Устройство электронного зажигания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к импульсным устройствам, в частности к устройствам формирования импульсов зажигания двигателей внутреннего сгорания Известны устройства электронного зажигания Искра-1 и Искра-2 двигателя внутреннего сгорания, которые содержат контрольный резистор, трансформатор, источник питания, блок срав нения, катушку зажигания, тиристор, блок включения тиристора, накопительный конденсатор, блок запуска, блок формирования импульсов, ключ,;выполненный в виде транзистора, первый диод, выключатель и второй диод, причем источник питания, выключатель, контрольный резистор, выводы которого через последовательно соединенные блок сравнения и блок формирования им пульсов соединены с базой транзистора, первая обмотка трансформатора и транзистор, эмиттер которого соединен с первой обмоткой трансформатора соединены последовательно и образуют блок стабилизации заряда накопительного конденсатора, катушка зажигания, тиристор, управляющий электрод которого соединен через блок включения тиристора ее второй обмоткой трансформатора, и накопительный конденсатор соединены последовательно, точка соединения катушки зажигания с тиристором соединена с выводом источника питания, накопительный конденсатор включен между последовательно соединенными вторым диодом и третьей обмоткой трансформатора, вторая и третья обмотки трансформатора соединены между собой и точкой соединения тиристора с накопительным конденсатором, первый диод включен параллельно катушке зажигания, а блок запуска соединен с блоком формирования импульсов 1. Однако устройство формирования импульсов достаточно сложно, содержит . сравнительно большое количество элементов и не обеспечивает устойчивой работы при изменении напряжения питания; транзистор в цепи первой обмотки трансформатора должен пропускать достйточно большие импульсные токи и выдерживать сравнительно большое напряжение на коллекторе, определяемо током разрыва, т.е. этот транзистор должен работать в достаточно тяжелом режиме. Часть энергии, выделяемая о виде импульса самоиндукции и запасаемая на собственной емкости ка,тушки зах игания и высоковольтных цепей системы, бесполезно рассеивается на диоде, шунтирующем катушку зажигания после выключения тиристора. Это снижает коэффициент полезного действия, приводит к уменьшению длительности ИСКРЫ и снижает быстродейст вие устройства, так как для накопления рассеянной указанным диодом энергии в трансформаторе необходима затр та дополнительного времени, фактически длительность искры в устройстве ограничивается величиной .. JL -lit г t --дг V-i где L, индуктивность катушки зажи емкость накопительного кон денсатора, четвертой частью перио/ а синусо Цель изобретения - упрОЕ|ение устройства, повышение его надежности, коэф()ициента полезного действия быс родействия и длительности искры. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее последо вательно соединенные катушку зажигания, первый тиристор, управляющий электрод которого соединен с блоком включения первого тиристора, и накопительный конденсатор, блок запуска и блок стабилизации заряда накопител ного конденсатора, выполненный в виде последовательно соединенных источ ника питания, выключателя, контрольного резистора, первой обмотки транс . форматора и ключа, и блок сравнения, вход которого соединен с выводом кон рольного резистора, вторая обмотка трансформатора .включена между катодом первого тиристора и блокам включения первого тиристора, введены вто рой тиристор и второй блок запуска, а ключ.выполнен на третьем тиристоре, который включен между накопитель ным конденсатором и катушкой зажигания с направлением проводимости первого тиристора, второй тиристор включен между точками соединения накопительного конденсатора с первым тиристором и катушки зажигания с третьим тиристором, при этом соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров, управляющие эяектродь второго и третьего тиристоров соединены соответственно с выходом блока сравнения и выходом первого блока запуска, а второй блок запуска соединен с выводом источника питания через выключатель и блоком сравнения. На фиг. 1 дана схема устройства 3; на фиг. 2 - эпюры напряжений в зависимости от времени в точках А, Б, В, и Д. Устройство содержит контрольный резистор 1, трансформатор 2, источник 3 питания, блок 4 сравнения с ис точником эталонного напряжения., катушку 5 зажигания, первый тиристор 6. блок 7 включения первого тиристора, накопительный конденсатор В, первый блок Э запуска, второй тиристор 10, третий тиристор 11, второй блок 12 запуска и выключатель 13, причем последовательно соединенные источник 3 питания, выключатель 13, контрольный резистор 1, первая )тка трансформатора 2 и третий тиристор 11, а также блок сравнения, вход которого соединен с выводами контрольного резистора 1, образуют блок стабилизации заряда накопительного конденсатора 8, последовательно соединенные катуыка 5 зажигания, первый тиристор б, управляющий электрод которого соединен через блок 7 включения и вторую обмотку трансформатора 2 с катодом, и накопительный конденсатор 8 включены параллельно третьему тиристору 11 так, что накопительный конденсатор В включен Между основными разноименными электродами первого и третьего тиристоров 6 и 11, второй тиристор 10 включен между точками соединения накопительного конденсатора 8 с пербым тиристором 6 и третьего тиристора 11 с источником 3 питания так, что соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров 10 и 11, управляющий электрод второго тиристора 10 соединен с блоком k ; сравнения, управляющий электрод третьего тиристора 11 соединен с выходом первого блока 9 запуска, а второй блок 12 запуска соединен с выводом исвыключательточника 3 питания через и блоком сравнения t. Предлагаемое устройство работает следующим образом. ,8 исходном состоянии выключатель 13 выключен и всё элементы устройства обесточены. Накопительный конденсатор 8 разряжен. При вкхючении выключателя 13 на устройство поступает питание. Второй блок 12 запуска через блок сравнения кратковременным импульсом включа ет второй тиристор 10. Возникший в цепи: контрольный резистор 1 - первая обмотка трансформатора 2 - накопите/1ьный конденсатор 8 - второй тиристор 10 - источник 3 питания - в ключатель 12 ток заряжает накопитель ный конденсатор 8 до удвоенного напряжения источника 3 питания. При пр кращении тока в указанной цепи второ тиристор 10 выключен, а накопительны конденсатор 8 сохраняет заряд со зна ком плюс на обкладке, соединенной с третьим тиристором 11. В дальнейшем ;второй блок 12 запуска на работу уст ройства не влияет и для повышения по мехоустойчивости может быть отключен Поступающий с первого блока 9 заnycka импульс включает третий тиристор 11 и Через трансформатор 2 и блок 7 включе1Н(йя первый тиристор 6. Накопительный конденсатор 8 через цепь пер вого тиристора б, катушки зажигания . и третьего тиристора 11 изменяет зна заряда на обратный вследствие колебательного процесса в указанной цепи и вы1слючения первого тиристора 6 в мо мент прекращения тока. Так как напряжение на накопительном конденсаторе 8 недостаточно высоко, искра на свече не возникает. Энергия накопительного конденсатора 8 почти полностью возвращается обратно на накопительный конденсатор 8. Поскольку включен третий тиристор 11, в цепи первой обмотки трансформатора 2 и контрольного резистора 1 возникает увеличивающийся ток. Скорость возрастания тока определяет ИНДУКТИВНОСТЬ трансформатора 2 и напряжение источника 3 питания. По ме ре возрастания тока в первой обмотке трансформатора 2 возрастает напряжение на контрольном резисторе 1. При достижении определенного напряжения на контрольном резисторе 1 блок k сравнения включает второй тиристор 1 6 Последний подключает соответствующую обкладку накопительного конденсатора 8 к ИСТОЧНИКУ 3 питания. Так как напряжения на источнике 3 питания и накопительном конденсаторе 8 будут суммироваться по отношению к первой обмотке трансформатора 2 и контрольному резистору 1, ток через третий тиристор 11 прекращается, что приводит квыключению последнего. Возникший в цепи: первая обмотка трансформатора 2 - накопительный конденсатор 8 - контрольный резне- .. тор 1 - второй тиристор 10 ток перезаряжает накопительный конденсатор 6 аналогично тому, мак это было по .импульсу со второго блока 12 запуска. Нр напряжение на накопительном конденсаторе определяется формулой . где UQ - напряжение на накопительчом конденсаторе 8 при вклюмении второго тиристора 10; Э - ток через трансформатор 2 при включении второго тиристора 10; С - емкость накопительного конденсатора 8; L индуктивность трансформатора 2 . Далее накопительный конденсатор 8 охраняет заряд до прихода следующегЬ мпульса с первого блока 9 запуска. После образования искры часть энергии накопительного конденсатора -8 расходуется на искрообразование, а часть.возвращается накопительному конденсатору 8 через напряжение импульса самоиндукции катушки 5 зажигания. Величина остаточного напряжения на накопительном конденсаторе 8 опрёдвляется формулой . . где 3 - ток самоиндукции катушки 5 зажигания; Ц - индуктивность катушки 5 зажигания;С - емкость накопительного конденсатора 8 и собственная емкость цепей катушки 5 зажигания, приведенная к первичной обмотке. После прекращения тока через первый тиристор и выключения последнего накопительный конденсатор 8 и собственная емкость цепей катушки 5 зажигания будут разделены, а энергия, запасенная емкостью цепей катушки 5 зажигания продлит искрообразование. Длительность искрообразования при под ключенном к катушка зажигания 5 накопительном конденсаторе 8 соответствует формуле , где 1, - индуктивность катушки 5 зажигания;емкость накопительного конденсатора 8. Длительность искрообразования можно регулировать подключением параллельно катушке 5 зажигания дополнительной емкости Сд. При этом напряжение на накопительном конденсаторе 8 быть установлено большей величины за счет тока в трансформаторе 2 или индуктивности трансформатора 2, так как при подключении Сд во время включения первого и третьего тиристоров 6 и 11 напряжение на катушке зажигания 5 снижается в соответствии с формулой и., и, Возникающий при отключении накопительного конденсатора 8 более высокочастотный колебательный процесс поддерживает искру до полного израсходования энергии, оставленной в емкости цепей катушки 5 зажигания. Полярность включения тиристоров 6 10 и 11 зависит от полярности источника питания. Применение тиристоров в качестве ,переключающих элементов для накопле|ния энергии на накопительном конденсаторе упрощает устройство, повышает его надежность, обеспечивает его работу в более широких интер1залах темпе ратуры окружающей среды и изменения напряжения источника питания при сохранении стабилизации поступаюи ей на искрообразование энергии. Использование энергии, запасенной катушкой зажигания в процессе искрообразования для подзаряда накопительного кондбзнсатора, повышает коэффициент полезного действия устройства, позволяет снизить отбор энергии бт источника питания, т.е. снизить ток цепи трансформатора или индуктивност трансформатора. Это повышает быстродействие устройства и снижает его,габариты. Кроме того, отсутствие пробоя искрового промежутка свечи зажигания автематически повышает напряжение на накопительном конденсаторе до величины, обеспечивающей пробой, что также увеличивает надежность. Удлинение времени искрообразования происходит вследствие полного отключения накопительного конденсатора и использования для искрообразования энергии, оставленной на емкости в цепях катушки зажигания. В принципе длительность искрообразования может быть увеличена до значений, соответствующих кд |ссическим устройствам зажигания, содержащим катушку зажигания, конденсатор и механические контакты. Кроме того, длительность подключения накопительного конденсатора к катушке зажигания составляет половину периода синусоиды. Формула изобретения . Устройство электронного зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее пос/ едовательно соединенные катушку зажигания, первый тиристор, управляющий электрод которого соединен с блоком включения первого тиристора, и накопительный конденсатор, блок запуска и блок стабилизации заряда накопительного конденсатора, выполненный в виде последовательно соединенных источника питания, выключателя, контрольного резистора, первой обмотки трансформатора и ключа, и блок сравнения, вход которого соединен с выводом контрольного резистора, вторая обмотка трансформатора включена между катодом первого тиристора и блоком включения первого тиристора, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности, коэффициента полезнЬго действия, быстродействия и длительности искры, бведены второй тиристор и второй бло1 запуска, а ключ выполнен на третьем тиристоре, который включен между накопительным конденсатором и катушкой зажигания в направлении проводимости первого тиристора, второй тиристор включен между точками соединения накопительного конденсатора с первым тиристором и катушки зажигания с третьим тиристором, при этом соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров, управляющие электроды второго и третьего тиристоров соединены с выходом блока сравнения и выходом первого блока