Электронная система зажигания

 

(72) Автор . изобретения

Э.E. Литке

Челябинское отделение Государственного ордена Трудового

Красного Знамени проектного института "Тяжпромэлектропроект (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, работающих без самовоспламенения, и,в частности, к системам зажигания автомобильных двигателей.

Известны электронные системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, свечи, контакты прерывателя, накопительный конденсатор, разрядный.тиристор и вспомогательное устройство для заряда накопительного конденсатора. Импульс высокого напряжения в системах подобного типа образуется в момент разряда накопительного конденсатора через катушку зажигания и разрядный тиристор 11 ).

Основным недостатком электронных систем зажигания, содержащих в качестве вспомогательного устройства автогенератор, является малая экономичность, так как расход потребляемой энергии от аккумулятора происходит постоянно за исключением вре2 мени разряда накопительного конденсатора на катушку зажигания. К недостатку можно также отнести отсутствие стабилизации напряжения заряда накопительного конденсатора, которое зависит от напряжения питания. . Известна электронная система зажи — . гания, содержащая в качестве вспомоt0 гательного устройства спусковую схе. му, в составе которой имеется коммутирующий транзистор, работающий в импульсном режиме, а. также импульсяай трансформатор, накопительньпЪ конденсатор, выпрямитель, контакты прерывателя. В этих системах напряжение на накопительном конденсаторе к моменту разряда его на катушку зажигания достигает определенной постоянной в .величины, Йалозависящей от напряженйя источника иитаиия (2).

Однако заряд накопительного конденсатора происходит один раз за лериод работы контактов прерывателя, 8552 а именно, при размыкании контактов прерывателя. Кроме того, отсутствует плавная регулировка зарядом накопительного конденсатора и энергией искрообраэования.

Цель изобретения . — повышение КПД и надежности системы зажигания .

Поставленная цель достигается тем, что в электронной системе зажигания для двигателей внутреннего сгорания, 10 содержащей составной транзисторный ключ, в выходном каскаде которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и нако- 1S пительный конденсатор подключена к . первичной обмотке катушки зажигайия, контакты прерывателя, подключенные к управляющему электроду разрядного тиристора через RC-цепочку и диод, при- 20 чем разрядный тиристор подключен параллельно выходу выпрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены измерительными резисторами, включенными 25 соответственно последовательно с коллектором и катодом, контакты прерывателя совместно с дополнительным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой и ком- 30 мутирующим конденсатором, включенным между его плечами, причем анод дополнительного тиристора соединен через стабилитроны со входом составного тран зисторного ключа, а катод и управляю- 35 щий электрод — параллельно входу переменного резистора, выход которого подВ ключен к точке соединения коллектора выходного транзистора составного тран- зисторного ключа и катода разрядного 40 тиристора.

Последовательно с дополнительным тиристором несимметричного инвертора включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен непосредственно с анодом дополнительного тиристора, база соединена с коммутирующим конденсатором и через ограничительный резистор со средней точкой активной 50 нагрузки несимметричного инвертора, а коллектор со стабилитронами.

На фиг. 1 изображена,принципиальная электрическая схема электронной. системы зажигания; на фиг. 2 — кривые 51 напряжения; на фиг. 3 — измененный ва.риант схемы инвертора.

Электронная система зажигания состоит из катушки l зажигания, накопи45 ф тельног6 конденсатора 2, разрядного тиристора 3, импульсного трансформатора 4, составного коммутирующего транзисторного ключа на транзисторах 5 и

6, измерительного резистора 7, измерительного резистора 8 и несимметричного инвертора 9 с резистивной нагрузкой, служащего для управления.

Питание на инвертор 9 поступает через движок резистивной нагрузки с резисторами 10 и 11 в качестве ее плеч.

Инвертор содержит. в качестве активных элементов в одном плече контакты прерывателя 12, в другом — тиристор 13.

Управляющие сигналы снимаются с каждого плеча соответственно через конденсатор 14, резистор,15, диод 16 и стабилитроны 17 и 18.Между плечами инвертора 9 имеется коммутирующий конденсатор 19, включенный последовательно с параллельной цепочкой из диода

20 и резистора 21. Переменный резистор 22 предназначен для регулировки порога срабатывания тиристора 13, резисторы 23 и 24 — для стабилизации режимов составного коммутирующего транзисторного ключа 5 и 6 и резистор 25для стабилизации режима тиристора 3.

Резистор 26 служит ограничителем тока коллектора транзистора 5, диод 27 для заряда накопительного конденсатора 2, диод 28 — для создания колебательного процесса в катушке 1 зажигания. При включении напряжения питания 29, независимо от состояния контактов прерывателя 12 через часть резистора 11 и стабилитроны 17 и 18 проходит базовый ток транзистора 5.

Транзисторы 5 и 6 открываются и переходят в режим насыщения. За счет индуктивного сопротивления первичной обмотки 30 импульсного трансформатора 4 ток в цепи коллектора транзистора 6 начинает плавно нарастать. и напряжение на резисторе 7 в какойто момент времени достигает такой величины, при которой открывается тиристор 13. Базовый ток транзистора 5, а затем и транзистора 6 стает равным нулю из-за отсечки тока стабилитрона-. ми 17 и 18, включенными в прямом направлении. Транзисторы 5 и 6 резко за крываются, ток в первичной обмотке 30 трансформатора 4.упадет до нуля,а ЭДС самбиндукции трансформируется и передается со вторичной обмотки 31 че:рез диод 27 и первичную обмотку 32 катушки зажигания на накопитель5 8552 ный конденсатор 2, который заряжает", ся до некоторого напряжения U.

Если в момент подачи напряжения питания контакты прерывателя 12 замкнуты, то до последующего их размыкания все конденсаторы, кроме 2, будут разряжены, тиристор 13 открыт, а транзисторы 5 и 6 закрыты.

После размыкания -контактов 12 откроется разрядный тиристор 3 и накопи-10 телыый конденсатор 2 разряжается через первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания, вызывая искру в свече.

За счет диода 28 в катушке 1 возникают затухающие ударные колебаниФ 15 в течение 1-2 периодов. По окончании колебательного процесса тиристор 3 закрывается, а на накопительном конденсаторе 2 возникает началь/ ное напряжение Uo 1см.фиг.2), 20 где U - напряжение на измерительном

7 резисторе. 7;

0 - напряжение на эииттере тран" зистора 6;

U — напряжение на накопитель 2 ном конденсаторе 2.

Положительный импульс, снимаемый с резистора 8, при возникновении колебательного процесса, закрывает тиристор 13, так как потенциал катода ти-ЗО ристора 13 стает более положительным относительно анода, и в цепи катода тиристора 13 возникает закрывающий его ток.

Коммутирующий транзисторный ключ 35 на транзисторах 5 и 6, вновь открывается, заряжая накопитель па конденсатор 2 до напряжения 01.

Коммутирующий конденсатор 19 инвертора 9 тем временем перезаряжается через резисторы 10 и 21 до напряжения источника 29 питания (падение напряжения на стабилитронах 17 и 18 и переходе база-эмиттер транзистора

5 не учитывается).

До повторного замыкания контактов прерывателя 12 конденсаторы 14 и 19 заряжены до напряжения источника 29 питания, накопительный конденсатор

2 до напряжения 0,, составной ком50 мутирующий транзистор 5 и 6 и тиристор 3 закрыты, а тиристор 13 открыт. . После замыкания контактов 12 левая по схеме обкладка коммутирующего

И конденсатора 19 оказывается замкнутой через диод 20 на общую шину 33, напряжение на аноде тиристора 13 кратковременно стает отрицательным, последний закрывается и составной коммутирующий транзисторный ключ на транзисторах 5 и 6, отрываясь, увели . чивает суммарное напряжение заряда на накопительном конденсаторе 2 до напряжения U>. Конденсатор 14 разряжается через резистор 15. Постоянная времени цепи разряда его устраняет срабатывание тиристора 3 от дребезга контактов 12.

Теперь, после очередного размыкания контактов прерывателя 12 и разряда накопительного конденсатора 2 на катушку 1:зажигания энергия искрообразования больше, так как накопительный конденсатор 2 заряжен до большего напряжения. В дальнейшем цикл работы повторяется, При двухразовом за период работы контактов прерывателя 12 срабагывании составного коммутирующего транзисторно" го ключа на транзисторах 5 и 6, в результате которого напряжение на накопительном конденсаторе 2 к моменту разряда его на катушку 1 зажигания возрастает до 0 фиг,2), можно уменьшить величину тока коммутации через составной коммутирующий транзнс" торный ключ на транзисторах 5 и 6 в сравнении с одноразовым .зарядом накопительного конденсатора 2, что улучшает режим его работы и увеличивает надежность работы всего устройства.

Величина тока спрямления тиристо ра 13 изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. В холодный период времени, когда горючая смесь в цилиндре плохо воспламеняется, энергия искрсабразования автоматически увеличивается за счет увеличения тока управления тиристора

13. При понижении температуры для открывания тиристора 13 потребуется большее падение напряжения на резисторе 7, что возможно при большей силе тока s цепи первичной обмотки 30 импульсного трансформатора 4. Так как в этом режиме сердечник импульсного трансформатора 4 еще не находится в области насыщения,, то амплитуда им-пульса самоиндукции увеличится и накопительный конденсатор 2 зарядится до большего напряжения. При повншении температуры окружающей среды происходит обратный процесс.

С увеличением частоты работы контактов прерывателя.12 электронная

855245 система зажигания может автоматически переходить иэ режима двухкратного saряда накопительного конденсатора 2 за период работы контактов 12 на однократный и наоборот, в зависимости от числа оборотов двигателя (см. кривые напряжения на фиг.2), что также облегчает режим работы составного коммутирующего транзисторного ключа иа транзистора 5 и 6, На фиг, 3 показан вариант схемы, в котором изображен дополнительный транзистор 34, уменьшающий влияние коммутирующего конденсатора 19, инвертора 9 на режим работы составного 15 коммутирующего ключа на транзисторах

5 и 6, причем эмиттер дополнительного транзистора 34 соединен непосредственно с анодом тиристора 13 инвертора 9, коллектор — к точке присоеди- 20 пения анода, а база соединена с коммутирующим конденсатором 19 и ограничительным резистором 35. В исходном состоянии транзистор 34 открыт.

При замыкании контактов 12 прерыва- 25 теля происходит перезаряд конденсатора 19, в результате которого на базе транзистора 34 возникает отрицательный импульс относительно его эмиттера. Транзистор 34 запирается и N кратковременно закрывает цепь анода тиристора 13, при этом обеспечивается закрывание тиристора 13, если он до этого момента был открыт. Отрицательный импульс, приложенный к . 35 закрытому переходу база-коллектор транзистора 34, не попадает в депь базы составного коммутирующего тран,зисторного ключа на транзисторах 5 и

6 и, если в этот момент через пере- 40 ход база-эмиттер транзистора 5 уже про л:-к л базовый ток, то он не сможет прерваться и изменить своей величины.

Цепь, состоящая из конденсатора

36 и соединенных последовательно с ним двух резисторов 37 и 38, к точке со: †;цинения которых подключен управляющий электрод тиристора 3 через диод 39, позволяет получить оптималь- so ную длительность индуктивной фазы искрового разряда за счет многократного открывания тириатора 3 и увеличения числа периодов колебательного процесса в первичной обмотке 32 ка- "3 тушки 1 зажигания. Увеличенйе длительности индуктивной фазы искрового разряда улучшает процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя и уменьшает процент содержания окиси углерода в отработанных газах.

С резисторов 37 и 38 снимается положительный импульс s момент запирания диода 28, образующийся после окончания первого периода колебательного процесса, и подается через диод 39 на управляющий электрод разрядного тиристора 3. После открывания тиристора 3 оставшийся после первого периода неизрасходованный заряд накопительного конденсатора 2 вновь поступает в первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания, вызывая продолжение колебательного процесса.

Опытный образец электронной систе-. мы зажигания прошел длительные испытания на автомобиле "Москвич-412". Система работала четко без.сбоев в диапазоне температур окружающей среды от о

-45 до + 60 С. Двигатель автомобиля успешно запускался и устойчиво работал на всех режимах. Максимально потребляемая мощность системы зажигания в пределах 30 Вт, минимально— на холостых оборотах двигателя менее

3,5 Вт.

Формула изобретения

1. Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая составной транзисторный ключ, в выходном каскаде которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и накопительный конденсатор подключена к первичной обмотке катушки зажигания, контакты прерывателя, подключенные Тс управляющему электроду разрядного тиристора через RC-цепочку и диод, причем разрядный тиристор подключен параллельно выходу выпрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены измерительными резисторами, включенными соответственно последовательно с коллектором и катодом, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, контакты прерывателя совместно с дополнительным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой, и коммутирующим конденсатором, включенным между его плечами, 9 85524 причем анод дополнительного тиристора соединен через стабнлитроны со входом составного транзисторного ключа, а катод и управляющий электрод— параллельно входу переменного резистора, выход которого подключен к точке соединения коллектора выходного .транзистора составного транзисторного ключа и катода разрядного тиристора.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю- 1ф щ а я с я тем, что последовательно с дополнительным тиристором несимметрич ного инвертора включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен

5 10 непосредственно с анодом дополнительного тиристора, база соединена с коммутирующим конденсатором н через ограничительный резистор со средней точкой активной нагрузки несимметричного инвертора, а коллектор с0 стабилитронами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 3617255, кл. 123-148 Е, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ó 56601.6, кл. F 02 P 3/04, опублик.

1977..