Блок электронного зажигания

 

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности к блокам электронного зажигания, предназначенным для работы в таких системах. Цель изобретения - повышение надежности и энергии искрообразования. Для этого в блоке электронного зажигания, содержащем один преобразователь 4 напряжения, один накопительный конденсатор 3, один ключ 1, одну катушку 2 индуктивности, один вспомогательный конденсатор 5, катушка 2 индуктивности включена между преобразователем 4 напряжения и ключом 1, а вспомогательный конденсатор 5 образует параллельный колебательный контур совместно с первичной обмоткой катушки зажигания системы зажигания. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности к блокам электронного зажигания, предназначенным для работы в таких системах.

Известен блок электронного зажигания, основанный на накоплении энергии в конденсаторе, в котором длительность процесса искрообразования повышена за счет колебательного процесса, возникающего в контуре накопительный конденсатор - индуктивность катушки зажигания.

Достоинства такого технического решения состоят в том, что обеспечивается длительность процесса искрообразования порядка 900 мкс, а также низкая эрозия контактов свечи зажигания, так как через них протекает переменный ток.

Недостатки таких устройств состоят в низкой эффективности процесса искрообразования, связанной с потерями энергии на полупроводниковом ключе и диоде, входящих в колебательный контур.

Наиболее близким к заявленному является блок электронного зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащий преобразователь напряжения, на выходе которого включен накопительный конденсатор, ключ, управляющий вход которого служит входом синхронизации устройства, а силовые выводы ключа служат для подключения первичной обмотки катушки зажигания к накопительному конденсатору, а также последовательно включенные катушку индуктивности и вспомогательный конденсатор, подсоединенные параллельно первичной обмотке катушки зажигания.

Недостатки прототипа состоят в следующем. Колебательный процесс, возникающий в процессе искрообразования в контуре катушка индуктивности - вспомогательный конденсатор - первичная обмотка катушки зажигания, протекает с потерями в катушке индуктивности, что приводит к снижению эффективности процесса искрообразования.

Так как в момент замыкания ключа напряжение накопительного конденсатора непосредственно прикладывается к первичной обмотке катушки зажигания, то скорость нарастания напряжения на катушке зажигания велика и ничем не регулируется, что приводит к отказам в системе зажигания из-за пробоя проводов и других элементов в высоковольтной части системы зажигания.

Наличие в колебательном контуре, кроме индуктивности катушки зажигания, еще одной индуктивности приводит к выбросам и броскам тока в катушке зажигания, поэтому устройство характеризуется нестабильностью угла опережения зажигания со всеми вытекающими отрицательными последствиями для работы двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности и энергии искрообразования блока электронного зажигания.

Поставленная цель достигается тем, что в блоке электронного зажигания, содержащем преобразователь напряжения, первый и второй входные выводы которого соединены соответственно с первой и второй шинами питания, накопительный конденсатор, включенный между первым и вторым выходными выводами преобразователя напряжения, второй выходной вывод которого соединен со второй шиной питания, ключ, управляющий вход которого является входом синхронизации блока электронного зажигания, катушку индуктивности, вспомо- гательный конденсатор, первый вывод которого соединен с первым силовым выводом ключа и с первым контактом, служащим для подсоединения первого вывода первичной обмотки катушки зажигания, дополнительно первый выходной вывод преобразователя напряжения соединен через катушку индуктивности со вторым силовым выводом ключа, а второй вывод вспомогательного конденсатора соединен с шиной питания и со вторым контактом, служащим для подсоединения второго вывода первичной обмотки катушки зажигания.

Кроме того, блок электронного зажигания может быть снабжен n-дополнительными каналами распределения энергии (где n= = 1,2, . . . ), каждый дополнительный канал образован последовательно соединенными дополнительным ключом и дополнительным вспомогательным конденсатором, включенными между вторым силовым выводом ключа и шиной питания, дополнительный вспомогательный конденсатор каждого канала подсоединен между его первым и вторым контактами, предназначенными для подсоединения соответственно первого и второго выводов первичной обмотки катушки зажигания, а управляющий вход дополнительного ключа каждого канала служит входом синхронизации соответствующего канала.

Включение катушки индуктивности между накопительным конденсатором и вспомогательным конденсатором позволяет регулировать скорость передачи энергии от накопительного конденсатора к вспомогательному, т. е. регулировать скорость нарастания напряжения на первичной обмотке катушки зажигания, что повышает надежность работы системы зажигания за счет снижения вероятности пробоя элементов во вторичной цепи катушки зажигания. Кроме того, такое включение позволяет в процессе искрообразования исключить потери энергии в катушке индуктивности, так как после размыкания ключа катушка индуктивности не участвует в процессе искрообразования.

Включение вспомогательного конденсатора параллельно первичной обмотке катушки зажигания обеспечивает монотонный процесс изменения тока в катушке зажигания, что также приводит к повышению надежности работы системы зажигания.

В многоканальном варианте исполнения блок электронного зажигания характеризуется тем, что в каждом канале распределения энергии имеется только один вспомогательный конденсатор и один ключ, остальные узлы общие для всех каналов.

Все это приводит к повышению надежности и энергии искрообразования блока электронного зажигания.

На фиг. 1 показан вариант выполнения схемы заявленного блока электронного зажигания для работы в составе системы с высоковольтным распределением энергии; на фиг. 2 - вариант схемы предлагаемого блока электронного зажигания для работы в составе системы зажигания с низковольтным распределением энергии.

Блок электронного зажигания содержит ключ 1 (см. фиг. 1), катушку 2 индуктивности, накопительный конденсатор 3, преобразователь 4 напряжения, вспомогательный конденсатор 5, контакт 6 (вход синхронизации), контакты 7 и 8 для подключения питающей сети, контакты 9 и 10, служащие выходными контактами блока и предназначенные для подключения первичной обмотки катушки зажигания 11, вторичная обмотка которой через высоковольтный распределитель 12 связана со свечами 13 зажигания. Ключ 1 имеет управляющий вход 14 и силовые выводы 15 и 16.

Вход преобразователя 4 напряжения подключен к шинам питания (контакты 7 и 8), накопительный конденсатор 3 подключен к выходу преобразователя 4 напряжения. Катушка 2 индуктивности, ключ 1 и вспомогательный конденсатор 5 соединены последовательно. Образовавшаяся последовательная цепь из блоков 2,1 и 5 подключена между накопительным конденсатором 3 и одной из шин питания (контакт 7 или контакт 8). В этой последовательной цепи катушка индуктивности 2 и ключ 1 могут меняться местами. Вспомогательный конденсатор 5 подключен к выходным контактам блока 9 и 10. Контакт 10 соединен с одной из шин питания 7 или 8. Управляющий вход 14 ключа 1 соединен с контактом 6 блока и служит синхронизирующим входом блока.

В варианте исполнения блока электронного зажигания согласно фиг. 2, предназначенном для использования в системах зажигания с низковольтным распределением энергии, блок содержит общие для всех каналов распределения энергии катушку индуктивности 2, накопительный конденсатор 3, подключенный к выходу преобразователя 4 напряжения, вход которого связан с шинами питания 7 и 8. Кроме того, блок содержит n-каналов распределения энергии (где n = 1,2, . . . , зависит от числа цилиндров двигателя). Каждый канал содержит ключи 1-1, 1-2, . . . , 1-n, вспомогательные конденсаторы 5-1, 5-2, . . . , 5-n, контакты 6-1, 6-2, . . . , 6-n, служащие входами синхронизации соответствующих каналов блока, выходные контакты 9-1, 9-2, . . . , 9-n, 10-1, 10-2, . . . . , 10-n, служащие для подключения к блоку первичных обмоток катушек зажигания 11-1, 11-2, . . . . , 11-n соответственно, вторичные обмотки этих катушек зажигания связаны с соответствующими свечами зажигания 13-1, 13-2, . . . , 13-n.

Ключи 1-1, 1-2, . . . , 1-n имеют управляющие входы 14-1, 14-2, . . . , 14-n, соединенные с соответствующими контактами 6-1, 6-2, . . . , 6-n блока. Ключи 1-1, 1-2, . . . , 1-n имеют также силовые выводы 15-1, 15-2, . . . , 15-n и 16-1, 16-2, . . . , 16-n соответственно.

Ключи 1-1, 1-2, . . . , 1-n и вспомогательные конденсаторы 5-1, 5-2, . . . , 5-n соответственно соединены последовательно. Образовавшаяся цепь из последовательно включенных ключа и вспомогательного конденсатора включена между выводом катушки индуктивности 2 и одной из шин питания 7 или 8 (контакт 15-1 ключа 1-1 соединен с выводом катушки индуктивности 2, вывод конденсатора 5-1 подключен к контакту 10-1 и к шине 8 (или 7), контакт 15-2 ключа 1-2 подключен к выводу катушки индуктивности 2, вспомогательный конденсатор 5-2 подключен к контакту 10-2 и к шине питания 8 (или 7) и т. д.

Второй вывод катушки индуктивности 2 подключен к накопительному конденсатору 3, включенному на выходе преобразователя 4 напряжения, вход преобразователя 4 напряжения подключен к шинам питания 7 и 8.

При работе блока электронного зажигания в составе электрооборудования автомобиля в варианте с высоковольтным распределением энергии к контактам 7 и 8 блока подключается источник питания (аккумулятор или бортовая сеть) - см. фиг. 1. На вход 6 синхронизации подключается сигнал, поступающий от датчика-распределителя (или от микропроцессорного блока управления). К контактам 9 и 10 блока подключается первичная обмотка катушки зажигания 11, вторичная обмотка которой через высоковольтный распределитель 12 связана со свечами зажигания 13 двигателя.

При подключении к контактам 7 и 8 блока источника питания преобразователь 4 напряжения возбуждается, на его выходе появляется напряжение постоянного тока высокого уровня. Это напряжение поступает на накопительный конденсатор 3, который заряжается. В момент прихода синхронизирующего импульса на вход 6 блока ключ 1 замыкается.

Процесс искрообразования протекает в два этапа. На первом этапе после замыкания ключа 1 образуется колебательный контур, состоящий из накопительного конденсатора 3, катушки индуктивности 2, емкости вспомогательного конденсатора 5, параллельно конденсатору 5 включена индуктивность катушки зажигания 11. При этом энергия накопительного конденсатора 3 передается вспомогательному конденсатору 5, причем параметры процесса задаются параметрами последовательно включенных емкостей конденсаторов 3 и 5 и индуктивности катушки 2. В конце первого этапа напряжение на конденсаторе 5 становится больше, чем напряжение на конденсаторе 3. Окончание первого этапа характеризуется прекращением тока через катушку индуктивности 2 и ключ 1. При этом ключ 1 автоматически размыкается. Длительность первого этапа обычно составляет несколько десятков микросекунд.

Второй этап частично перекрывается с первым этапом и характеризуется нарастанием напряжения на первичной обмотке катушки зажигания от нуля до максимального значения. После отключения ключа 1 образуется колебательный контур из емкости конденсатора 5 и индуктивности катушки зажигания 11. В этом контуре возникает затухающий колебательный процесс, связанный с передачей энергии конденсатора 5 в катушку индуктивности 11 и с обратной передачей энергии из катушки индуктивности 11 в конденсатор 5. Одновременно возникает процесс искрообразования, связанный с возникновением высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания 11. При этом, в отличие от аналогичных систем зажигания, накопительный конденсатор 3 непосредственно не участвует в процессе искрообразования.

В момент прихода очередного импульса синхронизации на контакт 5 блока процесс повторяется.

В варианте исполнения блока зажигания для использования в системе зажигания в низковольтным распределением энергии (см. фиг. 2) блок работает следующим образом.

К контактам 7 и 8 блока подключается источник питания. На контакты 6-1, 6-2, . . . , 6-n блока поступают импульсы синхронизации от блока управления, которые определяют моменты начала искрообразования соответствующего канала. К контактам 9-1, 10-1, 9-2, 10-2, . . . , 9-n, 10-n блока подключаются первичные обмотки соответствующих катушек зажигания 11-1,11-2, . . . , 11-n, вторичные обмотки которых связаны с соответствующими свечами зажигания 13-1, 13-2, . . . , 13-n.

В момент включения источника питания преобразователь 4 напряжения возбуждается, на его выходе появляется напряжение высокого уровня, которое заряжает накопительный конденсатор 3.

В момент прихода синхронизирующего импульса на вход соответствующего канала, например, на вход 6-2, ключ 1-2 этого канала замыкается, а ключи всех остальных каналов остаются разомкнутыми. Процесс искрообразования протекает так, как это описано выше. При поступлении синхронизирующего импульса на вход 6-n описанный процесс протекает в данном канале. (56) Журнал "Радио", 1989, N 9, с. 17-18, фиг. 1.

Заявка Японии N 3563, кл. 51 G 22, 1966.

Формула изобретения

1. БЛОК ЭЛЕКТРОННОГО ЗАЖИГАНИЯ, содержащий преобразователь напряжения, первый и второй входные выводы которого соединены соответственно с первой и второй шинами питания, накопительный конденсатор, включенный между первым и вторым выходными выводами преобразователя напряжения, второй выходной вывод которого соединен с второй шиной питания, ключ, управляющий вход которого является входом синхронизации блока электронного зажигания, катушку индуктивности, вспомогательный конденсатор, первый вывод которого соединен с первым силовым выводом ключа и с первым контактом, служащим для подсоединения первого вывода первичной обмотки катушки зажигания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и энергии искрообразования, первый выходной вывод преобразователя напряжения соединен с вторым силовым выводом ключа через катушку индуктивности, а второй вывод вспомогательного конденсатора соединен с шиной питания и с вторым контактом, служащим для подсоединения второго вывода первичной обмотки катушки зажигания.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен n дополнительными каналами распределения энергии (где n = 1, 2. . . ), каждый дополнительный канал образован последовательно соединенными дополнительным ключом и дополнительным вспомогательным конденсатором, включенными между вторым силовым выводом ключа и шиной питания, дополнительный вспомогательный конденсатор каждого канала подсоединен между его первым и вторым контактами, предназначенными для подсоединения соответственно первого и второго выводов первичной обмотки катушки зажигания соответствующего канала, а управляющий вход дополнительного ключа каждого канала служит входом синхронизации соответствующего канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2