Система электронного зажигания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 230779 (21) 2799929/18-21

< >848731 (S»W. Кл.з с присоединением заявки ¹â€”

F 02 P 3/06

Государственный комитет

ССС P по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (5З) УДК 621. 43. .044(088.8) Опубликовано 230781. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 230781 (72) Автор изобретения

В.П.Верижников (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ЗАЖИГАНИЯ вательно соединенный с первичной обмоткой катушки зажигания, разрядный тиристор. Подключение конденсатора осуществляется с помощью тиристора к первичной обмотке катушки зажигания. Контакты прерывателя через блок управления синхронизируют работу тиристора. Высокое напряжение для заряда конденсатора получают либо на преобразователе с выпрямителем, либо на ненасыщающемся дросселе $2) .

Преобразователь в таких устройствах на время включенного состояния тиристора рабоает со срывом колебательного процесса, что делает его режим более тяжелым и энергетически опасным из-за возникновения импульс- ных перегрузок по току.

Целью изобретения является повышение, надежности и стабильности параметров искрообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему электронного зажигания, содержащую преобразователь постоянного напряжения„ накопительный конденсатор, соединенный последовательио с первичной обмоткой катушки, разрядный тиристор, вход которого соединен с датчиком прерывателя, введен стабилизирующий транИзобретение относится к автомобилестроению, и в частности к систе- мам зажигания для двигателей внутреннего сгорания для соэдан1я искры вос- 5 пламенения рабочей смеси.

Известны транзисторные системы зажигания, содержащие усилительный элемент на транзисторе, включенный между контактами прерывателя и пер-, вичной обмоткой катушки зажигания 1 .

Наличие усилителя в такой системе позволяет разгрузить по току контакты прерывателя и существенно прод.. лить срок их службы. С другой стороны, неидеальность транэисторього 15 ключа с точки зрения падения напряжения при больших токах в первичной обмотке приводит к снижению

КПД устройства. Как правило, в тран» зисторной системе зажигания применя- 2О ют специально разработанные для них . катушки, отличающиеся уменьшенной индуктивностью первичной обмотки, повыаенным коэффициентом трансформации и работающие при увеличенных зна- 2 чениях тока разрыва.

Известны также конденсаторные системы зажигания, которые содержат преобразователь постоянного напряжения, накопительный конденсатор, последо- ЗО

84873i

t0

25 зистор, база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены к положительной шине высокого напряжения, эмиттер - к накопительному конденсатору, через параллельно включенные диод и конденсатор к аноду разрядного тиристора, к базе стабилизирующего транзистора и через стабилитрон к отрицательной шине высокого напряжения.

Таким образом, стабилизация напряжения на конденсаторе осуществляется не в цепи первичного питания за счет коммутации коэффициента трансформации, а в цепи высокого напряжения после преобразователя, т.е. непосредственно в цепи заряда емкости. 3апирание зарядной цепи на время искрообразования существенно поднимает

КПД системы и осуществляется автоматически без выработки специального сигнала за счет разрядного тока емкости. Запирание зарядной цепи происходит также при достижении напряжения на конденсаторе значения, рав- . ного напряжению стабилизации. Применение высоковольтной, в цепи базы транзистора, параметрической стабилизации напряжения исключает приме. кение усилителей, снижающих помехозащищенность устройства и значительно превосходит по коэффициенту стабилизации коммутатор, изменяющий коэффициент трансформации и связанный с ключом зажигания. При снижении напряжения бортовой сети напряжение на выходе преобразователя также пропорционально уменьшается (режим стартера), что приводит к увеличению времени заряда емкости и снижению частоты искрообразования, но не уменьшению напряжения на конденсаторе — при этом обеспечивается сохранение параметров искрообразования. Снижение же частоты искрообразования не является существенным, так как уменьшение напряжения происходит в режиме .запуска двигателя, когда превышенке выше нормы числа оборотов нежелательно.

Управлсние тиристором в устройстве осуществляется непосредственно от датчика прерывателя через ус тройство управления, формирующее импульс необходимой мощности и длительности °

На фиг.1 приведена схема электронного зажигания, на фкг.2 — осцилограмьы тока и напряжения в первичной обмотке катушки зажигания, на фиг.З вЂ” осцклограммю напряжения на накопительном конденсаторе прк различных значениях напряжения питания; на фиг.4 — осцилограмьы напряжения иа колле. .торе стабилизирующего транзистора при различных напряжениях питания (цифрами 18-22 обозначены моменты времени прк цикле искрообразования и восстановления напряжения) .

$0

И

iN б5

Система электронного зажигания содержит преобразователь 1 с выпрямителем и конденсатором 2 на выходе.

Шины 3 являются шинами первичного низкого напряжения бортовой сети, а шины 4 и 5 — соответственно выходными шинами положительной и отрицательной полярности высокого напряжения.

К положительной шине 4 высокого напряжения через резисторы 6 и 7 подключены соответственно коллектор и база стабилизирующего транзистора 8.

Кроме этого, база транзистора 8 подключена к катоду стабилитрона 9 и аноду разрядного тиристора 10, а анод стабилитрона 9 и катод разрядного тиристора 10 подключены к отрицательной шине 5 высокого напряжения.

Между базой и эмиттером транзистора

8 подключены конденсатор 11 и диод

12, а между змиттером транзистора 8 и отрицательной шиной 5 подключен диод 13. Первичная обмотка катушки

14 зажигания одним концом подключена через накопительный конденсатор 15 к эмиттеру транзистора 8, а другим— к отрицательной шине 5 высокого напряжения. Управляющий электрод тиристора 10 через блок 16 управления подключен к шине 17 датчика искрообразования (прерывателя).

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения бортовой сети на шины 3 преобразователя последний возбуждается, и на выходных шинах 4 . 5 выпрямителя образуется постоянйое высокое напряжение. Накопительный конденсатор 15 заряжается через резисторы б и 7, открытый транзистор 8 и первичную обмотку катушки 14 зажигания. Пока напряжение на конденсаторе 15 не достигло напряжения стабилизации стабилитрона 9, последний закрыт, и постоянная времени заряда практически определяется произведением величины резистора б и

1 конденсатора 15. При этом считается что величина сопротивления резистора

7 значительно превосходит величину сопротивления резистора б. Когда напряжение на конденсаторе 15 становится равным напряжению стабилизации стабилитрона 9,последний открывается, и прекращается дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе 15. Ток, протекающий через резистор 7, переключается из базы транзистора 8 в цепь стабилктрона 9, транзистор 8 закрывается настолько, чтобы удержать напряженке на конденсаторе 15 и компенсировать имеющиеся токи утечки через диоды 12 и 13 и тиристор 10.

Стабилитрон 9 входит в режим стабилизации. напряжения на базе транзистора 8, а следовательно, и напряжения, до которого заряжается конденсатор 15.

848731

При подаче управляющего сигнала от датчика прерывателя (момент времени 18 фиг.2,3 и 4) последний через блок 16 управления поступает на тиристор 10 и включает его, конденсатор 15 теперь перезаряжается через диод 12, тиристор 10, обмотку. 14 катушки зажигания. Ток 3 (фиг.2) перезаряда, проходя через диод 12,. подключенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора 8, образует на нем падение напряжения, запирающее транзистор 8, отключая тем самым зарядную цепь от конденсатора

15 на время действия полуволны тока (от момента времени 18 до момента времени 19 (фиг.2)). Заряженный до напряжения стабилизации 0С конденсатор 15 подключается через открытые тиристор 10 и диод 12 к первичной обмотке катушки 14 зажигания, трансформируя его в импульс высокого напряжения, которое через распределитель поступает на свечи зажигания и вызывает воспламенение рабочей смеси. Конденсатор 15 перезаряжается и в момент времени 19 (фиг.2) напряжение на первичной обмотке достигает максимальной величины обратной полярности (правая по фиг.1 обкладка приобретает положительную полярность, относительно левой). К этому времени управляющее напряжение на тиристоре 10 снято. При следующей полуволне тока (моменты времени 1920} конденсатор 15 перезаряжается через диод 13 и обмотку 14 до первоначальной полярности напряжения (на правой обкладке минус). Эта стадия восстановления напряжения на конденсаторе 15 и катушке 14 также протекает при закрытом транзисторе 8 за счет накопленного заряда на конденсаторе 11 при первой полуволне тока (время 18-19 фиг.2). Таким образом, цепь заряда конденсатора 15 через транзистор 8 закрыта на первой полуволне тока за счет падения напряжения на диоде 12,приложенного между переходом эмиттер-база транзистора

8, а на второй полуволне тока — за . счет сохраняющегося напряжения на конденсаторе 11.

Только после того, как часть энергии на катушке 14 возвратится в конденсатор 15 и окончится разряд запирающей полярности напряжения на конденсаторе 11, транзистор 8 открывается до насыщения за счет базового тока, протекающего через резистор

7, дальнейший процесс заряда конденсатора 15 продолжится до напряжения стабилизации (с момента 20.фиг.3).

Отрицательный импульс напряжения на конденсаторе 15 (фиг.3) соответствует положительной полуволне напряжения на катушке 14 (фиг.2), à положительное значение напряжения на конденсаторе 15 в момент времени 20

65 минального напряжения бортовой сети. (фиг.3-) соответствует в это же время значению напряжения на катушке

14 (фиг.2).

Рассмотрим теперь работу устройства при изменении напряжения питания (на шинах 3 фйг.1). Пусть напряжение бортовой сети на шинаХ 3 таково, что выходное напряжение на шинах. 4 и 5 (фиг.1) равно напряжению стабилизации 0 (случай а фиг.3 и 4). Случай а соответствует режиму стартера— когда напряжение батареи существенно ниже номинального. После окончания процесса искрообразования (момент времени 20) напряжение на конденсаторе 15 составляет некоторую часть

15 (на фиг.3 и 4 оно равно 1/3 U ) от напряжения стабилизации U за счет возврата энергии колебательного контура, образованного первичной обмоткой катушки 14 зажигания и кон2й денсатором 15. С этой величины, после открытия до насыщения транзистора

8, напряжение на конденсаторе 15 продолжает возрастать по экспоненте с .постоянной времени, определяемой, в . основном, величинами резистора б и конденсатора 15. По такому же закону возрастает и напряжение на коллекторе транзистора 8, стремясь к значению напряжения стабилизации (кривые а на фиг.3 и 4).

Рассмотрим теперь случай б — про межуточный между минимальным (случай а) напряжением батареи и номинальным его значением (случай в).

Этот случай характерен для режима, когда обороты двигателя еще не обеспечивают достаточного напряжения генератора для выхода на номинальный режим. При этом, напряжение на конденсаторе 15 заряжается до напряже4Q ния стабилизации U<> (случай б момент времени 22 на фиг.3) через резистор б и открытый транзистор 8 с той же постоянной времени, что и в случае а. Но время заряда меньше, 4 так как предельное значение, к которому стремится напряжение (пунктирная линия от момента времени 22 на фиг.4) выше. Время заряда определя. ется по точке пересечения экпоненты с горизонтальной линией напряжения стабилизации U . При достижении напряжения на конденсаторе 15 значе« ния напряжения стабилизации транзистор 8 закроется, и напряжение на его коллекторе резко поднимается до значения выходного напряжения преобразователя 1 на линии 4. Ток, как и ранее, протекающий через резистор 7, переключается на базы транзистора в цепь стабилитрона 9. Уменьшение времени заряда в случае б обеспечивает. режим средних оборотов двигателя прн сохранении параметров искры воспламенения.рабочей смеси.

Режим в характерен для случая но848731 а5 l0, Зо

40 его меньшим временем заряда конденсатора 15 и соответствует режиму, при котором частота искрообразования может быть максимальной, Но, как и в предыдущем случае б при достижении напряжения на конденсаторе 15 зн чения нап:ряжения стабилизации, транзистор 8 закрывается, и схема перехо дит в режим малого по ребления энергии. Ток от преобразователя 1 расходуется только для удержания напряжения на конденсаторе 15 после стадии искрообразования и частичного восстановления напряжения за счет неизрасходованной магнитной энергии катушки 14.

Таким образом при увеличении пи1 тающего напряжения бортовой сети возрастает и выходное напряжение на выходе преобразователя 1 с выпрямителем, эа счет чего сокращается время заряда конденсатора 15 и соответственно возрастает допустимая час тота искрообразования, предотвращая тем самым черезмерное увеличение оборотов двигателя нри переходе от режима стартера до режима выхода на номинальное напряжение бортовой се— ти.

В предлагаемой системе электронного зажигания не требуется производить каких-либо коммутаций обмоток в трансформаторе преобразователя, по воляющих только частично компенсировать изменения первичного напряжения.бортовой сети. Стабилизация напряжения заряда конденсатора без применения чувствительных усилителей делает систему помехозащищенной к внешним .источникам и к пульсации напряжения питания. Обеспечение авто матического запирания цепи заряда ко денсатора от преобразователя на время искрообразования и Восстанов ления напряжения из контура повышает надежность и экономичность (КПД) системы. Запирание цепи заряда осуществляется током разряда накопительного конденсатора, протекающего через диод, вКлюченный параллельно переходу база-эмиттер проходного транзистора. Поэтому отпадает необходимость в специальном формирователе сигнала запирания и выработки самого сигнала управления запиранием зарядной цепи.

Формула изобретения

Система электронного зажигания, содержащая преобразователь постоянного напряжения, накопительный конденсатор, соединенный последовательно с первичной обмоткой катушки зажигания, разрядный тиристор, вход которого соединен с датчиком прерывателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности параметров искрообр,зования, введет стабилизирующий транзистор, база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены к положительной шине высокого напряжения, эмиттер — к накопительному конденсатору, через параллельно включенные диод и конден- сатор к аноду разрядного тиристора, к базе стабилизирующего транзистора и через стабилитрон к отрицательной шине высокого напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3216408,кл.123-148; опублик.1964.

2, Патент ClrlA 9 3302629, кл. 123-148, опублик.. 1967, 848731

Составитель A.Áoðçèêoâ

Техред А,Савка Корректор Г.Решетник

Редактор В.Данко

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 6039/39 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5