Транзисторная система зажигания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („)900047

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.05.80 (21) 2931645/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

F02 P 3/04

Гееударстееенме кемлтет (53) УДК 621.43. .044 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.82 ле делам еэебретений и открытий (72) Автор изобретели я

А. Л. Шпади

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относится к автомобильному электрооборудованию, в частности к полупроводниковым системам зажигания карбюраторных двигателей.

Известны многоискровые системы зажигания, обеспечивающие в режиме пуска хо-. лодного двигателя непрерывную подачу на свечи зажигания высоковольтных импульсов в период разомкнутого состояния контактов прерывателя, что существенно увеличивает энергию искрообразования в цилиндрах двигателя и облегчает его запуск (1).

Однако непрерывная подача искр после прохождения верхней мертвой точки и воспламенения горючей смеси снижает экономичность таких систем и делает их не без опасными при контроле и регулировке момента зажигания двигателя.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является транзисторная система зажигания «Бош», устанавливаемая на различных автомобилях фирмы «Даймлер-Бенц».

В этой системе используется мощный составной п-р-и транзистор, управляемый промежуточным р-п-р транзистором, кото2 рый изменяет полярность импульсов тока от контакта прерывателя и обеспечивает надежное индуцирование импульса высокого напряжения даже при кратковременном замыкании контакта прерывателя, обусловленного его люфтом и дребезгом.

При этом уменьшается электро-эрозионный износ контакта прерывателя и обеспечивается его самоочищение за счет его разгрузки от экстратоков катушки зажигания (2) .

Однако и эта система имеет довольно сложную конструкцию и только одноимпульсный режим зажигания, что затрудняет ее применение в современных двигателях с бесконтактными датчиками момента

15 зажигания.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков, то есть расширение функциональных возможностей транзисторной системы зажигания путем реализации всех необходимых режимов зажигания при одновременном упрощении конструкции и контроля за работой двигателя и системы зажигания.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторной системе зажигания, содер900047 жащей распределитель со свечами зажигания, подключенный к высоковольтному выводу катушки зажигания, из которой вывод низкого напряжения через вариатор и замок зажигания соединен с аккумуляторной батареей, а общий вывод зашунтирован защитным конденсатором и соединен с коллектором мощного ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с массой, а база — с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора противоположной проводимости, управляемого по цепи базы контактами прерывателя, между базой промежуточного транзистора и контактами прерывателя включен эмиттерный переход транзистора положительной обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор, индикатор тахометра и одну из клемм галетного переключателя режимов зажигания связан с коллектором ключевого транзистора, а через дозирующее сопротивление и вторую клемму галетного переключателя режимов связан с эмиттерными цепями транзистора обратной связи или промежуточного транзистора с контрольной лампочкой, подключенной к выводу низкого напряжения катушки зажигания.

Кроме того, с целью повышения надежности, вместо контактов прерывателя включен биморфный пьезоэлектрический датчик момента зажигания, установленный на упругой пластинчатой консоли, у которой один конец касается выступов кулачка прерывателя, а второй вместе с одним из выводов пьезоэлемента закреплен на массе.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема транзисторной системы зажигания; на фиг. 2 — конструкция и установка пьезоэлектрического датчика момента зажигания; на фиг. 3 — эпюры тока и напряжения на коллекторе ключевого транзистора.

Система зажигания содержит все элементы обычной контактной системы зажигания (фиг. 1), т. е. аккумуляторную батарею 1, замок 2 зажигания, вариатор 3 из добавочного сопротивления и дополнительного контакта реле 4 стартера, катушку 5 зажигания, защитный конденсатор 6 и распределитель 7 зажигания с контактами прерывателя 8 и свечами 9. При помощи разьема 10 эта электромеханическая часть схемы соединяется с электронным блоком, состоящим из мощного ключевого транзистора 11, эмиттер которого -соединен через разъем 10 с массой, а база связана с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора 12 противоположной проводимости с контрольной лампой 13, включенной между его эмиттером и низковольтной клеммой разъема 10.

База промежуточного транзистора 12 соединена с базой транзистора 14 положительной обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор 15 связан с выходом индикатора тахометра 16

5 о

1$

25 зо

4$

so

5$ и двухгалетным переключателем 17 режимов на пять положений. В качестве индикатора тахометра 16 может использоваться любой миллиамперметр переменного тока, например магнитоэлектрический прибор с диодным выпрямителем. При этом вторая галета переключателя 17 режимов зажигания связана с дозирующим резистором 18, а его контакты подключены к.соответствующим узловым точкам электронного блока.

При определенном положении переключателя 17 режимов зажигания, вместо контактного прерывателя 8 может использоваться пьезоэлектрический датчик момента зажигания (фиг. 2), установленный на упругой пластинчатой консоли 19, у которой один конец касается выступов кулачка 20 распределителя 17 зажигания, а второй закреплен на массе с одним из выводов биморфного пьезоэлемента 21, подключенного вторым своим выводом к разъему 10.

В зависимости от положения переключателя 17 предлагаемая система может работать в одном из следующих пяти режимов зажигания;

I — обычное одноимпульсное зажигание;

I I — электронное одноимпульсное зажигание;

II I — электронное многоимпульсное зажигание;

IУ вЂ” электронное числоимпульсное зажигание.

У вЂ” электронное кодоимпульсное зажигание.

Наиболее сложным является кодоимпульсный режим работы У. В этом режиме при замкнутом контакте прерывателя 8 ключевой транзистор 11 полностью открыт, пропуская максимальный первичный ток J, так как через его базу проходит отпирающий ток коллектора промежуточного транзистора 12, идущий от плюса аккумуляторной батареи 1 через вариатор 3 и реле 4, низковольтную клемму разъема 10 и контрольную лампочку 13. Более слабый отпирающий ток базы этого транзистора проходит через эмиттерный переход транзистора 14 обратной связи и через контакты прерывателя замыкается на массу. При этом дозирующий конденсатор 15 полностью разряжен, так как его обкладки через открытые коллекторные переходы ключевого транзистора ll и транзистора 14 обратной связи зашунтированы на массу. В момент размыкания tp контактов прерывателя 8 отпирающий ток исчезает, что сопровождается форсированным запиранием всех транзисторов и форсированием на катушке 5 зажигания высоковольтного импульса напряжения, который через распределитель 7 зажигания подается к соответствующей свече 9. Причем кратковременное замыкание контактов прерывателя 8, обусловленное паразитным люфтом или дребезгом его подвижного контакта, не может нарушить

900047 процесс индуцирования высокого напряжения на коллекторе ключевого транзистора 11, так как кратковременное прохождение отпирающего тока через эмиттерный переход транзистора 14 обратной связи сопровождается открытием его коллекторного перехода с прохождением высоковольтного запирающего импульса U с коллектора ключевого транзистора 11 на базу промежуточного транзистора 12, который нейтрализует эффективность отпирающего импульса.

При этом индуцированный импульс U используется для создания небольшого, но

1О мощного импульса тока, обеспечивающего самоочищение контактов прерывателя, который через дозирующий резистор 18 подается непосредственно на контакты прерывателя 8, разрушая высокоомные пленки, загрязняющие их рабочие поверхности.

После окончания процесса индуцирования высоковольтного напряЖения Ц„начинается процесс формирования импульса первичного тока 3 за счет наличия в схеме положительной обратной связи, обеспечивающей прохождение отпирающего тока ключевого транзистора 11 не через контакты прерывателя 8, а через разряженный дозирующий конденсатор 15, индикатор тахометра и коллекторный переход транзистора обратной связи 14, смещенный в прямом направлении. Наростание импульса первичного тока 3 будет происходить до тех пор, пока ключевой транзистор 11 не перейдет из ключевого режима в активную 30 область, обусловленную уменьшением отпирающего тока базы промежуточного транзистора 12, который падает по мере заряда дозирующего конденсатора 15. При этом в схеме возникает новый лавинообразный процесс форсированного запирания всех транзисторов, и в катушке зажигания индуцируется новый высоковольтный импульс напряжения, амплитуда которого уже несколько меньше первоначального U ä. Аналогичным образом генерируются и другие высоковольтные импульсы кодоимпульсной серии с уменьшающейся амплитудой коллекторного напряжения U ключевого транзистора 11, пока дозирующий конденсатор 15 не зарядится до запирающего напряжения полностью срывающего генерацию в схеме, 45 которая переходит в ждущий режим при запертом состоянии всех транзисторов (фиг. 3), продолжающейся до следующего момента замыкания контактов прерывателя, когда первичный ток J вновь достигнет своего максимального значения J

Таким образом при каждом такте размыкания контактов прерывателя 8 предлагаемая система генерирует серию импульсов с повышающейся частотой и уменьшающейся амплитудой, определяемых парамет- рами дозирующей RC-цепочки (15 и 18), что обеспечивает эффективный поджиг даже обедненной горючей смеси при минимальном расходе электроэнергии аккумудяторной батареи 1.

Одновременно система позволяет осуществлять контроль замкнутого состояния контактов прерывателя по горению контрольной лампочки 13, что необходимо при установке правильного момента зажигания и зазоров контактов прерывателя. Тогда как наличие индикатора тахометра 16 обеспечивает контроль за оборотами двигателя, так как через цепь индикатора прямо пропорционален величине запирающего напряжения дозирующего конденсатора 15, его емкости и частоте вращения кулачка прерывателя 8.

Числоимпульсный режим зажигания отличается только тем, что в соответствующем положении переключателя 17 дозирующий резистор 18 соединяется не с прерывателем, а с низковольтным выводом катушки 5 зажигания, что резко сокращает время саморазряда дозирующего конденсатора

15 и обеспечивает практически постоянную амплитуду высоковольтных импульсов зажигания.

При многоимпульсном режиме дозирующий резистор 18 через переключатель 17 режимов замыкается на общую шину, обеспечивая тем самым непрерывный перезаряд дозирующего конденсатора 15 и генерацию низкочастотных импульсов высокого напряжения в течении всего времени разомкнутого состояния контактов прерывателя 8.

Этот режим может использоваться не только для пуска холодного двигателя, но и для калибровки указателя тахометра 16, так как частота генерации постоянна и слабо зависит от величины питающего напряжения U-аккумуляторной батареи.

При электронном одноимпульсном режиме зажигания переключатель 17 отключает тахометр и подключает дозирующий резистор 18 к коллектору ключевого транзистора 11, что переводит систему в ждущий режим при открытом состоянии всех транзисторов, поскольку отпирающий ток проходит в этом случае не через прерыватель 8 или дозирующий конденсатор 15, а непосредственно через дозирующий резистор 18, что обеспечивает совместную работу системы с пьезоэлектрическим датчиком момента зажигания (фиг. 2) который может подключаться к разъему 10 вместо контакта прерывателя 8. Тогда в момент соскальзывания упругой консоли 19 с очередного выступа кулачка 20 распределителя 7 зажигания она начинает совершать затухающие свободные колебания, которые наводят в биморфном пьезоэлементе 21 короткий импульс переменного напряжения, запирающий промежуточный транзистор 12 и выводящий систему в режим генерации высоковольтного импульса зажигания.

Электронный одноимпульсный режим может быть реализован и с обычным контакт900047

Формула изобретения

Фиг.1 ным прерывателем, если обе клеммы переключателя 17 будут свободны. При этом обратная связь в системе разрывается и она работает просто как транзисторный прерыватель первичного тока катушки за- жигания.

И, наконец, в первом положении пере-ключателя 17 режимов схема работает как обычная контактная система зажигания, поскольку ключевой транзистор 11 оказывается зашунтированным контактами прерывателя 8, а дозирующий резистор 18 подсоединяется к контрольной лампочке 13, что вызывает уменьшение открывающего тока ключевого транзистора и выводит его из режима насыщения, ускоряя тем самым процесс его запирания при размыкании контактов прерывателя 8. Отпирающий ток при этом проходит полчостью через контрольную лампочку 13, которая может использоваться для контроля работы системы и регулировки положения контактов прерывателя 8.

Таким образом, предлагаемая система реализует все необходимые для практики режимы зажигания при минимально возможном количестве деталей, что упрощает ее использование в качестве автономной тахометрической приставки ко всем существующим двигателям с батарейным зажиганием и отопительными установками, поджиг которых может осуществляться этой же приставкой в режим многоимпульсного зажигания без подключения прерывателя, распределителя и других элементов, необходимых для работы двигателя.

1. Транзисторная система зажигания, содержащая распределитель со свечами зажигания, подключенный к высоковольтному выводу катушки зажигания, у которой вывод низкого напряжения через вариатор и замок зажигания соединен с аккумуляторной батареей, а общий вывод зашунтирован защитным конденсатором и соединен с коллектором мощного ключевого транзистора, эмиттер которого соединен с массой, а база — с коллектором промежуточного инвертирующего транзистора противоположной проводимости, управляемого по цепи базы контактами прерывателя, отли 0 чающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, упрощения конструкции, контроля и применения, между базой промежуточного транзистора и контактами прерывателя включен эмиттерный переход транзистора положительной обратной связи, коллектор которого через дозирующий конденсатор, индикатор тахометра и одну из клемм галетного переключателя режимов зажигания связан с коллектором ключевого транзистора, а через дозирующее сопротивление и вторую клемму галетного переключателя режимов связан с эмиттерными цепями транзистора обратной связи или промежуточного транзистора с контрольной лампочкой, подключенной к выводу низкого напряжения катушки за25

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, вместо контактов прерывателя включен биморфный пьезоэлектрический датчик момента зажигания, установленный на упругой плас30 тинчатой консоли, у которой один конец касается выступов кулачка прерывателя, а второй вместе с одним из выводов пьезоэлемента закреплен на массе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 481710, кл. F 02 P 3/04, 1975.

2. Буна Бела. Электроника в автомобиле. «Транспорт», 1979, с. 47 — 48.

900047

Составитель A. Борзиков

Редактор Л. Гратилло Техред A. Бойкас Корректор С. Шомак

Заказ 12147 54 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4