Способ получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К flATEHTY (И)Дополнительный к патенту (22) Заявлено 25.07,74(21)2045823/25-06 (23) Приоритет - (32) 27. 07. 73

Сева Соввтски»

Соцмалнстнчесюа

- Реснублнн (ii)919604 (51) М. Кл.

9аГааратееяыя квинтет

CCCP вв диан азабрвтеяяй в епрытяй

F 02 Р 3/08 (31) 11022/73 (33) Швейцария

У

Опубликовано 07. 04. 82. Бюллетень ¹13 (бЗ) УД< 621.43. ,044(086.8) Дата опубликования описания 07.04,82 (72) Автор изобретения

Иностранец

Гунтер Хартиг (фРГ) (71) заявитель (54) CllOC06 ПОЛУЧЕНИЯ ИИПУЛЬСОВ ЗАЖИГАНИЯ . ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

И СИСТЕМА -ДЛЯ ЕГО.ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам и устройствам получения импуль сов зажигания. двигателя внутреннего сгорания, а именно, к .способам и системам получения импульсов зажигания с помощью электронных полупроводниковых элементов.

Известен способ получения импульсов зажигания двигателя внутрен- него сгорания, при котором одновре- 10 менно или в короткой последователь" ности в разрядном устройстве вызывают разряд подключенного к разряднику источника электрической энергии емкостного характера и разряд подклю- 15 ченного к разряднику источника электрической энергии индуктивного характера, так что энергия для начала разряда в основном поступает от источника энергии емкостного характера, а энергия для поддержания искро.- ого разряда в основном- поступает от источника энергии индуктивного характера, причем разряд источников энергии в разряднике регулируется 25при помощи управляющего устройстаа таким образом, что начало разряда источников энергии вызывают пере- . ходом общего переключающего устройства в блокирующую фазу одновременно или со сдвигом во времени (1j .

Известны и системы для получения импульсов зажигания двигателя енутреннего сгорания, содержащие разрядное устройство, в котором одновременно или со сдвигом по времени иницииру" ется разряд через трансформатор зажигания от источника энергии ем" костного характера и источника энергии индуктивного характера, так что энергия для начала искры подается в основном от источника энергии ем" костного характера, а энергия для поддержания разряда в основном подается от источника энергии индуктивного характера, заряжающий транс+ форматор, имеющий по меньшей мере од. ну обмотку для зарядки источника энергии емкостного характера и по меньшей.мер одну обмотку, образу-

3 91960 ющую источник энергии имдуктйвного характера, причем имеется переключающее устройство в цепи первичной обмотки заряжающего трансформатора, управляющее устройство для переключающего устройства и управляющее устройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньшей мере одна обмотка, образующая источ" ник энергии индуктивного характера 10 на заряжающем трансформаторе и/Или трансформаторе зажигания, и управляющее устройство переключающего устройства, относящегося к обоим источникам энергии, связанное с уп-. равляющим устройством разрядного устройства для осуществления начала разряда источников энергии одновременно или со сдвигом по времени при переходе переключающего устройства в бло- 20 кирующую фазу tl) .

Недостатком укаэанных способов и систем для получения импулЬсов зажигания является нестабильность воспламенения, так как заряд источ- у ников разряда зависит от частоты вра. щения вала двигателя.

Цель изобретения - стабилизация воспламеняющей искры путем устрвнемия зависимых от частоты вращения 0 замедлений заряда источников разрядае

Поставленная цель достигается в способе тем, что оба источника энергии заряжают независимо один от другого при помощи общего переключающего устройства.

В системе для получения импульсов зажигания поставленная цель достигается тем, что источник эмер- 40 гии емкостного характера соединен непосредственно с заряжающей его обмоткой заряжающего трансформатора, а источник энергии индуктивного характера соединен с искровым про межутком непосредственно или через трансформатор зажигания.

На фиг. 1 изображен первый вариант исполнения предлагаемой системы „на фиг. 2 - графики напряже- 50 ний для пояснения работы схемы на фиг. I; на фиг. 3 - другой вариант исполнения системы; на фиг. 4 - третий вариант выполнения; на фиг.5четвертый вариант выполнения; на И фиг. 6 - пяты и вариант выполнения; на. фиг. 7 — шестой вариант выполнения; на фиг. 8 - седьмой вариант

4 ф выполнения; на фиг. 9 - график напряжений для пояснения работы схемы на фиг. 7; на фиг, 10- графики напряжений для поясмения работы схемы на фиг. 8; на фиг. 11- 14 -варианты исполнения системы; ма фиг.l5график напряжений для пояснения принципа работы электрической схемы ма фиг. 14; на фиг. 16- вариант схемы системы, работа которой аналогична схеме на.фиг. 14; на фиг. 17- 18 - взоианты исполнения схем системы.

Схема системы (фиг. 1) для получения импульсов зажигания содержит транзистор 1, включенный по схеме Дарлингтона, силовая часть которого включена в цепь первичной об

Г отки зарядного трансформатора 2.

На вход 3 транзистора 1 подаются сигналы 3, (фиг. 2). Вторичная обмотка 4 подключена к конденсатору

5. Ко входу 3 подключена схема 6 управления, соединенная с управляющим электродом тиристора 7. Трансформатор 8 зажигания соединен с искровым разрядником 9. Схема управ ления может выполняться в виде стабилитрона IO (фиг. 3) . Вместо тиристора 7 может быть применен динистор 11 (фиг. 4) . Трансформатор

2 может снабжаться дополнительной обмоткой 12 (фиг. 5), подключаемой через диод 13 к дополнительному конденсатору 14, включенмому в цепь вторичной обмотки 15 трансформатора 8 зажигания, содержащего первичную обмотку 16.

При включении транзистора 1 ко входу 3 в трансформаторе 2 создается магнитное поле, исчезающее при запирании транзистора 1 по входу 3.

При этом во вторичной обмотка 4 индуцируется напряжение, заряжающее конденсатор 5.

Во время заряда конденсатора 5 сумма эмергии магнитного поля в трансформаторе 2 и электрической энергии конденсатора 5 постоянна, причем энергия на конденсаторе увеличивается (фиг. 2, где 3 - ток на еходе 3; Е - магнитная энергия в трансформаторе 2; Е - электрическая энергия в конденсаторе 5).

В момент t транзистор 1 открывается, а в мЬмент t1 - запирается.

$919604 6

В момент t< энеРгиЯ электРичес- точку 22 запуская преобразователь кого поля конденсатора 5 равна энер- 19. Кондейсатор 30 заряжается отригии магнитного поля трансформатора 2. цательным потенциалом и не позволяет

Если в момент времени t через, преобразователю 19 самопроизвольно схему 6 управления отпирается ти-, $ включаться. Диод 31 служит для разристор 7, через который обмотка 16 . ряда конденсатора 26 при замкнутом трансформатора 8 зажигания соедине- прерывателе 23. на со вторичной обмоткой 4 зарядно- Система на фиг. 7 работает следуго трансформатора 2 и с конденсато- ющим образом. ром 5, последний мгновенно разряжа- 1в Иагнитное поле создаваемое при ется на обмотку 16, что вызывает замыкании прерывателя 23 в трансбыстрое нарастание напряжения на Форматоре 2, исчезает по истечении разряднике 9 и его пробой. заданного времени, зависящего, в

Энергия в разряднике 9, необходи- основном, от габаритов трансформатомая для существования длительного 1$ ра 2, а также конденсатора 30. разряда, поступает от обмотки 4 непо- При этом напряжение образуется средственно. Путем изменения време- не только на обмотке 4, но и в оо и в до" ни t - t (фиг. 2) можно изменять полнительной обмотке 12, имеющей соотношение емкостного разряда и ин- большое число витков. Конденсатор дуктивного разряда. ю 14 заряжается йримерно до 4 кВ и егс

На фиг. 3 отпирание тиристора 7 энергия выделяется в разряднике 9 осуществляется в момент пробоя ста- после его пробоя. Разряд носит затяжной индуктивный характер из-ае

В примере на фиг. 4 в качестве большой индуктивности обмотки 15 накопителя энергии используется, rlo- 2$ трансформатора 8. мимо зарядного трансформатора 2 об» мотка 16.

На фиг. 9 показаны соотношения напряжений на обмотке 12 (Ц и на а фиг. 5 в цепь вторичной об- Разряднике 9 (U>). В момент времени мотки 15 включен дополнительный кон- tz пРеРыватель 23 РаэмыкаетсЯ, тиРис30

1денсатор 14, заряжаемый до 1-2 кВ от тор 7 отпирается и в это время к Раздополнительной обмотки 12; что позво- Рядн"ê"ó 9 прикладывается кру ой имляет увеличивать энергию и длитель- пУльс высокого напРЯжениЯ Ц, зажиность разряда.. гающий искровой Разряд. ОдновременВариантам системы на фиг.. 7 и 8 но, вследствие включения преобразоприсуще наличие диодов 17 и 18, З$ вателя 19, в момент времени t, имепреобраэователя 19 и генератора 20 ет место отрицательный скачок напряимпульсое (последние на фиг. 8 не жения, не оказывающий никакого дейпокаэаны). ствия иэ-эа диодов 17 и 13. Это отПреобразователь 19 содержит мощ- рицательное напряжение. U у об40

А ный транзистор l, обмотку 21 обрат- мотки 12 существует до тех пор, помой связи, подключенную одним кон- ка трансформатор 2 не достигнет нацом к базе транзистора 1, а дру- сыщения1 вследствие чего транэис гим концом к точке 22. тор 1 блокируется в момент времени

Управление системой осуществля- t„. Разность между t и t> опредеется от генератора 20 импульсов C $ ляется габаритами трансформатора 2, 4$ прерывателем 23, который может быть сопротивлением обмотки 21 и величизаменен также и электронным клю- ной конденсатора 30 ° Эта разность чом. во.времени выбрана такой, чтобы она

Через добавочное сопротивление .превышала продолжительность горе24 прерыватель 23 получает полови- $ ния Т искрового разряда, причем тельное смещение от источника (U ) . последняя определяется постоянной напряжения, так что при размыкании ., времени, зависящей от дополнительпрерывателя 23 и в точке 25 происхо- . ного конденсатора 14 и его заряддит скачок напряжения на величину- ного напряжения, а также индуктивUg. Этот скачок передается конден- $$ ности вторичной обмотки 15. Если в сатору 26 и на управляющий электрод таком случае транзистор l блокирует тиристора 7 через резистор 27, а в момент времени g, то вследствие также через диод 28 и резистор 29 в исчезновения магнитного поля в заS

?О

30

У 91 рядном трансформаторе 2 возникает импульс напряжения О (фиг. 9) продолжительностью tz- t„, заряжающий конденсаторы 5 и 14, так что в следующий момент времени t, когда замкнутый за это время прерыватель 23 снова размыкается, может произойти новое зажигание искры.

Схема (фиг. 8) отличается от схемы (фиг. 7) тем, что диод 13 и диод 18 имеют разные направления включения и отсутствует конденсатор 14, а также изменено направление намотки обмотки 15 так, что она противоположна обмотке 16.

Вариант исполнения системы (фиг.8) упрощен в сравнении с фиг. 7, так как обмотка 4 одновременно выполняет функцию обмотки 12. В этом ва- . рианте (фиг. 8) коэффициент трансформации напряжения трансформатора

2 необходимо выбирать таким, чтобы при запирании транзистора 1 в обмотке 4 наводилось напряжение, дос " таточное для пробоя разрядника 9.

При. этом конденсатор 5 должен быть таким, чтобы он заряжался до напряжения 400 В, достаточного для иск-. рообразования.

Ка фиг. 1О приведены диаграммы напряжения на обмотке 4 (g) при холостом ходе трансформатора 2, нап" ряжения на обмотке 4 под нагрузкой (Q) и напряжения на разряднике 9 ().

В момент времени t включается преобразователь 19 образуется под жигающее напряжение I.I> (около 25 кВ).

Одновременно образующееся в обмотке

4 напряжение поддерживает .горение искры в разряднике 9 через диод. 18.

При выключении преобразователя 19 в момент t> возникает импульс ц заряжающий конденсатор 5 до напряжения U, которое в момент t5, достигает 500 В. При повторном включении преобразователя 19 этот цикл повторяется.

Преимущество системы на фиг. 8 по сравнению с фиг. 7 в том, что она обеспечивает большую продолжительность горения при неизбежном напряжении горения в течение всей фазы включения (от t> до сэ).

Системы на фиг. 11 и 12 отличаются от систем на фиг. 7 и 8 соответственно тем, что управление транзистором 1 и тиристором 7 осуществляется одновременно по одному и тому

9604,8 же проводу, например, вычислитель« ной машиной. В этих схемах выключение преобразователя 19 или первичной обмотки трансформатора 2 может быть произведено сразу же по затухании искрового разряда, так как зарядный импульс в момент t> или t образует-. ся только при переходе трансформато-. ра 2 в насыщение. Этим время включения первичной обмотки трансформатора 2 сокращается до минимума и снижается потребление энергии систеиой.

Перемычка В может быть заменена реле времени, чем осуществляется задержка искры относительно момента включения трансформатора 2.

У варианта (фиг. 11) можно осу" ществить зажигание искры в любой точке между двумя соседними импульсами и

Система фиг. 13 отличается от фиг. 8 или 12 тем, что .заряд конденсатора 5 происходит во время фазы включения трансформатора 2, а зажигание искры в разряднике 9 в фазе выключения трансформатора 2.

Пример исполнения системы фиг. 14 представляет собой комбинацию из схем фиг. 7 и 8 по исполнению вторичной цепи трансформатора 2, à первич« ная цепь трансформатора 2 представляет собой транзистор 1 с отрицательной обратной связью по току, уп» равляемый от прерывателя 32.

Диаграммы напряжений на фиг. 15 поясняют работу систем на фиг. 13и 14, где Ц,- напряжение на обмотке 4; g» - напряжение на конденсаторе 5; О - напряжение на конден" саторе 14; 0а - напряжение на раз ряднике 9.

При размыкании контактов прерывателя 32 6тпирается тиристор 7 в момент и, напряжение Uz переходит от значения 1-2 кВ до величины 25 кВ. Одновременно при этом конденсатор 5 разряжается .(Ц Д.

Пунктирная характеристика 0щ ука50 . зывает иа то, как произошла бы разрядка конденсатора 14 при отсутствии диода 33, а сплошная кривая представляет действительную характеристику разряда конденсатора 14. Из графиков видно, что увели» . чивается длина "хвоста" искры и (4wr. 15). Поскольку при возникновении импульса и блокировки (фиг. 15), появляющегося при размыкании преры919604

9 вателя 32 в момент t, происходит повторная зарядка обоих конденса- .

- торов 5 и 14, напряжение U возрастает до значения, например, -1--2.кВ, необходимо, чтобы напряжение UzÄ в момент времени t перед появлением импульса блокировки спало до нуля или имело небольшое значение, чтобы прекратилась искра, а энергия блокировочного импуяьса и поступала в конденсаторы 5 и 14 для нового искрового разряда в мбмент времени ь.

Это достигается тем, что прерыватель 32 остается разомкнутым дольше, чем необходимо для насыщения трансформатора 2.

Вариант системы фиг. 14 отличает. ся тем преимуществом, что требуется только одна обмотка 4.

Принцип работы схемы такой же, 20 как у схемы на Фиг. 14, с теми же параметрами катушек.

Система на фиг. 16 работает следующим образом. В фазе блокировки преобразователя точка 34 положительна, а точка

35 отрицательна. В течение этой фазы конденсаторы 5 и 14 заряжаются через диоды 17 и 13. Зажигание иск- . ры происходит в момент с 0 (фиг.15) 30 или соответственно в tä, когда. включается первичный ток в трансформаторе 2 или сразу после. этого.

При включении в трансформаторе 2 первичного тока точка 34 становится 33 отрицательной, а точка 35 - положительной. При этом ток проходит от обмотки 4 через диоды 31 и 33 во вторичную обмотку 15 трансформатора

8 и в разряднике 9.

Вариант системы на фиг. 17 по . принципу действия соответствует варианту, изображенному на фиг. 13, за ,исключением того, что требуется всеГО лишь Один трднсформатОр 2 Явля 43 ющийся одновременно трансформатором зарядки и зажигания. Коэффициент трансформации трансформатора 2 равен 50 или 100.

1. Способ получения импульсов зажи гания двигателя внутреннего сгорания, при котором одновременно или в короткой последовательности в раз рядном устройстве вызывают разряд подключенного к разряднику источника электрической энергии емкостного характера и разряд подключенного к разряднику источника электрической энергии индуктивного характера, так что энергия для начала разряда в основном поступает от источника энергии емкостного характера, а энергия для поддержания искрового разряда в основном поступает от источника энергии индуктивного характера, причем разряд источников энергии в разряднике регулируют при помощи управляющего устройства таким об-. разом, что начало разряда источни ков энергии вызывают переходом о6щего переключающего устройства в блокирующую фазу одновременно или со сдвигом во времени, о т л и ч а Ишийся тем, что, с целью стабили" зации воспламеняющей искры путем устранения зависимых от частоты вращения замедлений заряда источников раз ряда, оба источника энергии заряжают независимо один от другого при помощи общего переключающего уст ройства.

2. Система для получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая разрядное устройство, в котором одновременно или со сдвигом по времени инициируется разряд через трансформатор зажигания от источника энергии емкостного характера и источника энерКонденсатор 5 может разряжаться через тиристор 7 и первичную обмотку трансформатора 2. В этом случае во вторичной обмотке 4 образуется крутой отрицательный импульс напряжения, вызывающий искры в разряд« нике 9. Энергия ддя "хвоста" искры сообщается в разрядник 9 за счет исчезающего магнитного поля трансформатора 2. При включении тока в первичной обмотке трансофрматора 2 конденсатор 5 заряжается от обмотки 4 через диод 17, который является высоковольным.

На фиг. 18 изображен вариант исполнения системы для .раздельного важи гания двух искровых разрядников, со-.; . ответствующий по принципу работы варианту фиг. 8.

Однако к источникам энергии индуктивного и емкостного характера подключено по дополнительному тиристору 36 и 37 и по трансформатору 38 и .39 зажигания.

Формула изобретения

04 1ф ройство neреключающего устройства, относящегося к обоим источникам энергии, связанное с управляющим устройством разрядного устройства для осуществления начала -разряда источников энергии одновременно или со сдвигом по времени при переходе переключающего устройства в блокирующую фазу, о.т л и ч а ю щ а я с я тем, что источник энергии емкостного характера соединен непосредственно с заряжающей его обмоткой заряжающего трансформатора, а источник энергии индуктивного характера соединен с искровым промежутком - непосредственно или. через трансформатор зажигания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глезер Г. Н. и др., Автомобильные электронные системы зажигания. И., "Иашиностроение", 1967.

1Ч 9196 гии индуктивного характера, так что энергия для начала иСкры подается в основном от источника энергии емкостного характера, а энергия для поддержания разряда в основном. подается от источника энергии индуктивного характера, заряжающий трансформатор", ) Ф имеющии по меньшед мере одну обмотку для зарядки . источника энергии емкостного характера и по меньшей -мере 0 рдну обмотку, образующую источник энергии индуктивного характера, причем имеется переключающее устройство в цепи первичной обмотки заряжающего трансформатора, управляющее уст 1 ройство для переключающего устройства и управляющее устройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньшей мере одна обмотка, образующая источник энергии 20 индуктивного характера яа заряжающем трансформаторе и/или трансформаторе зажигания, и управляющее уст919604

Составитель А. Старостин

Редактор fl. Макаревич Техред И. Рейвес КорректорВ Бутяга

Заказ 2190/45 Тираж 548 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35,. Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4