MXPA01008513A - Sistema de encendido para un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Un sistema de encendido para un motor de combustion interna que tiene un transformador con un devanado primario y un segundo devanado adaptado para conectarse a una bujia del motor de combustion interna, y un controlador interconectado al transformador para activar y desactivar la salida del transformador. El transformador sirve para producir una salida desde el devanado secundario que tiene una frecuencia de entre 1KHz y 100KHz y un voltaje de al menos 20 Kilovoltios. En particular, el transformador produce una salida de una corriente alterna la cual tiene una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios. Un regulador de voltaje se conecta a la energia de alimentacion y al transformador para proporcionar una entrada de voltaje de DC constante al transformador. El transformador produce energia de wataje constante desde la salida del devanado secundario durante la activacion por medio del controlador. El controlador se conecta a la bujia y al controlador para producir un arco de duracion controlable a traves del electrodo de la bujia. Esta duracion se selecciona de entre 0.5 milisegundos y 4.0 milisegundos. Una bateria es la fuente de alimentacion la cual se conecta al devanado primario del transformador. Esta bateria produce un voltaje variable de entre 5 y 15 voltios.

Description

SISTEMA DE ENCENDIDO PARA UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a motores de combustión interna. Más particularmente, la presente invención se refiere a aparatos de encendido eléctrico los cuales se usan para el encendido del combustible dentro del motor de combustión interna. Más particularmente, la presente invención se refiere a bobinas de encendido que aplican una corriente AC (siglas en inglés) para el encendido de la bujía dentro del motor de combustión interna.

ANTECEDENTE DEL ARTE La mayoría de los motores de combustión interna tienen algún tipo de circuito del encendido para generar una chispa en el cilindro. La chispa causa combustión del combustible en el cilindro para impulsar el pistón y el cigüeñal anexo.

Típicamente, el motor incluye una pluralidad de imanes permanentes montados en el- volante del motor y una bobina de carga montada en el cárter del motor en la vecindad del volante. Como el volante gira, los imanes pasan a la bobina de carga. Así, se genera un voltaje en la bobina de carga y este voltaje se usa para cargar un capacitor de alto voltaje. La carga de alto voltaje en el capacitor se escapa a la bobina de encendido por vía de un circuito de disparo para causar un REF: 132267 alto voltaje, la chispa eléctrica de duración corta cruza la distancia disruptiva de la bujía y enciende el combustible en el cilindro. Este tipo de encendido se llama encendido de descarga capacitiva. Durante años, el diseño de motores de combustión interna recíprocos estándar que usan bujías y bobinas de encendido para iniciar la combustión, han utilizado formas de cámaras de combustión y colocación de bujías que se influenciaron fuertemente por la necesidad de iniciar la combustión con seguridad usando sólo una simple chispa de corta duración de intensidad relativamente baja. Sin embargo, en años recientes, se ha puesto mayor énfasis en la eficiencia del combustible, la integridad de combustión, la limpieza del escape y variabilidad reducida en la combustión ciclo a ciclo. Este énfasis ha indicado que debe modificarse la forma de la cámara de combustión y cambiarse la relación de la mezcla combustible-aire. En algunos casos, se ha usado un procedimiento que introduce deliberadamente fuertes turbulencias o un flujo rotatorio a la mezcla combustible-aire en el área donde se colocan los electrodos de las bujías. A menudo esto causa una interrupción o "extinción" del arco. Esto ha puesto demandas incrementadas sobre la eficacia de los procesos de iniciación de la combustión. Se ha encontrado altamente preferible, en tales aplicaciones, tener un arco disponible que podría sostenerse por mucho de 4 a 5 milisegundos. Los esfuerzos para efectuar esta idea han resultado en varias innovaciones identificadas en varias patentes . Por ejemplo, la Patente U.S. No. 5,806,504, publicada en septiembre 15 de 1998 por French et al., indica un circuito del encendido para un motor de combustión interna en el cual el circuito del encendido incluye un transformador que tiene un devanado secundario para generar una chispa y que tiene un primer y segundo devanados primarios. Se conecta un capacitor al primer devanado primario para proporcionar un voltaje de descarga capacitiva de alta energía al transformador. Se conecta un generador de voltaje al segundo devanado primario para generar un voltaje de corriente alterna. Se conecta un circuito de control al capacitor y al generador de voltaje para proporcionar señales de control para descargar el voltaje de descarga capacitiva de alta energía al primer devanado primario y para proporcionar señales de control al generador de voltaje para generar un voltaje de corriente alterna. La Patente U.S. No. 4,998,526, publicada en marzo 12 de 1991 por K. P. Gokhale indica un sistema de encendido de corriente alterna. Este sistema aplica corriente alterna a los electrodos de una bujía para mantener un arco en los electrodos durante un período de tiempo deseado. Puede variarse la amplitud de la corriente de arco. La corriente alterna se desarrolla por un inversor de DC a AC (siglas en inglés) que incluye un transformador que tiene una derivación central primaria y una secundaria que se conecta a la bujía. Se inicia un arco en la bujía para descargar un capacitor a una de las porciones de devanado en la derivación central primaria. Alternativamente, la energía almacenada en una bobina de reactancia podría suministrarse a una porción de devanado primario para iniciar un arco. El sistema de encendido se energiza por una fuente de corriente controlada que recibe potencia de entrada desde una fuente de voltaje directa, tal como una batería en el vehículo motorizado. En cada una de estas patentes anteriores, los dispositivos usan mecanismos dobles en los cuales se anexa una descarga de energía alta con un mecanismo que extiende la energía baja. Sin embargo, el método de extender el arco, presenta problemas para el usuario final. Primero, el mecanismo es, por naturaleza, complejo electrónicamente en que deben presentarse mecanismos de control múltiple ya sea en la forma de dos mecanismos de arco separados o por un mecanismo de arco y varios conductores electrónicos especializados. En segundo lugar, no se presenta un método para sostener automáticamente el arco bajo una condición de interrupciones repetidas. Adicionalmente, estos mecanismos no se proporcionan necesariamente por una unidad de bloque funcional única de masa baja y tamaño reducido el cual contenga dentr^p todas las funciones necesarias. Es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que incluya un transformador que sea de un tamaño suficientemente reducido para montarse directamente en la bujía. Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que permita blindar la radio frecuencia simple para prevenir interferencia de radio frecuencia en el sistema eléctrico del vehículo. Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que transmita ataje constante a través del tiempo de quemado total. Es aún un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que mejore la capacidad para encender el combustible frío en el arranque. Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que transmita corriente alterna a la bujía para reducir grandemente la erosión de la distancia disruptiva de la bujía. Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que proporcione una duración de arco ajustable en el electrodo de la bujía. Es aún un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que pueda usarse consistente y efectivamente con voltaje de entrada variable desde la batería del vehículo. Es aún un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que incluya medios para detectar el voltaje y la corriente en una salida del módulo de encendido con el propósito de valorar las condiciones dentro del cilindro. Es aun un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de encendido que sea fácil de usar, fácil de manufacturar y relativamente barato. Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de una lectura de la especificación y reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es un sistema de encendido para un motor de combustión interna que comprende un transformador (medio de transformación) que tiene un devanado primario adaptado para conectarse a una energía de alimentación y que tiene un devanado secundario adaptado para conectarse a una bujía. El transformador sirve para producir una salida desde el devanado secundario que tiene una frecuencia de entre 1 KHz y 100 KHz y un voltaje de al menos 20 kilovoltios. Un controlador se conecta al transformador para activar y desactivar la salida del transformador con respecto al ciclo de combustión. El transformador sirve para producir la salida que tiene una corriente alterna con una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios. Un regulador de voltaje se conecta a la fuente de alimentación y al transformador para proporcionar una entrada de voltaje de DC constante al transformador. El transformador produce energía de wataje constante desde la salida del devanado secundario durante la activación por medio del controlador. Se conecta el controlador al transformador para permitir al transformador producir un arco de duración controlable a través del electrodo de la bujía. Idealmente, esta duración puede seleccionarse de entre 0.5 milisegundos y 4 milisegundos . Se conecta una batería al devanado primario del transformador. La batería produce un voltaje variable de entre 5 y 15 voltios.

En la presente invención, el devanado secundario incluye un devanado de salida secundaria que tiene un conector que se extiende desde el mismo. Este devanado de salida secundaria tiene un detector de corriente anexo al mismo y conectado al controlador para detectar corriente a través del devanado de salida secundaria. Se conecta un devanado de detección secundaria al controlador para detectar un voltaje de la salida del transformador. El transformador incluye un inversor para convertir la salida a una corriente alterna. En la presente invención, el inversor específico que se usa es un oscilador Royer inversor alimentado por corriente conectado al devanado primario del transformador.

El regulador de voltaje en la presente invención incluye un circuito integrado regulador de conmutación conectado a una bobina de reactancia de almacenamiento de energía y a un transistor de conmutación. El circuito integrado regulador de conmutación recibe un voltaje variable desde la fuente de alimentación. El circuito integrado regulador de conmutación pasa un voltaje fijo de entre 5 y 50 voltios al transformador. Se conecta una entrada de voltaje al circuito integrado regulador de conmutación para reducir el voltaje fijo con un voltaje positivo proporcional. En la modalidad preferida de la presente invención, el transformador se conecta directamente sobre la bujía. Una línea eléctrica se extenderá desde el transformador al controlador la cual se monta en una posición fuera de la bujía. La batería asociada con el motor de combustión interna tiene una línea de fuente de alimentación que se extiende al controlador. El controlador pasará un voltaje fijo desde la batería al transformador. El controlador puede ser de la naturaleza de un microprocesador. La presente invención ofrece un número de ventajas sobre varios sistemas del arte anterior. La presente invención utiliza un transformador de voltaje alto de tamaño muy pequeño. Este es el resultado de la frecuencia alta de la operación y el hecho de que el transformador reforcé una entrada de voltaje relativamente alto antes que la entrada de batería. El transformador puede ser suficientemente pequeño para montarse directamente sobre la parte superior de la bujía para crear un paquete varias veces más pequeño y más ligero que los sistemas convencionales. Esto permite además fácil blindaje de la radio frecuencia para prevenir interferencia de radio frecuencia en el sistema eléctrico, así como en el radio del vehículo. La operación de alta frecuencia se permite por un núcleo de ferrita más pequeño y el alto voltaje de entrada se permite por una relación de espiras más pequeñas y consecuentemente varias espiras de alambre en el secundario. Se cree que el transformador puede utilizar una bobina la cual es de 3.17 cm (1.25 pulgadas) de diámetro y sólo 6.35 cm (2.5 pulgadas) de largo. La presente invención transmite wataje constante a través del tiempo de quemado total. Un sistema de encendido normal enciende con wataje máximo en los primeros 100 microsegundos y después exponencialmente decae a cero. La presente invención transmite bastante voltaje y energía para reencender una chispa extinguida por todo el tiempo de "encendido" total. Esto es de gran beneficio en encender el combustible frío en el arranque (arranque en frío) cuando el combustible no está bastante caliente para vaporizarse completamente. La presente invención utiliza corriente alterna para la bujía para reducir grandemente la erosión de la distancia entre las puntas de la bujía. La experiencia ha mostrado que el material se remueve del ánodo y se deposita en el cátodo, o viceversa, durante la operación de los sistemas de encendido normal. El retiro de material dependerá de la dirección del flujo de la corriente DC en la distancia entre las puntas de la bujía. Bajo ciertas circunstancias, las distancias entre las puntas de la bujía pueden corroerse desde distancias de 20,000 voltios a distancias de 35,000 voltios sobre el tiempo en sistemas convencionales. En la presente invención, la duración del arco se ajusta de forma controlada desde entre 0.5 milisegundos a 4.0 milisegundos cambiando simplemente la señal de entrada. En aplicación actual, la duración del arco puede ser 4.0 milisegundos durante el arranque en frío y reducir a 0.5 milisegundos durante la operación normal. Esto puede servir para reducir el desgaste de la bujía y para reducir los requerimientos de energía en las baterías. Este ajuste puede hacerse automáticamente por el controlador en relación con la temperatura del motor u otras variables de entrada. El circuito de refuerzo de energía y el regulador de voltaje proporcionados en la presente invención permiten a la presente invención operar satisfactoriamente sobre un rango de entrada de 5 voltios a 15 voltios. Este voltaje de entrada variable es el resultado del uso de baterías automotrices convencionales .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es un diagrama a bloques, con conexiones apropiadas mostradas, de una primera modalidad preferida de la presente invención. La FIGURA 2 es un diagrama esquemático de la modalidad preferida de la presente invención que muestra detalles del circuito . La FIGURA 3 es un diagrama a bloques que muestra la aplicación del sistema de la presente invención para las bujías de un vehículo de motor.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN En referencia a la FIGURA 1, se muestra en 10 el sistema de encendido de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención. El sistema de encendido 10 incluye un par de grupos funcionales. El primer grupo funcional 12 es un regulador de voltaje de entrada. El segundo grupo funcional 14 es la sección de salida. El segundo grupo 14 produce la salida de alto voltaje de AC la cual se limita en corriente por una reactancia estabilizadora 16. Los grupos funcionales 12 y 14 actúan juntos para encender apropiadamente la bujía 18. El grupo funcional 12 es el regulador de voltaje de entrada. El grupo funcional 12 proporciona un suministro de DC con retroalimentación controlada al segundo grupo 14 para permitir el desarrollo de la presente invención en sistemas de motor con suministro de voltajes variables de DC en el primario sin ajuste. El regulador de voltaje de entrada 20 podría incorporar adicionalmente medios adecuados para reducir el voltaje de salida, cuando es aconsejable y cabe tocar el modo inactivo para reducir la excitación de corriente en el módulo total desde la fuente de alimentación de DC del motor principal . El segundo grupo funcional 14 produce la salida de alto voltaje de AC suministrada a la bujía 18. La reactancia estabilizadora puede ser un capacitor de elemento concentrado, una bobina de reactancia de elemento concentrado, o una inductancia distribuida comprendida de la inductancia de fuga del transformador de salida 22. En cada uno de estos casos, el sentido y efecto es limitar la corriente de salida una vez que un arco se ha establecido a través de los electrodos de la bujía 24 que permiten el voltaje de salida completo para desarrollarse a través de los electrodos 24 cuando se presenta la condición de circuito abierto (i.e. sin arco). Uno de los beneficios importantes proporcionados por esta acción es la propiedad de restablecer inmediatamente el arco (típicamente dentro de un cuarto de ciclo de la frecuencia inversora) que debería interrumpirse por condiciones dentro de la cámara de combustión. El segundo grupo funcional 14 contiene también unos medios 25 de controlar la entrada. Este circuito inactiva la sección de salida cuando la entrada de control 27 esta en el estado inactivo y permite la operación cuando la entrada de control 27 está en el estado activo. Los medios de control de salida 25 también pueden contener circuitería propuesta para aumentar la exactitud de sincronización de encendido. En la presente invención, el segundo grupo funcional 14 proporciona un inversor de DC a AC con un alto voltaje en la terminal de salida 28 con limitación de corriente de salida inherente en las características del circuito. Así se proporciona para mantener el arco bajo todas las condiciones normales y para el desgaste eléctrico mínimo en los electrodos de la bujía 24 dentro del cilindro. La salida del segundo grupo funcional 14 se fija en la banda de (RF) (siglas en ingles) ba a frecuencia (lKHz a 100 KHz) para los propósitos de acción eléctrica rápida y mimmizacion de tamaño. La presente invención, por utilización de altas frecuencias, puede proporcionar poca masa, compactibilidad, funcionalidad unitaria, y acumulación rápida de voltaje de salida en encendido con eficiencia eléctrica alta durante la formación de arcos mantenidos. Así, la presente invención sirve a sistemas de encendido del tipo distribuidor y sistemas de bobina cercana a la bujía, o sistemas de bobina sobre la bu ía . La presente invención utiliza una DC para alto voltaje, inversor (RF) de alta frecuencia el cual se limita en corriente reactivamente en la salida y que contiene medios por los cuales el inversor podría activarse e inactivarse por una señal de bajo voltaje, tal como se espera de un controlador de motor (ya sea análogo o digital) . La presente invención utiliza también tales inversores controlables con la adición de una fuente de alimentación con la cual la fuente de DC al inversor controlable podría hacerse constante sobre un rango específico de voltajes de alimentación principales. La presente invención puede incluir también tales inversores controlables con fuentes de alimentación reguladas en donde podría controlarse la fuente de alimentación de DC regulada para el inversor sobre un rango específico de voltajes de salida de DC por medio de una entrada de control externa a la alimentación regulada. La invención puede comprender además tales inversores controlables con medios de fuentes de alimentación que proporcionan entradas de control externo en donde los medios de fuentes de alimentación podrían colocarse en un modo inactivo por medio de una entrada de control externa para reducir el consumo de energía de la fuente de alimentación principal. La presente invención también puede comprender tales inversores controlables con medios de fuentes de alimentación que proporcionan entradas de control externas para voltaje y/o paro con cronómetros en la circuitería del inversor controlador de tal forma que el tiempo de retardo en la iniciación del arco se minimice y/o se compense debido al tiempo requerido para que el inversor alcance la operación total para proporcionar sincronización exacta de encendido al motor controlado. La presente invención también puede comprender tales inversores controlables con fuentes de alimentación regulada controlables y controladores inversores de sincronización compensada que tienen medios adicionales con los cuales podría detectarse el voltaje por medio de las terminales de salida y/o la corriente a través de las terminales de salida mientras el inversor está en operación. La FIGURA 2 es una vista más a detalle del esquema de operación del sistema de encendido 10 de la presente invención. Se va entender que la topología del circuito específico mostrada en la FIGURA 2, mientras sea suficiente para alcanzar la modalidad de funcionalidad en la presente invención, no debería limitar, en ninguna forma, el alcance de la presente invención con respecto a la circuitería específica, dispositivos o modelos de circuitos contenidos aquí. La presente invención es, en cada una de las funciones que comprenden su totalidad, realizable por vía de varias topologías de circuitos diferentes, modelos, y teorías de operación. Además, es realizable utilizando cualquiera de varias formas, modelos, tecnologías y tipos de componentes electrónicos en cada una de las posiciones cruciales del dispositivo activo en cualquier topología de circuito particular seleccionado para realizar una función dada. Se usan las frases y términos utilizados en la siguiente descripción detallada para propósitos descriptivos para revelar claramente la operación de esta modalidad preferida. Ellas no deberían construirse como limitación del alcance de la presente invención como lo reivindicado aquí. En referencia a la FIGURA 2, el sistema de encendido 10 de la presente invención utiliza el transformador de salida 22. El transformador de salida 22 puede ser un transformador con núcleo magnético de cerámica de ferrita configurado para proporcionar un desacoplamiento parcial de los devanados primario y secundario. Esto constituye la reactancia estabilizadora 16 que limita la corriente de salida en la forma de la mductancia de fuga del devanado secundario 30. Este devanado primario 32 tiene una derivación central 34 y transistores de conmutación 36 y 38 conectados a cada terminal extrema. Se proporciona un devanado secundario 37 para retroalimentar a las terminales de control de los transistores de conmutación 36 y 38. Se conecta un elemento de amortiguamiento entre la derivación central 34 del devanado primario 32 y la entrada de energía regulada 40. La polarización se proporciona a los transistores de conmutación 36 y 38 desde la entrada de energía 40 a través de los resistores de polarización 42 y 44. El devanado primario 32 se pontea por un capacitor de resonancia 46 para formar un circuito tanque resonante. Esta totalidad forma lo que se conoce como un inversor oscilador Royer alimentado por corriente. El oscilador se desactiva por medio de transistores de control 48 y 50 los cuales, cuando se encienden por un voltaje positivo en la terminal de control 52, empujan hacia abajo las terminales de control de los transistores de conmutación 36 y 38. El retiro del voltaje en la terminal de control 52 apaga los transistores de control 48 y 50 para permitir polarización a los transistores de conmutación 36 y 38 y así permitir la operación del inversor. En el arranque, el oscilador comienza la corriente de excitación. El tanque resonante que tiene el capacitor 46 y el devanado primario 32 exhibe una pequeña cantidad de zumbido. El devanado secundario de retroalimentación 37 se conecta para proporcionar retroalimentación de refuerzo a los transistores de conmutación 36 y 38 para que el zumbido se amplifique y se alcance la amplitud de oscilación total en uno o dos ciclos de la frecuencia de resonancia. La amplitud de la oscilación continuara, debido a la retroalimentación refuerzo, mientras la energía y la polarización estén disponibles para los transistores de conmutación 36 y 38. Así, el circuito inversor se auto inicia y auto sostiene. Los capacitores 54 y 56 podrían proporcionarse en una o ambas de las posiciones mostradas en la FIGURA 2 para mejorar el zumbido en el encendido y reducir así el tiempo de elevación del inversor. Un devanado de detección secundaria 58 se proporciona para permitir retroalimentación a una unidad controladora motor con respecto al voltaje en el devanado secundario de salida 30. El devanado secundario de salida 30 puede tener su terminal inferior 60 conectada a un medio de detección de corriente, tal como el resistor 62 y el diodo 64. Esto permitirá retroalimentar a la unidad controladora motor con respecto a la corriente a través del devanado secundario de salida 30.

En la FIGURA 2, el circuito regulador de voltaje, mostrado como grupo funcional 12 en la FIGURA 1, incluye un circuito integrado regulador del conmutador 66, un transistor de conmutación 68, una bobina de reactancia de almacenamiento de energía 70, un filtro capacitor de entrada 72 y un filtro capacitor de salida 74. El circuito proporciona un voltaje regulado al inversor en el rango de 15 a 50 voltios, dependiendo del circuito integrado 66 seleccionado y de la relación de los resistores de retroalimentación 76 y 78. Se podría proporcionar una entrada 80 para reducir el voltaje regulado con un voltaje positivo proporcional. La cantidad de la reducción podría controlarse por ajustar el valor del resistor 82. Se proporciona una entrada de control 84 para poner el regulador de conmutación 66 en un modo desactivado a través de la acción de un transistor de reducción 86. Se protege la entrada de energía primaria 88 de la batería de cambios súbitos de corriente, pulsaciones y picos por medio de un diodo de absorción de picos 90.

En la presente invención, sería preferible que sé reforcé el voltaje de la batería, para que los 5 a 15 voltios de la batería se vuelvan 35 a 50 voltios para el oscilador. Esto reduciría la necesidad de una relación alta de vueltas en el transformador 22. Así, con un incremento de este tipo en el voltaje, se puede reducir adecuadamente el tamaño del transformador . La FIGURA 3 es una ilustración esquemática que muestra el sistema de encendido 10 de la presente invención como se usa directamente en asociación con las bujías 100 y 102. En la FIGURA 3, puede verse que el transformador 104 se conecta directamente sobre la bujía 100. Similarmente, el transformador 106 se conecta directamente sobre la bujía 102. Una línea eléctrica 108 se extenderá desde el controlador 110 al transformador 104. Otra línea eléctrica 112 se extenderá desde el controlador 110 al transformador 106. Así, el controlador 110 puede proporcionar las señales cronométricas necesarias a los transformadores 104 y 106 para el encanecido de las bujías 100 y 102, respectivamente. Similarmente, el transformador 104 incluye una línea de detección 114 que se extiende de regreso al controlador 110. Así, el controlador 110 puede recibir señales adecuadas desde los transformadores 104 y 106 como para las condiciones operantes de las bujías 100 y 102 para un monitoreo propio de la corriente de salida y el voltaje de salida del devanado secundario. Para proporcionar esta información, el controlador 110 puede programarse adecuadamente para optimizar el encendido de las bujías 100 y 102 con relación a ítems tal como la temperatura del motor y la combustión del combustible. La batería automotriz 118 se conecta por la línea 120 para proporcionar energía al controlador 110. Como puede verse en la FIGURA 3, a diferencia de las bobinas de encendido convencionales, el encendido de cada bujía 100 y 102 se lleva a cabo directamente sobre las bujías. El controlador 110 puede ser un microprocesador que se programa con la información necesaria para la optimización del encendido de cada una de las bujías. El controlador 110 puede recibir entradas desde el cigüeñal o desde el motor como al tiempo específico en el cual sea necesario el encendido de la cámara de combustión de cada una de las bujías 100 y 102. Dado que cada transformador 104 y 106 se localizan directamente sobre las bujías 100 y 102, y dado que operan a frecuencias altas, se evita efectivamente la radio interferencia dentro del automóvil. Se debería aplicar un blindaje adecuado a cada uno de los transformadores 104 y 106 para protegerse adicionalmente contra cualquier interferencia de RF. Dentro del sistema de la presente invención, la entrada de 12 voltios es nominalmente el voltaje de la batería 118. Esta puede variar desde seis voltios en arranque en frío hasta 14.5 o 15 voltios durante operación normal. El voltaje de salida y la energía del transformador de alto voltaje es proporcional al voltaje de entrada. Así, es necesario proporcionar voltaje y energía suficientes con seis voltios de entrada para arrancar el vehículo durante condiciones de bajo voltaje, tal como arranque en frío. En consecuencia, es necesario modificar el circuito para operar a 30 kilovoltios desde los transformadores con seis voltios de entrada. Así, la presente invención puede utilizar un circuito de zener, o circuito similar, a través del voltaje de entrada para limitar el voltaje de entrada a seis voltios. La señal hacia las bujías es una onda cuadrada de bajo voltaje que enciende el circuito cuando la chispa debería encenderse y apagarse cuando el motor no requiere una chispa. Esto puede variarse para proporcionar mayor "duración de arco" durante el arranque en frío y menor durante operación normal.

La circuitería de la presente invención puede utilizar un filtro para bloquear las frecuencias de RF desde la fuente de alimentación de DC . Esto puede ser un toroide de ferrita pequeño y un capacitor de filtro. El oscilador resonante usado en la presente invención, junto con el devanado primario del transformador, forma un oscilador con el devanado 32 durante un medio ciclo de la salida de onda senoidal y con el devanado 37 durante el otro medio de la salida de onda senoidal. Los capacitores adecuados pueden usarse para fijar la frecuencia de oscilación, junto con la mductancia primaria y la mductancia de fuga secundaria . La salida del transformador 22 es una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios (de cero a pico) . La frecuencia preferida es en el rango de 20 KHz. El transformador 22 puede tomar varias formas. Un tipo preferido de transformador 22 incluiría un núcleo de ferrita (entreabierto en la extremidad central) , un devanado primario que tiene derivación central de ocho vueltas de alambre magneto de calibre 18, y una sección de carrete secundario que tiene aproximadamente 10, 000 vueltas de alambre magneto de calibre 40. El transformador 22 puede encapsularse en un material de encapsulación de alto voltaje. El circuito asociado con el transformador puede encapsularse en el mismo contenido de blindaje. El dispositivo entero puede ser aproximadamente del tamaño de un paquete de cigarros. La exposición y descripción anterior de la invención es ilustrativa y explicativa de la misma. Pueden hacerse varios cambios en los detalles de la construcción ilustrada dentro del alcance de las reivindicaciones anexas sin salirse del espíritu verdadero de la invención. La presente invención debería limitarse sólo por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes legales.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (29)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un sistema de encendido para un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: un transformador que tiene un devanado primario adaptado para conectarse a una fuente de alimentación, el transformador tiene un devanado secundario, produciendo el transformador una salida de corriente alterna desde el devanado secundario que tiene una frecuencia de entre 1 KHz y 100 KHz y un voltaje de al menos 20 kilovoltios; un conector que se extiende desde el devanado secundario del transformador y adaptado para conectarse con una terminal de una bujía del motor de combustión interna; y un controlador interconectado al transformador para activar y desactivar la salida del transformador.

2. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque la salida tiene una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios.

3. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: un regulador de voltaje conectado al transformador para proporcionar una entrada de voltaje de DC (siglas en inglés) constante al transformador.

4. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque el transformador produce energía de wataje constante desde la salida del devanado secundario durante una activación por medio del controlador.

5. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: una bujía conectada al conector del transformador, el controlador conectado a la salida del devanado secundario del transformador para producir un arco de duración controlable a través de un electrodo de la bujía, la duración se selecciona de 0.5 milisegundos y 4.0 milisegundos.

6. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: una batería interconectada al devanado primario del transformador, produciendo la batería un voltaje de entre 5 y 15 voltios.

7. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, el devanado secundario caracterizado porque comprende: un devanado secundario de salida que tiene el conector que se extiende desde el mismo, el devanado secundario de salida tiene un detector de corriente anexo al mismo y conectado al controlador para detectar corriente a través del devanado secundario de salida; y un devanado de detección secundaria conectado al controlador para detectar un voltaje de la salida del transformador.

8. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, el transformador caracterizado porque comprende: un medio inversor para convertir la salida a una corriente alternante .

9. Un sistema de encendido para un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: un transformador que tiene un devanado primario adaptado para conectarse a una fuente de alimentación, teniendo el transformador un devanado secundario, el transformador produce una salida de corriente alterna desde el devanado secundario que tiene una frecuencia de entre 1 KHz y 100 KHz y un voltaje de al menos 20 kilovoltios, el transformador comprende un oscilador Royer alimentado por corriente conectado al devanado primario; un conector que se extiende desde el devanado secundario del transformador y adaptado para conectarse con una terminal de una bujía del motor de combustión interna; y un controlador interconectado al transformador para activar y desactivar la salida del transformador.

10. El sistema de conformidad con la Reivindicación 3, el regulador de voltaje caracterizado porque comprende: un circuito integrado regulador de conmutación conectado a un inductor de almacenamiento de energía y a un transistor de conmutación, el circuito integrado regulador de conmutación recibe un voltaje variable desde la fuente de alimentación, el circuito integrado regulador de conmutación pasa un voltaje fijo de entre 5 y 50 voltios al transformador.

11. El sistema de conformidad con la Reivindicación 10, caracterizado porque comprende además: una entrada de voltaje al circuito integrado regulador de conmutación para reducir el voltaje fijo con un voltaje positivo proporcional.

12. El sistema de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: una bujía que tiene un conector anexo a la misma, el transformador se anexa directamente sobre la bujía, el transformador tiene una línea eléctrica que se extiende al controlador montado en un lugar lejos de la bujía; y una batería que tiene una línea de fuente de alimentación que se extiende al controlador, el controlador pasa un voltaje fijo desde la línea de fuente de alimentación de la batería al transformador .

13. El sistema de conformidad con la Reivindicación 12, caracterizado porque el controlador es un microprocesador.

14. Un sistema de encendido para un motor de combustión interna caracterizado porque comprende: un transformador que tiene un devanado primario adaptado para conectarse a una fuente de alimentación, el transformador tiene un devanado secundario, produciendo el transformador una salida desde un devanado secundario que es de una corriente alternante que tiene una frecuencia de entre 1 KHz y 100 KHz; una bujía única conectada al devanado secundario del transformador; y un controlador interconectado al transformador para poner el transformador en un estado activo y en un estado inactivo, el transformador pasa la corriente a la bujía única en el estado activo .

15. El sistema de conformidad con la Reivindicación 14, caracterizado porque la corriente alterna tiene una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios.

16. El sistema de conformidad con la Reivindicación 14, caracterizado porque el transformador pasa energía de un wataje constante a la bujía única durante el estado activo.

17. El sistema de conformidad con la Reivindicación 14, caracterizado porque comprende además: un medio regulador de voltaje conectado al devanado primario del transformador, el medio regulador de voltaje pasa una entrada de voltaje de DC constante al transformador de entre 5 y 50 voltios.

18. El sistema de conformidad con la Reivindicación 17, caracterizado porque comprende además: una batería conectada eléctricamente al medio regulador de voltaje para pasar un voltaje variable de entre 5 y 15 voltios al medio regulador de voltaje.

19. El sistema de conformidad con la Reivindicación 14, caracterizado porque el controlador tiene un estado activo que corresponde a la duración de un arco a través de un electrodo de la bujía, la duración es de entre 0.5 milisegundos y 4.0 milisegundos .

20. Un sistema de encendido para un motor de combustión interna, caracterizado porque comprende: una batería; un regulador de voltaje conectado a la batería y adaptado para pasar un voltaje de DC constante como una salida desde el mismo; una pluralidad de transformadores, que tiene cada uno un devanado primario y un devanado secundario, el devanado primario conectado al regulador de voltaje para recibir el voltaje de DC constante desde el mismo; y una bujía conectada al devanado secundario de cada pluralidad de transformadores, cada pluralidad de transformadores pasa una energía de wataje constante a la bujía.

21. El sistema de conformidad con la Reivindicación 20, caracterizado porque cada pluralidad de transformadores convierte el voltaje de DC constante en una corriente alterna que tiene una frecuencia de entre 1 KHZ y 100 KHz, teniendo la corriente alterna una onda senoidal de alto voltaje que alcanza al menos 20 kilovoltios.

22. El sistema de conformidad con la Reivindicación 20, caracterizado porque la batería pasa un voltaje variable al regulador de voltaje de entre 5 y 15 voltios, el voltaje de DC constante de entre 5 y 50 voltios.

23. El sistema de conformidad con la Reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: un medio controlador conectado a cada pluralidad de transformadores, el medio controlador pone a la bujía en un estado activo y en un estado inactivo.

24. El sistema de conformidad con la Reivindicación 23, caracterizado porque el estado activo corresponde a una duración de un arco a través de un electrodo de la bujía, la duración es de entre 0.5 milisegundos y 4.0 milisegundos.

25. El sistema de conformidad con la Reivindicación 20, caracterizado porque cada pluralidad de transformadores se monta directamente sobre la bujía.

26. Un sistema de encendido para un motor de combustión interna, caracterizado porque comprende: un transformador que tiene un devanado primario adaptado para conectarse a una fuente de alimentación, el transformador tiene un devanado secundario; una bujía conectada al devanado secundario del transformador, teniendo la bujía un electrodo formado sobre la misma para permitir que pase una chispa desde la misma, el transformador pasa voltaje de al menos 20 kilovoltios a la bujía, el voltaje pasado a la bujía por medio del transformador es una corriente alterna de entre 1 KHz y 100 KHz; y un controlador conectado al transformador, el controlador pone al transformador en un estado activo y en un estado inactivo, el estado activo corresponde a una duración de chispa a través del electrodo, la duración es de entre 0.5 milisegundos y 4.0 milisegundos.

27. El sistema de conformidad con la Reivindicación 26, caracterizado porque la duración de la chispa se fija selectivamente por el controlador con respecto a una condición del motor de combustión interna.

28. El sistema de conformidad con la Reivindicación 26, caracterizado porque, la corriente alterna tiene una onda senoidal de alto voltaje de al menos 20 kilovoltios.

29. El sistema de conformidad con la Reivindicación 26, caracterizado porque comprende además: una batería que pasa un voltaje variable de entre 5 y 50 voltios; y un medio regulador de voltaje conectado a la batería y al devanado primario del transformador, el medio regulador de voltaje para pasar un voltaje de DC constante de entre 5 y 50 voltios al transformador.