистору второй RC -цепи, катод которого 3 соединен с отрицательным полюсом мо стового выпрямителя, анод - через конденсатор RC -цепи с вторым выходом преобразователя 5 а eiG уцравляющий электрод подключен к выходу блока управления, токоограни чивагощие резисторы, кггждый из которых включен последовательно с соответствующими диодами RC -цепей, анод стабилитрона подключен к входу блока управления, а диоды RC -цепей включены в обратном направлении. На фиг.1 изображена принципиальная схема системы; на фиг.2 представлены временные диаграмм -. многоискрО}зого режима работы при пуске двигателя. Система содержит двухтактный: транзисторный преобразовате:п 1, выход которого соединен с мостовым вьшрямитеотем 2, стабилитрон 3, диод 4, накопительный конденсатор 5 и первичную обмотку катушки 6 зажигания, тиристор 7 с блоком 8 управления, две RC -цепи 9,10, содержащие соответственно конденсаторы 11, 12, резисторы 13,14 с параллельно подключенными к ним диодами 15,16, токоограничивающие резисторы 17,18, шунтирующий тиристор 19. Выпрямитель 2 выполнен на диодах 20,21,22, 23. На временных диаграммах (см. фиг.2) изображены напряжение U, (см.фиг.2, а) на выходе преобразова теля 1, напряжение U ,2 (см. фиг. 2 на конденсаторе 12, напряжение U (см.фиг.2, в) на конденсаторе 11, напряжение Uj (см.фиг.2, г) на накопительном конденсаторе 5, напря жение (см. фиг. 2, д на выходе мостового выпрямителя 2. Система работает следующим образом. При запуске холодного двигателя когда электрический стартер потребляет максимальный ток, напряжение на аккумуляторной батарее на фигурах не показано) снижается до 6-8 Б. Это ведет к тому, что напряжение на выходе двухтактного транзи сторного преобразователя 1 при запуске ниже в 2-3 раза, чем напряжение стабилизации стабилитрона 3. Для заряда накопительного конден сатора 5 до напряжения стабилизацие при пуске используется схема утроения напряжения, а меньшение врем ни заряда накопительного конденса2тора на момент пуска при многоискровом режиме работы o6e(ne4 iBaeTCH тем, что резистор 14 КС -цепи 10 закорачивается шунтирующим тиристором 19, включаемым с блока управления . Возможна работа системы при пуске двигателя как в многоискровом, так и в одноискровом режиме. В многоискровом режиме система является автогенератором импульсов искрообразования. Для этого служит цець положительной обратной связи, н состав которой входят стабилитрон 3. блок 8 управления, тиристор 7. После заряда накопительного конденсатора 5 происходит пробой стабиглитрона 3 и возникает ток стабилизации, втекающий в блок 8 управления, Блок 8 управления при появлении тока стабилитрона формирует сигнал, открывающи тиристор 7, и происходит искрообразова1ше. Далее накопительный конденсатор 5 вповь заряжается, и процесс повторяется. Но окончании многоискрового режима работы цепь положительной обратной связи обрывается в блоке 8 управления, и стабилитрон 3 более не служит датчиком заряда накопительного конденсатора 5, а используется по назначению. Процесс заряда накопительного конденсатора 5 в многоискровом реж1;ме работы можно разбить на три этапа: 1этап - заряд накопительного конденсатора 5 до напряжения Е„ , где Е ;, - ЭДС преобразователя 1 ; 2этап - заряд накопительного конденсатора 5 до напряжения 2Ej ; 3этап - заряд накопительного конденсатора 5 до напряжения ЗЕ р. При рассмотрении процесса заряда накопительного конденсатора 5 на первом и втором этапах воздействием на него RC -цепи 9 пренебрегаем, так как энергия, накапливаемая в ее коденсаторе 11, намного меньше энергии, накапливаемой в конденсаторе 12 RС-цепи 10, так как ее резистор 14 закорочен включенным шунтирующим тиристором 19. Допустим, после очередного искро-образования процесс заряда накрпительного конденсатора 5 начинается с четного полупериода работы преобразователя 1. До момента времени 24 (см.фиг.2, г происходит заряд.

накоп7г5тельного кокденсагора 5 по непит диод 22; преобразователь 1, диод 21, диод 4, конденсатор 5, г;ерв-4чнля об( катушки 6 зажига:лия , диод 22 Л)дновременио происходи саряд конденсатора 12 по цепи: диод 22 J преобразователт. 1, конденсатор 2-, тиристор 9, /(ИОД 22,

С момента времени 24 (фиг,2, а) наступает нечетный полуг:ериод работы преобразователя I. и до момента времени 25 |см,фиг„2, г) заряд, накопительного конденсатора 5 нроисходит по цепи: диод 16, резистор 18, онденсатор 2, преобразовагел/з I, диод 20, диод 4, накопительHbij конденсатор 5, перв1-:чная обмотк качу | ки 6 зажигания, диод 16.

Диод 23 п это время закрыт обратньы напряжением, а конденсатсш 2 i| см-фиг . 2 j б полностью разряжае;тся„ При этом происходит передача энергии, накопленной н конденсаторе 12 за предьщущий полугериод, накопительному конденсатору 5,

С момента времени 25 до конца iie ieTHOfo полупериода йродесе заряда накопительного конде-сатора 5 про,цо:склется через диодь; 23 и 20 мосторого ньтрямителя 2, а к:онденсатор 12 остается разряженным.

В моме/ т времени 26 с пачалш 1-;е;но1о полуиериода и до момента, времени 27 происходит заряд конд-,енсатора 12 до величины напря ;ения на лакоггительном ко-щексаторе 5. которая в данный период времени не изменярГСЯ; так как диод 4 закрыг обратным напряжением. Далее, до конца четного полунериода. происходит совместный заряд накопитель.ногг конденсатора 5 и конденсатора i 2, Ввиду того, что емкость 12 на порядок менья е емкости накопг-ггельного конденсатора 5, то практически про-тдесс заряда накопительного конденсатора 5 до напряжения Ер происхсгдит через диоды 20321 22,23 мостового вьшрямителя 2, Накопи ге. KOIT денсатор 5 заряжается с темпом, обус.говленным вьжодным током преобразователя I , так как npeo6p;iboEa-тель i является источнико 1 тока, а его транзисторы (на фигурах не указаны) в процессе заряда работают в л И. ей и ом режиме .

На втором этапе заряда, начиная с момента времен1.( 28,. ггр тисходит424826

пропесс ускоренного заряда накопителт ного копденсатора 5 с одцополупериодным удпоешюм выходно -о плп-ряжения преобразователя ; . 5 В четнь е полуперио/Д)1 конденсаj-op 1 2 накапливает электрическую энергию, а в нечетные отдае ее накопительному конденсатору 5,причем в нечетные полупериоды ко} денсатор 10 12 разряжается до напряжения, рав1ЮГО разности между напряжением, накопленным на конденсаторе 5, и )зь-ходнь м напряжением нреобразовате-ля 1 .

15 3 конце второго этапа, в м -1мент времени 2У, напряжение на конденсаторе 12 достигает напрял;ения Ер и. далее до момента искрообразовагги.л остается неизме1П1ым.

20 На третьм этапе, налипая с момента времени 29, накопительньш конден-сатор 5 заряжается до утроенного г начепия напрлже 1ия Е, при этом темп его заряда определяется энерги 5 cii, накап.лизиэе.мой конденсатором I (см. фиг.2, в) RC -цепи 9 в четные гго.чупериодь, Заряд конденсатора 1 1 ;-; чст-(1ые полупериоды происходит по п.епи: преобразователь 1, диод 21

3-0 резистор 13. конденсатор П. гфеобразователь 1. В нечетные полупериодь зг.ряд накопит-ель но го конленсатора 5 происходит 1го цепи: диод 16, резистор 18, конденсатор 2,, преобраIt золатель 1 , кондеГСлтор 1 1 , резистор i , диод 15, диод 4, конденс:атор 5, 1и-рп - П1ая обмотка ка )ушки 6 зажигапля . д:иод, 1 6 .

В момен-г 30 наггркжение

; ;;; liaKfjniTejHjHo;-: котц:,енсаторе 5 наpi-iCT/iCi- до напряжения стабилизации с-1аб - литро1-1а 3, он нробияас1-ся и возн1-п-:ает процесс искрообразования.

Таким образом, использование в 5 сяс1-еме электронного зажигания диод,о-.в в RC ,. тжлтечетнгьгх в обратном 1апра)лении, и токоограничиваю - liurx pes.icTojvoii поБЬапает надежность ее pa6{;iTbJ за счет отсутствия напря«eiujfi на кснде}1саторах КС -целей в

номи1 ал7Л{ом режиме работы.

Использование шунтирующего тиристора, включаюгцегося блоком управления на время многоискрового режима работы системы, ггозволяет увеличить т-емп заряда -;аконительного конденсатора и обеснечить достаточную часто, ту автогенерации системы.

блока управления позволяет использовать его в качестве датчика заряда

нального напряжения в многоискровом режиме работы устройства.

ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, выход которого соединен с мостовым выпрямителем, стабилитрон, диод, включенный в прямом направлении между точкой соединения положительного полюса мостового выпрямителя со стабилитроном и последовательно соединенными накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, параллельно которым подключен тиристор с блоком управления, а также две RC -цепи с диодами, подключенными параллельно их резисторам, первая из которых соединена с положительньм полюсом мостового выпрямителя и первым выходом преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью повышения наде)лности и обеспечения многоискрового режима работы при пуске двигателя, она содержит шунтируюпдий тиристор, включенный в направлении параллельно резистору второй RC -непи, катод которого соедине}) с отрицательным полюсом мостового выпрямителя, анод - через а конденсатор RC -цепи с вторым выходом преобразователя, а его унравля-ющий электрод подключен к выходу С блока управления, токоограничивающие резисторы, калчдьш из которых включен последовательно с соответствующими диодами Rf -цепей, анод стабилитрона подключен к входу блока управления, а диоды RC -цепеуТ включены п обратном направлении.

а.

4