Система зажигания для двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы зажигания путем обеспечения дополнительной корректировки угла опережения зажигания. Система зажигания содержит тиристорный триггер, состоящий из тиристора 1, резисторов 2 - 5, преобразоватиель напряжения состоящий их транзистора 6, трансформатора 7 с обмотками 8 и 9, диода 10 и конденсатора 11; выпрямитель на диоде 12, накопительный конденсатор 13, разрядный тиристор 14, трансформатор 15 управления разрядным тиристором, имеющий обмотки 16 - 17, диод 18, блок стабилизации на тиристорном оптроне 19, содержащем светоизлучающий диод 20, фоторезистор 21 и резистор 22, блок антидребезга на транзисторах 23 и 24, резисторах 25 - 31, конденсаторах 32 - 34, диоде 35, прерыватель 36, катушку 37 зажигания, блок 38 временной задержки и тахометрический блок 39. Введение в систему зажигания цепи обратной связи, состоящей из блоков 38 и 39, обеспечило возможность корректировки угла опережения зажигания, позволило устранить детонацию двигателя и улучшить динамические характеристики автомобиля, что важно при использовании низкооктанового топлива. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах зажигания для двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения дополнительной корректировки угла опережения зажигания. На фиг. 1 - приведена принципиальная электрическая схема системы зажигания; на фиг. 2 - пример выполнения принципиальной электрической схемы блока временной задержки; на фиг. 3 - пример выполнения электрической схемы тахометрического блока; на фиг. 4 - циклограмма работы блока временной задержки; на фиг. 5 - характеристика центробежного регулятора опережения зажигания распределителя автомобилей ВАЗ. Система зажигания (фиг. 1) содержит тиристорный триггер/ состоящий из тиристора 1/ резистора 2-5/ преобразователь напряжения/ состоящий из силового транзистора 6/ коллектор которого подключен к индуктивному накопителю/ образованному трансформатором 7 с обмотками 8/ 9 диода 10 и конденсатора 11/ выпрямитель на диоде 12/ накопительный конденсатор 13/ разрядный тиристор 14/ трансформатор 15 управления разрядным тиристором с обмотками 16/ 17/ диод 18/ подключенный параллельно обмотке 16/ блок стабилизации на тиристорном оптроне 19/ содержащем светоизлучающий диод 20 и фототиристор 21/ резисторе 22 и первичной обмотке трансформатора преобразователя/ блок антидребезга на транзисторах 23/ 24/ резисторах 25-31/ конденсаторах 32/ 33/ 34 и диоде 35/ прерыватель 36/ катушку 37 зажигания/ блок 38 временной задержки и тахометрический блок 39. Блок 38 временной задержки (фиг.2) содержит первый и второй транзисторные ключи 40 и 41/ диод 42/ резистор 43 и реле 44 времени с первой и второй шинами питания/ выполненное/ например/ на транзисторах 45/ 46/ 47/ резисторах 48-52/ конденсаторе 53 и диоде 54. Тахометрический блок 39 (фиг.3) может быть выполнен/ например/ на транзисторах 55/ 56 диодах 57/ 58/ 59 микросхеме 60/ конденсаторах 61/ 62 и резисторах 63-68/ при этом последовательно соединенные тахометрический блок 39/ вход которого соединен с точкой соединения накопительного конденсатора 13 с катушкой 37 зажигания/ и блок 38 временной задержки/ выход которого подключен к точке соединения прерывателя 36 с анодном диода 35 блока антидребезга/ образуют цепь обратной связи/ а блок временной задержки содержит два транзисторных ключа 40/ 51/ реле 44 времени и диод 42/ включенный в прямом направлении между выходом блока и коллектором первого транзисторного ключа/ эмиттер которого соединен с минусовой шиной источника питания/ а база через резистор 43 подключена к плюсовой шине источника питания и непосредственно - к коллектору второго транзисторного ключа 41/ эмиттер которого соединен с минусовой шиной источника питания/ а база соединена со входом блока и выходом реле 44 времени/ вход которого соединен с выходом блока. Система работает следующим образом. Допустим/ что в момент включения питания контакты прерывателя 36 разомкнуты/ а выход блока 38 временной задержки отключен. В этом случае сразу же после включения питания транзистор 23 схемы антидребезга открывается током/ поступающим в его базу через резисторы 26-29 и диод 35. Открытый транзистор 23 шунтирует базу транзистора 24/ вследствие чего последний закрывается. Конденсатор 33 заряжается через резисторы 27/ 26/ 25 и диод 35 до напряжения/ близкого к напряжению питания Е/ причем величина этого напряжения зависит от соотношения сопротивлений резисторов 27/ 26/ 25 и 29. Тиристор 1 и фототиристор 21 оптрона при этом выключены/ так как их напряжение переключения заведомо больше напряжения питания Е. Силовой транзистор 6 открывается током/ поступающим в его базу через резисторы 3/ 2 и диод 10. Через обмотку 8 трансформатора 7/ резистор 22 блока стабилизации и светоизлучающий диод 20 оптрона 19 начинает протекать линейно нарастающий ток. При этом разрядный тиристор 14 выключен и накопительный конденсатор 13 разряжен. По мере нарастания тока в обмотке 8 увеличивается ток через светоизлучающий диод 20 оптрона 19/ когда он достигнет величины тока переключения оптрона/ фототиристор 21 оптрона 19 переключается/ чо вызывает переключение тиристора 1 триггера. Псоледний через обмотку 16 трансформатора 15 управления шунтирует ток базы силового транзистора 6/ который запирается/ разрывая ток в обмотке 8 трансформатора 7. Энергия/ накопленная в магнитном поле трансформатора 7/ создает в его обмотках импульсы напряжения. Положительный импульс с конца обмотки 9 отпирает диод 12 и зяряжает накопительный конденсатор 13 до напряжения 300-400 В. После замыкания контактов прерывателя 36 ток через резистор 25 и диод 35 в базу транзистора 23 прекращается. Однако транзистор 23 некоторое время еще остается открытым/ так как через его базу и резистор 29 протекает ток разряда конденсатора 33. Задержка запирания транзистора 23 (и отпирания транзистора 24) необходима для устранения влияния дребезга контактов прерывателя 36 после их замыкания. Благодаря этой задержке положительные импульсы дребезга/ появляющиеся после замыкания контактов прерывателя/ к трансформатору управления не проходят и на работу системы не влияют. После разряда конденсатора 33 транзистор 23 закрывается/ а транзистор 24 открывается/ шунтируя анодные токи тиристора 1 триггера и фототиристора 21 оптрона/ вследствие чего они выключаются. Однако ток через первичную обмотку 16 трансформатора управления 15 продолжает протекать (теперь через открытый транзистор 24). В момент размыкания контактов прерывателя 36 транзистор 23 открывается/ а транзистор 24 закрывается. Ток через обмотку 16 трансформатора 15 управления прекращается. Энергия/ накопленная в магнитном поле трансформатора 15/ создает в его обмотках импульсы напряжения. Положительный импульс с конца обмотки 17 поступает на управляющий электрод тиристора 14/ который переключается и подключает заряженный накопительный конденсатор 13 к первичной обмотке катушки 37 зажигания. Во вторичной обмотке катушки возникает импульс высокого напряжения/ который поступает к распределителю/ а затем к свечам зажигания. Одновременно с переключением тиристора 14 в момент размыкания контактов прерывателя 36 начинается новый цикл нарастания токов в обмотке 8 трансформатора 7/ после чего повторяются описанные процессы. Резисторы 25/ 26/ 27/ 30/ 31/ 2/ 3 и конденсаторы 32/ 33/ 34/ 11 образуют фильтры нижних частот/ защищающие систему от импульсных помех/ имеющих место в системе электрооборудования автомобиля. Резисторы 28/ 5 повышают термостабильность системы. Диод 18 защищает управляющий электрод тиристора 14 от отрицательных выбросов напряжения/ возникающих в обмотках трансформатора 15 в момент переключения тиристора 1. Диод 10 обеспечивает надежное запирание транзистора 6 после переключения тиристора 1. При подключении выхода блока 38 временной задержки система работает следующим образом. В момент размыкания контактов прерывателя 36 отпирается первый транзисторный ключ 40 блока временной задержки током через резистор 43 (фиг. 2). Коллективный ток транзисторного ключа 40 протекает через резисторы 27/ 26 (фиг. 1) и диод 42 (фиг. 2). Последовательно соединенные открытый диод 42 и транзисторный ключ 40 шунтируют прерыватель и ограничивают напряжение на нем на уровне 1/2-1/3В. Величина этого напряжения недостаточна для отпирания последовательно соединенных диода 35 и перехода база - эмиттер транзистора 23 (фиг. 1)/ вследствие чего транзистор 23 остается закрытым и искра в системе не возникает (t₁ на фиг. 4). Однако транзистор 45 блока 38 временной задержки при этом отпирается/ так как в цепи его базы диода нет. Ток базы транзистора 45 протекает через резисторы 27/ 26/ (фиг. 1) и 48 (фиг. 2). Отпираение транзистора 45 вызывает запирание транзистора 46. Напряжение на его коллекторе возрастает/ и конденсатор 53 реле времени 44 начинает заряжаться через резисторы 50/ 51. Транзистор 47 при этом закрыт. Через некоторое время напряжение на конденсаторе 53 становится достаточным для отпирания транзистора 47 и последний отпирается/ отпирая своим эмиттерным током второй транзисторнй ключ 41. Открытый ключ 41 шунтирует ток базы ключа 40/ последний запирается и перестает шунтировать прерыватель. Напряжение на прерывателе увеличивается (t₂ на фиг. 3)/ и в системе происходит искрообразование. Таким образом/ блок 38 временной задержки вызывает постоянное временное запаздывание момента искрообразования относительно момента размыкания контактов прерывателя. Величина запаздывания регулируется переменным транзистором 51. После замыкания контактов прерывателя транзистор 45 закрывается/ а транзистор 46 открывается током через резистор 50/ и конденсатор 53 быстро разряжается через диод 54 и открытый переход коллектор-эмиттер транзистора 46/ подготавливая реле времени к следующему циклу работы. В результате постоянного временного запаздывания τ момента искрообразования относительно момента размыкания контактов прерывателя угловое запаздывание Δϕ момента зажигания монотонно возрастает по мере увеличения частоты n вращения коленчатого вала двигателя и может быть рассчитано по формуле Δϕ_град= τ_макс·n об/мин·6·10^-6 На фиг. 5 показана характеристика центробежного автомата опережения зажигания без запаздывания τ = 0 и при запаздывании τ = 0,8 мс. Как видно из графиков/ вторая характеристика идет более полого и пересекает ось ординат позже при большей частоте вращения коленчатого вала. Изменяя величину τ/ характеристику можно изменять в широких пределах (на фиг. 5 - заштрихованная область) / тем самым устраняя детонацию двигателя. Однако детонация/ как правило/ возникает лишь при относительно малых частотах вращения коленчатого вала двигателя/ обычно до 3000 об/мин/ поэтому постоянное запаздывание при больших частотах не нужно/ тем более/ что угловое запаздывание при этом значительно возрастает и двигатель начинает терять мощность. Тахометрический блок 39 (фиг. 1) измеряет частоту искрообразования в системе/ которая пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя и выключает запаздывание при достижении определенной частоты (на фиг. 5 при 3000 об/мин). Тахометрический блок 39 (фиг. 3) работает следующим образом. После включения питания и при отсутствии искрообразования транзистор 55 остается закрытым/ конденсатор 61 заряжается через резистор 65 до полного напряжения питания Е/ которое поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 60/ на инвентирующий вход которого поступает опорное напряжение с делителя на резисторах 66/ 67/ которое меньше напряжения питания Е. В результате на выходе операционного усилителя появляется постоянное напряжение/ которое через диод 58 заряжает конденсатор 62 и открывает транзистор 56. Напряжение на его коллекторе становится близким к нулю/ диод 59 запирается/ а тахометрический блок 39 не оказывает влияния на работу блока 38 временной задержки. При работе системы зажигания положительные импульсы/ поступающие от катушки зажигания на вход тахометрического блока/ проходят через диод 57/ ослабляются делителем напряжения на резисторах 63/ 64 и поступают на базу транзистора 55/ который открывается. Конденсатор 61 при этом быстро разряжается через открытый транзистор 55. Напряжение на неинвентирующем входе операционого усилителя становится меньше/ чем на инвентирующем входе и/ положительное напряжение на выходе операционного усилителя исчезает. По окончании действия импульса зажигания (его длительность составляет ≈ 100 мкс) транзистор 55 закрывается и конденсатор 61 начинает заряжаться через резистор 65/ При низких частотах вращения коленчатого вала двигателя конденсатор 61 успевает зарядиться в промежутке между двумя импульсами зажигания до напряжения/ превышающего опорное. В результате на выходе операционного усилителя появляется последовательность положительных импульсов/ которые проходят через диод 58 и заряжают конденсатор 62. В результате транзистор 56 остается открытым/ а диод 59 - запертым/ и тахометрический блок не оказывает влияния на работу блока временной задержки. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя конденсатор 61 заряжается до меньшего напряжения/ и длительность положительных импульсов на выходе операционного усилителя/ а следовательно/ и напряжение заряда конденсатора 62 уменьшается. Наконец наступает момент/ когда конденсатор 61 за время между двумя искрами не успевает зарядиться до величины опорного напряжения. Положительные импульсы на выходе операционного усилителя исчезают. Конденсатор 62 разряжается через переход базаэмиттер транзистора 56/ и последний закрывается. Напряжение на его коллекторе становится положительным/ диод 59 открывается и транзисторный ключ 41 (фиг. 2) блока 38 временной задержки отпирается током через резистор 68 и диод 59 тахометрического блока 39 (фиг. 3). Переход коллектор-эмиттер открытого транзисторного ключа 41 шунтирует ток базы транзисторного ключа 40/ и последний запирается. Блок временной задержки прекращает свою работу. Введение в систему зажигания цепи обратной связи/ состоящей из последовательно соединенных тахометрического блока и блока временной задержки/ обеспечивает возможность корректировки угла опережения зажигания и тем самым позволяет устранить детонацию двигателя и улучшить динамические характеристики автомобиля/ что особенно важно при использовании низкооктанового топлива.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ по авт. св. N 967154, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной корректировки угла опережения зажигания, в нее введена цепь обратной связи, образованная последовательно соединенными тахометрическим блоком и блоком временной задержки, причем вход тахометрического блока подсоединен к точке соединения накопительного конденсатора с первичной обмоткой катушки зажигания, а выход блока временной задержки подсоединен к точке соединения прерывателя с входом блока антидребезга. 2.Система по п.1, отличающаяся тем, что блок временной задержки содержит первый и второй транзисторные ключи, реле времени и диод, включенный в прямом направлении между выходом блока временной задержки и коллектором первого транзисторного ключа, база которого через резистор подсоединена к первой шине питателя реле времени и непосредственно к коллектору второго транзисторного ключа, причем эмиттеры транзисторных ключей подсоединены к второй шине питания реле времени, а база второго транзисторного ключа соединена с входом блока временной задержки и с выходом реле времени, вход которого соединен с выходом блока временной задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5