RU2020259C1 - Ignition system with capacitor power accumulation - Google Patents
Ignition system with capacitor power accumulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020259C1 RU2020259C1 SU5054691A RU2020259C1 RU 2020259 C1 RU2020259 C1 RU 2020259C1 SU 5054691 A SU5054691 A SU 5054691A RU 2020259 C1 RU2020259 C1 RU 2020259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- diode
- resistor
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в частности к электронным конденсаторным устройствам с импульсным накоплением энергии. The invention relates to ignition devices for internal combustion engines, in particular to electronic capacitor devices with pulse energy storage.
Известна система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [1], включающая первую (положительную) и вторую (отрицательную) шины питания, импульсный трансформатор, входной логический блок, включенный между первой и второй шинами питания, представляющий собой триггер на транзисторах, пороговый датчик тока (схема стабилизации на транзисторах), включающий дифференциальный усилитель и источник опорного напряжения, представляющий собой последовательную цепочку из первого и второго диодов и резистора, контрольный резистор, первый вывод которого подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, а второй - к положительной шине питания. Точка соединения первого и второго резисторов дифференциального усилителя и резистора источника опорного напряжения подключена к отрицательной шине питания, анод первого диода источника опорного напряжения и третий резистор дифференциального усилителя подключены к положительной шине питания. Первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с первым выводом контрольного резистора и с базой первого транзистора дифференциального усилителя. Коллектор второго транзистора соединен с вторым резистором дифференциального усилителя. A known ignition system with energy storage on the capacitor [1], including the first (positive) and second (negative) power lines, a pulse transformer, an input logic unit connected between the first and second power lines, which is a trigger on transistors, a threshold current sensor ( stabilization circuit on transistors), including a differential amplifier and a reference voltage source, which is a serial chain of the first and second diodes and a resistor, a control resistor, the first output which is connected to the primary winding of a pulse transformer, and the second to the positive power bus. The connection point of the first and second resistor of the differential amplifier and the resistor of the reference voltage source is connected to the negative power bus, the anode of the first diode of the reference voltage source and the third resistor of the differential amplifier are connected to the positive power bus. The primary winding of a pulse transformer is connected to the first output of the control resistor and to the base of the first transistor of the differential amplifier. The collector of the second transistor is connected to the second resistor of the differential amplifier.
Система зажигания содержит также накопительные конденсаторы, подключенные к вторичной обмотке импульсного трансформатора, выпрямительный и шунтирующий диоды и полупроводниковый силовой коммутатор, включающий составную транзисторную схему переключения (на трех транзисторах), соединенную с первичной обмоткой импульсного трансформатора, и разрядный тиристор, подключенный к вторичной обмотке импульсного трансформатора. The ignition system also contains storage capacitors connected to the secondary winding of the pulse transformer, rectifier and shunt diodes, and a semiconductor power switch, including a composite transistor switching circuit (on three transistors) connected to the primary winding of the pulse transformer, and a discharge thyristor connected to the secondary winding of the pulse transformer.
Недостатком известной системы зажигания является низкий КПД, что обусловлено следующим. Заряд накопительного конденсатора происходит через активное сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора. Величина этого сопротивления при разумных размерах трансформатора составляет несколько десятков Ом, что обуславливает значительные потери энергии во вторичной обмотке импульсного трансформатора, приводящие к необходимости пропускания большого по величине тока через первичную обмотку импульсного трансформатора для компенсации потерь во вторичной обмотке. A disadvantage of the known ignition system is low efficiency, which is due to the following. The charge of the storage capacitor occurs through the active resistance of the secondary winding of the pulse transformer. The value of this resistance with a reasonable transformer size is several tens of Ohms, which leads to significant energy losses in the secondary winding of the pulse transformer, leading to the need to pass a large current through the primary winding of the pulse transformer to compensate for losses in the secondary winding.
В указанной системе зажигания имеются также потери энергии на составной транзисторной схеме переключения, коммутирующей ток через первичную обмотку импульсного трансформатора. In the specified ignition system, there are also energy losses on the composite transistor switching circuit switching the current through the primary winding of the pulse transformer.
Порог переключения (напряжение на контрольном резисторе, при котором должна разомкнуться цепь питания первичной обмотки импульсного трансформатора) известной схемы порогового датчика тока составляет 1,2-1,5 В, что приводит к дополнительному снижению КПД. The switching threshold (voltage at the control resistor, at which the power supply circuit of the primary winding of the pulse transformer should open) of the known circuit of the threshold current sensor is 1.2-1.5 V, which leads to an additional decrease in efficiency.
Недостатком известной системы зажигания является также низкая стабильность напряжения заряда накопительных конденсаторов, так как при повышении температуры окружающей среды и понижении напряжения питания при пуске двигателя напряжение заряда накопительного конденсатора снижается. Как следствие этого затрудняется пуск двигателя. A disadvantage of the known ignition system is also the low stability of the charge voltage of the storage capacitors, since with increasing ambient temperature and lowering the supply voltage when starting the engine, the charge voltage of the storage capacitor decreases. As a consequence of this, starting the engine is difficult.
Известна система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [2], включающая первую (положительную) и вторую (отрицательную) шины питания, импульсный трансформатор, входной логический блок, состоящий из тиристора и двух транзисторов, обеспечивающих его выключение в соответствии с циклами работы двигателя, пороговый датчик тока (оптронная схема стабилизации), содержащий контрольный резистор, первый вывод которого подключен к положительной шине питания, второй - к первому выводу первичной обмотки импульсного трансформатора, тиристорную оптопару, анод излучателя которой соединен с первым выводом контрольного резистора, а катод через первый резистор - с вторым выводом контрольного резистора. Катод тиристора оптопары подключен к управляющему электроду тиристора входного логического блока. Пороговый датчик тока включает также дроссель и конденсатор, обеспечивающие уменьшение скорости нарастания напряжения на аноде тиристора оптопары, чтобы исключить его самопроизвольное включение. Параллельно излучателю оптопары включена последовательная цепочка из второго резистора и двух параллельно включенных термисторов. A known ignition system with energy storage on the capacitor [2], including the first (positive) and second (negative) power bus, pulse transformer, input logic unit, consisting of a thyristor and two transistors, providing its shutdown in accordance with the engine operation cycles, threshold a current sensor (optronic stabilization circuit) containing a control resistor, the first output of which is connected to the positive power bus, the second to the first output of the primary winding of the pulse transformer, thyristor w photocoupler, the emitter of which anode is connected to a first terminal of the reference resistor, and the cathode through a first resistor - to the second terminal of the reference resistor. The thyristor cathode of the optocoupler is connected to the thyristor control electrode of the input logic unit. The threshold current sensor also includes a choke and a capacitor, providing a decrease in the voltage rise rate at the anode of the optocoupler thyristor to prevent its spontaneous inclusion. In parallel with the optocoupler emitter, a sequential chain of a second resistor and two thermistors connected in parallel is connected.
Система зажигания содержит также накопительный конденсатор, подключенный к вторичной обмотке импульсного трансформатора, выпрямительный диод, два шунтирующих диода (разрядных), полупроводниковый силовой коммутатор, включающий составную транзисторную схему переключения (на трех транзисторах), соединенную с вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, разрядный тиристор и трансформатор, обеспечивающий управление разрядным тиристором. The ignition system also contains a storage capacitor connected to the secondary winding of the pulse transformer, a rectifying diode, two shunt diodes (discharge), a semiconductor power switch, including a composite transistor switching circuit (on three transistors), connected to the second output of the primary winding of the pulse transformer, a discharge thyristor and a transformer for controlling the discharge thyristor.
Недостатками указанной системы зажигания являются низкий КПД и низкая стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора. The disadvantages of this ignition system are low efficiency and low stability of the charge voltage of the storage capacitor.
Низкий КПД обусловлен теми же причинами, которые указаны для системы зажигания [1]. Порог переключения примененной в описанной системе зажигания схемы порогового датчика тока, составляет 1,4-1,6 В. Low efficiency is due to the same reasons that are indicated for the ignition system [1]. The switching threshold of the threshold current sensor circuit used in the described ignition system is 1.4-1.6 V.
В указанном устройстве напряжение заряда накопительного конденсатора не зависит от напряжения питания. Однако оптронная схема порогового датчика тока не обеспечивает высокую стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора в широком диапазоне рабочих температур (от +40 до -70оС), несмотря на то, что в нее введена термокомпенсирующая цепочка на термисторах.In the specified device, the charge voltage of the storage capacitor is independent of the supply voltage. However photocoupler threshold current sensor circuit does not provide high stability of the charge storage capacitor voltage in a wide operating temperature range (from -70 to +40 ° C), despite the fact that it is introduced at the chain termokompensiruyuschaya thermistors.
Наиболее близким техническим решением является система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [3], включающая входной логический блок, подключенный между первой (положительной) и второй (отрицательной) шинами питания, пороговый датчик тока, полупроводниковый силовой коммутатор, дроссель, выпрямительный диод, накопительный конденсатор, шунтирующий диод, пиковый конденсатор. The closest technical solution is the ignition system with energy storage on the capacitor [3], including an input logic unit connected between the first (positive) and second (negative) power buses, a threshold current sensor, a semiconductor power switch, a choke, a rectifier diode, a storage capacitor bypass diode, peak capacitor.
Входной логический блок включает последовательную цепочку из первого резистора и тиристора, включенную между первой и второй шинами питания. Между точкой соединения первого резистора с тиристором и второй шиной питания подключен конденсатор. Точка соединения первого резистора с конденсатором и тиристором является входом системы зажигания и служит для соединения с датчиком момента зажигания. The input logic unit includes a series circuit from the first resistor and thyristor connected between the first and second power buses. A capacitor is connected between the connection point of the first resistor with the thyristor and the second power bus. The connection point of the first resistor with a capacitor and thyristor is the input of the ignition system and is used to connect to the ignition timing sensor.
Управляющий электрод тиристора подключен к точке соединения второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к второй шине питания, второй вывод третьего резистора подключен к катоду первого диода, анод которого является входом обратной связи входного логического блока. The thyristor control electrode is connected to the connection point of the second and third resistors, the second output of the second resistor is connected to the second power bus, the second output of the third resistor is connected to the cathode of the first diode, the anode of which is the feedback input of the input logic unit.
Параллельно последовательной цепочке из второго и третьего резисторов подключена последовательная цепочка из четвертого и пятого резисторов, причем второй вывод четвертого резистора подсоединен к второй шине питания, а второй вывод пятого резистора - к точке соединения второго вывода третьего резистора и катода первого диода. In parallel to the series circuit of the second and third resistors, a series circuit of the fourth and fifth resistors is connected, the second terminal of the fourth resistor connected to the second power bus, and the second terminal of the fifth resistor to the junction of the second terminal of the third resistor and the cathode of the first diode.
Анод тиристора соединен с анодом второго диода, катод которого подключен к точке соединения четвертого и пятого резисторов, к которой подключена также база транзистора, эмиттер которого подсоединен к второй шине питания, а коллектор - к шестому резистору, второй вывод которого является выходом входного логического блока. The thyristor anode is connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the connection point of the fourth and fifth resistors, to which the base of the transistor is connected, the emitter of which is connected to the second power bus, and the collector to the sixth resistor, the second output of which is the output of the input logic block.
Пороговый датчик тока включает контрольный резистор, установленный в первую шину питания, транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу контрольного резистора, коллектор является выходом порогового датчика тока, первый и второй последовательно соединенные выпрямительные диоды, при этом анод первого выпрямительного диода подключен к первой шине питания. Параллельно второму выпрямительному диоду подсоединен потенциометр, движок которого соединен с базой транзистора. Между базой транзистора и вторым выводом контрольного резистора подключен конденсатор. Точка соединения первого вывода контрольного резистора и эмиттера транзистора подключена к первому выводу дросселя. Точка соединения катода второго выпрямительного диода с потенциометром является входом порогового датчика тока и соединяется с выходом входного логического блока (с вторым выводом шестого резистора входного логического блока). The threshold current sensor includes a control resistor installed in the first power bus, a transistor whose emitter is connected to the first output of the control resistor, the collector is the output of a threshold current sensor, the first and second rectifier diodes are connected in series, while the anode of the first rectifier diode is connected to the first power bus . In parallel with the second rectifier diode, a potentiometer is connected, the engine of which is connected to the base of the transistor. A capacitor is connected between the base of the transistor and the second terminal of the control resistor. The connection point of the first output of the control resistor and the emitter of the transistor is connected to the first output of the inductor. The connection point of the cathode of the second rectifier diode with the potentiometer is the input of the threshold current sensor and is connected to the output of the input logic block (with the second output of the sixth resistor of the input logic block).
Полупроводниковый силовой коммутатор включает ограничитель тока, в качестве которого используют первый резистор, один вывод которого является входом полупроводникового силового коммутатора, и переключающий блок, в качестве которого используют два силовых транзистора, соединенных по схеме Дарлингтона с включенными параллельно переходам база-эмиттер которых вторым и третьим резисторами. Коллекторы силовых транзисторов подключены к точке соединения катода выпрямительного диода с первой обкладкой накопительного конденсатора, эмиттер второго транзистора - к второй шине питания системы зажигания. The semiconductor power switch includes a current limiter, which is used as the first resistor, one output of which is the input of the semiconductor power switch, and a switching unit, which is used as two power transistors connected according to Darlington circuit with second and third base-emitter junctions connected in parallel to them resistors. The collectors of the power transistors are connected to the junction point of the rectifier diode cathode with the first lining of the storage capacitor, the emitter of the second transistor is connected to the second ignition system power bus.
Вход полупроводникового силового коммутатора соединен с выходом порогового датчика тока (коллектором транзистора) и с входом обратной связи входного логического блока (с анодом первого диода). The input of the semiconductor power switch is connected to the output of the threshold current sensor (transistor collector) and to the feedback input of the input logic unit (with the anode of the first diode).
Второй вывод дросселя подключен к аноду выпрямительного диода, вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с анодом шунтирующего диода, катод которого подключен к второй шине питания. Между точкой соединения дросселя с анодом выпрямительного диода и второй шиной питания подключен пиковый конденсатор. The second output of the inductor is connected to the anode of the rectifier diode, the second lining of the storage capacitor is connected to the anode of the shunt diode, the cathode of which is connected to the second power bus. A peak capacitor is connected between the connection point of the inductor with the anode of the rectifier diode and the second power bus.
Точка соединения второй обкладки накопительного конденсатора с анодом шунтирующего диода является выходом системы зажигания и служит для соединения с первичной обмоткой катушки зажигания. The connection point of the second plate of the storage capacitor with the anode of the shunt diode is the output of the ignition system and is used to connect to the primary winding of the ignition coil.
Недостатком известной системы зажигания является низкий КПД, что обусловлено следующим. Сильноточная цепь разряда накопительного конденсатора и цепь питания дросселя включаются одним силовым элементом, в качестве которого используется схема Дарлингтона, характеризующаяся большим коэффициентом усиления. Дроссель подключается к шине питания через выпрямительный диод, на котором падение напряжения составляет примерно 0,7-0,8 В, и схему Дарлингтона, напряжение насыщения которой составляет около 1 В. Этим обусловлены потери энергии во время протекания линейно возрастающего тока через дроссель. A disadvantage of the known ignition system is low efficiency, which is due to the following. The high-current circuit of the discharge capacitor discharge and the power supply circuit of the inductor are switched on by one power element, which uses the Darlington circuit, which is characterized by a large gain. The inductor is connected to the power bus through a rectifier diode, on which the voltage drop is approximately 0.7-0.8 V, and the Darlington circuit, the saturation voltage of which is about 1 V. This is due to energy loss during the flow of a linearly increasing current through the inductor.
Применяемая схема порогового датчика тока обеспечивает сравнительно низкий порог переключения (не более 0,7 В), но обладает низким быстродействием, что также снижает КПД. The applied scheme of the threshold current sensor provides a relatively low switching threshold (not more than 0.7 V), but has a low speed, which also reduces the efficiency.
Другой недостаток известного устройства - низкая стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора вследствие того, что, как и в системе зажигания [1], при повышении температуры окружающей среды и понижении напряжения при пуске двигателя напряжение заряда накопительного конденсатора снижается, что приводит также к затруднениям при пуске двигателя. Кроме того, схема Дарлингтона, пропускающая и ток разряда накопительного конденсатора, и ток через дроссель, рассеивает большую мощность, что требует применения дополнительного теплоотвода для обеспечения нормального температурного режима работы полупроводникового прибора. Another disadvantage of the known device is the low stability of the charge voltage of the storage capacitor due to the fact that, as in the ignition system [1], with increasing ambient temperature and lower voltage when starting the engine, the charge voltage of the storage capacitor decreases, which also leads to difficulties in starting the engine . In addition, the Darlington circuit, which transmits both the discharge current of the storage capacitor and the current through the inductor, dissipates high power, which requires the use of an additional heat sink to ensure the normal temperature regime of the semiconductor device.
Целью изобретения является повышение КПД, повышение стабильности напряжения заряда накопительного конденсатора, облегчение пуска двигателя. The aim of the invention is to increase efficiency, increase the stability of the charge voltage of the storage capacitor, facilitate starting the engine.
Цель достигается тем, что в системе зажигания с накоплением энергии на конденсаторе, включающей первую и вторую шины питания, входной логический блок, который содержит первый резистор, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами входного логического блока, первый из которых соединен с первой шиной питания, а второй является входом системы зажигания с накоплением энергии на конденсаторе, служит для подачи управляющего сигнала и соединен последовательно через анод-катод первого диода и базу-коллектор первого транзистора с первым выводом второго резистора, второй вывод которого является выходом входного логического блока, катод первого диода соединен с базой первого резистора и через третий резистор соединен с катодом второго диода, анод которого является входом обратной связи входного логического блока, а через четвертый резистор соединен с эмиттером первого транзистора, который является третьим входом входного логического блока, который соединен с второй шиной питания, пороговый датчик тока, содержащий второй транзистор, эмиттер которого является его первым входом, который соединен с первой шиной питания, коллектор которого является его первым выходом, который соединен с входом обратной связи входного логического блока, конденсатор и контрольный резистор, первые выводы которых соединены с первым входом порогового датчика тока, второй вывод контрольного резистора является вторым выходом порогового датчика тока, третий диод, катод которого является вторым входом порогового датчика тока и соединен с выходом входного логического блока, и четвертый диод, полупроводниковый силовой коммутатор, содержащий ограничитель тока, первый вывод которого является первым входом полупроводникового силового коммутатора и соединен входом обратной связи входного логического блока, и переключающий блок, включающий силовой транзистор, эмиттер которого является вторым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с второй шиной питания, и который соединен через пятый резистор с его базой, коллектор силового транзистора переключающего блока является третьим входом полупроводникового силового коммутатора, дроссель, первый вывод которого соединен с вторым выходом порогового датчика тока, а второй вывод соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом шунтирующего диода, выводы которого являются выходами системы зажигания с накоплением энергии на конденсаторе и служат для подключения первичной обмотки катушки зажигания, в пороговый датчик тока введены первая тиристорная оптопара, шестой, седьмой и восьмой резисторы и стабилитрон, причем анод третьего диода соединен с базой второго транзистора и через шестой резистор - с первым входом порогового датчика тока, аноды тиристора и излучателя первой тиристорной оптопары соединены с первым входом порогового датчика тока, катод тиристора первой тиристорной оптопары соединен с катодом третьего диода, а катод излучателя соединен через катод-анод четвертого диода с вторым входом порогового датчика тока и через седьмой резистор - с первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого является третьим входом порогового датчика тока, который соединен с второй шиной питания, второй вывод седьмого резистора соединен с вторым выводом конденсатора и через стабилитрон - с его первым выводом, в переключающий блок полупроводникового силового коммутатора введена вторая тиристорная оптопара, анод тиристора которой является четвертым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с первым выводом накопительного конденсатора, а анод излучателя соединен с вторым выводом ограничителя тока, катод тиристора является выходом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с катодом шунтирующего диода, анод которого соединен с первой шиной питания, а катод излучателя соединен с базой силового транзистора переключающего блока полупроводникового силового коммутатора, третий вход полупроводникового силового коммутатора соединен с вторым выводом дросселя. The goal is achieved in that in an ignition system with energy storage on a capacitor including a first and second power bus, an input logic unit that contains a first resistor, the first and second outputs of which are respectively the first and second inputs of the input logic unit, the first of which is connected to the first power bus, and the second is the input of the ignition system with energy storage on the capacitor, serves to supply a control signal and is connected in series through the anode-cathode of the first diode and the collector base the first transistor with the first output of the second resistor, the second output of which is the output of the input logic unit, the cathode of the first diode is connected to the base of the first resistor and through the third resistor is connected to the cathode of the second diode, the anode of which is the feedback input of the input logic unit, and is connected through the fourth resistor with an emitter of a first transistor, which is a third input of an input logic unit that is connected to a second power bus, a threshold current sensor containing a second transistor, an emitter otorogo is its first input, which is connected to the first power bus, the collector of which is its first output, which is connected to the feedback input of the input logic unit, a capacitor and a control resistor, the first conclusions of which are connected to the first input of the threshold current sensor, the second output of the control resistor is the second output of the threshold current sensor, the third diode, the cathode of which is the second input of the threshold current sensor and connected to the output of the input logic unit, and the fourth diode, semi-wire a nickel power switch containing a current limiter, the first output of which is the first input of the semiconductor power switch and is connected to the feedback input of the input logic unit, and a switching unit including a power transistor, the emitter of which is the second input of the semiconductor power switch, which is connected to the second power bus, and which is connected through the fifth resistor to its base, the collector of the power transistor of the switching unit is the third input of the semiconductor power o the switch, a choke, the first output of which is connected to the second output of the threshold current sensor, and the second output is connected to the anode of the rectifier diode, the cathode of which is connected to the first output of the storage capacitor, the second output of which is connected to the anode of the shunt diode, the outputs of which are the outputs of the ignition system with energy storage on the capacitor and are used to connect the primary winding of the ignition coil, the first thyristor optocoupler, the sixth, seventh and eighth resistors and stub are introduced into the threshold current sensor a lithron, and the anode of the third diode is connected to the base of the second transistor and through the sixth resistor to the first input of the threshold current sensor, the anodes of the thyristor and emitter of the first thyristor optocoupler are connected to the first input of the threshold current sensor, the cathode of the thyristor of the first thyristor optocoupler is connected to the cathode of the third diode, and the cathode of the emitter is connected through the cathode-anode of the fourth diode to the second input of the threshold current sensor and through the seventh resistor to the first output of the eighth resistor, the second output of which is the third input of the pore of the current sensor, which is connected to the second power bus, the second output of the seventh resistor is connected to the second output of the capacitor and through the zener diode to its first output, the second thyristor optocoupler is introduced into the switching block of the semiconductor power switch, the thyristor anode of which is the fourth input of the semiconductor power switch, which is connected to the first output of the storage capacitor, and the anode of the emitter is connected to the second output of the current limiter, the thyristor cathode is a semiconductor output kovogo power switch, which is connected to the cathode of the bypass diode, the anode of which is connected to the first power supply bus, and a cathode emitter connected to the base of power transistor switching unit of the power semiconductor switch, the third input of the power semiconductor switch is connected to the second inductor terminal.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания. The drawing shows a schematic diagram of the proposed ignition system.
Система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе содержит входной логический блок 1, пороговый датчик 2 тока, полупроводниковый силовой коммутатор 3, дроссель 4, выпрямительный диод 5, накопительный конденсатор 6, шунтирующий диод 7, первую (положительную) 8 и вторую (отрицательную) 9 шины питания. The ignition system with energy storage on the capacitor contains an input logic unit 1, a threshold
Входной логический блок 1 включает резистор 10, один вывод которого подключен к первой шине 8 питания, а второй - к аноду диода 11, транзистор 12, эмиттер которого подключен к второй шине 9 питания, коллектор - к первому выводу резистора 13, а база - к катоду диода 11, резистор 14, один вывод которого подключен к катоду диода 11, а второй вывод - к катоду диода 15, резистор 16, подключенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора 12. The input logic unit 1 includes a resistor 10, one output of which is connected to the
Пороговый датчик 2 тока включает транзистор 17, эмиттер которого соединен с первой шиной 8 питания, коллектор - с анодом диода 15 входного логического блока 1, база - с анодом диода 18, катод которого соединен с вторым выводом резистора 13 входного логического блока 1, тиристорную оптопару 19, аноды тиристора и излучателя которой подключены к первой шине 8 питания, катод тиристора - к катоду диода 18 и к второму выводу резистора 13, катод излучателя - к первому выводу резистора 20, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 21, другой вывод которого подключен к второй шине 9 питания, контрольный резистор 22, один вывод которого подключен к первой шине 8 питания, а второй - к первому выводу дросселя 4 и аноду диода 23, катод которого подключен к катоду излучателя тиристорной оптопары 19. The threshold
Пороговый датчик 2 тока включает также конденсатор 24 и стабилитрон 25. Первая обкладка конденсатора 24 подключена к первой шине 8 питания, а вторая - к аноду стабилитрона 25, катод которого подключен к первой шине 8 питания. Вторая обкладка конденсатора 24 соединена с вторым выводом резистора 20. Параллельно переходу эмиттер-база транзистора 17 подсоединен резистор 26. The threshold
Первая обкладка накопительного конденсатора подключена к катоду выпрямительного диода 5, анод которого соединен с вторым выводом дросселя 4. Вторая обкладка накопительного конденсатора подключена к шине 8 питания. The first lining of the storage capacitor is connected to the cathode of the rectifier diode 5, the anode of which is connected to the second terminal of the inductor 4. The second lining of the storage capacitor is connected to the
Полупроводниковый силовой коммутатор 3 содержит ограничитель 27 тока, первый вывод которого подключен к коллектору транзистора 17, и переключающий блок, включающий силовой транзистор 28, эмиттер которого подключен к шине 9 питания, коллектор - к второму выводу дросселя 4, разрядную тиристорную оптопару 29, анод излучателя которой соединен с вторым выводом ограничителя 27 тока, катод - с базой силового транзистора 28, анод тиристора подключен к первой обкладке накопительного конденсатора 6, а катод тиристора соединен с катодом шунтирующего диода 7, анод которого подключен к шине 8 питания. Резистор 30 включен параллельно переходу база-эмиттер силового транзистора 28. The
Второй вывод резистора 10 является входом системы зажигания и служит для подключения к датчику 31 момента зажигания (механическому прерывателю, либо бесконтактному, основанному на оптическом, индукционном или другом известном принципе устройству). The second output of the resistor 10 is the input of the ignition system and is used to connect the ignition timing to the sensor 31 (a mechanical chopper or a non-contact device based on an optical, induction or other known principle).
Выводы шунтирующего диода 7 являются выходами системы зажигания и служат для соединения с первичной обмоткой катушки 32 зажигания. The findings of the
В качестве ограничителя тока может быть использован либо резистор, как в устройстве-прототипе, либо стабилизатор тока, например, включенный по схеме эмиттерного повторителя со стабилизацией напряжения на базе транзистора, подсоединенный параллельно резисторному делителю напряжения. As a current limiter, either a resistor, as in the prototype device, or a current stabilizer, for example, connected according to the emitter follower circuit with voltage stabilization based on a transistor, connected in parallel with a resistor voltage divider, can be used.
При использовании резистора его номинал выбирается из условия обеспечения работоспособности схемы при пониженном напряжении (при пуске двигателя). Тогда при номинальном напряжении источника ток для удержания полупроводникового силового коммутатора 3 в проводящем состоянии будет избыточным, что приводит к дополнительным потерям. В связи с этим предпочтительнее в качестве ограничителя тока использование стабилизатора тока. When using a resistor, its value is selected from the condition for ensuring the operability of the circuit at low voltage (when starting the engine). Then, at the rated voltage of the source, the current to keep the
Работа предлагаемой системы зажигания иллюстрируется на примере устройства, в котором в качестве датчика момента зажигания использован механический прерыватель 31. The operation of the proposed ignition system is illustrated by the example of a device in which a
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В начале рабочего цикла контакты прерывателя 31 замкнуты и транзистор 12 входного логического блока 1 закрыт. Ток протекает между шиной 8 питания и шиной 9 питания через резистор 10 и замкнутые контакты прерывателя 31. The work of the proposed device is as follows. At the beginning of the operating cycle, the contacts of the
При этих условиях транзистор 17 порогового датчика 2 тока закрыт, поскольку отсутствует ток в цепи его базы. Источник опорного напряжения, состоящий из стабилитрона 25, резистора 21 и конденсатора 24, включенный между шинами 8 и 9 питания, создает опорное напряжение на стабилитроне 25 относительно шины 8 питания. Между шиной 8 питания и выходом источника опорного напряжения протекает ток по последовательной цепочке, состоящей из контрольного резистора 22, диода 23 и резистора 20. Падение напряжения между шиной 8 питания и катодом излучателя тиристорной оптопары 19 ввиду того, что номинал контрольного резистора 22 находится на уровне долей Ома, практически равно падению напряжения на диоде 23 и составляет 0,7-0,8 В. Ток через излучатель тиристорной оптопары 19 не протекает, поскольку прямое напряжение на излучателе составляет 1,1-1,2 В. Тиристор оптопары 19 выключен. Under these conditions, the transistor 17 of the threshold
Полупроводниковый силовой коммутатор 3 находится в непроводящем состоянии, поскольку отсутствует ток в последовательной цепочке, состоящей из ограничителя 27 тока, излучателя разрядной тиристорной оптопары 29 и перехода база-эмиттер силового транзистора 28. The
Накопительный конденсатор 6, заряженный в предыдущем цикле до определенного уровня напряжения, хранит потенциальную энергию, поскольку выпрямительный диод 5 смещен в обратном направлении полярностью накопительного конденсатора 6, а тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 закрыт. The
Когда контакты прерывателя 31 размыкаются, ток через резистор 10 и диод 11 поступает на базу транзистора 12, который открывается и подключает через резистор 13 и диод 18 базу транзистора 17 к шине 9 питания. Транзистор 17 открывается, и через ограничитель 27 тока, излучатель разрядной тиристорной оптопары 29 и переход база-эмиттер силового транзистора 28 начинает протекать ток. Таким образом, полупроводниковый силовой коммутатор 3 переходит в проводящее состояние: открывается тиристор разрядной тиристорной оптопары 29, создавая разрядную цепь для накопительного конденсатора 6, и одновременно открывается силовой транзистор 28, создавая условия для накопления энергии в магнитном поле дросселя 4. When the contacts of the
Энергия накопительного конденсатора 6 подается к первичной обмотке катушки 32 зажигания. Разрядная цепь накопительного конденсатора 6 проходит от первой положительной обкладки, через тиристор разрядной тиристорной оптопары 29, первичную обмотку катушки 32 зажигания к второй отрицательной обкладке. Разрядный ток накопительного конденсатора 6 через первичную обмотку катушки 32 зажигания генерирует высокое напряжение во вторичной обмотке катушки 32. После разряда накопительного конденсатора 6, когда напряжение на его обкладках упадет до нуля, а ток в первичной обмотке катушки 32 зажигания достигнет максимального значения, шунтирующий диод 7 открывается и обеспечивает протекание тока самоиндукции через первичную обмотку катушки 32 зажигания, увеличивая продолжительность искры. При этом ток через тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 прекращается. The energy of the
Открытый транзистор 17 порогового датчика 2 тока обеспечивает также сигнал обратной связи для входного логического блока 1. Через открытый транзистор 17 ток через диод 15 и резистор 14 поступает на базу транзистора 12 для того, чтобы транзистор 12 оставался в открытом состоянии, пока ток через дроссель 4 не достигнет заданной величины, даже если контакты прерывателя 31 замкнутся и поступление тока на базу транзистора 12 по цепи, состоящей из резистора 10 и диода 11, прекратится. Это позволяет использовать для накопления энергии в магнитном поле дросселя 4 полный период работы прерывателя 31 на высоких частотах вращения двигателя. The open transistor 17 of the threshold
Одновременно с разрядом накопительного конденсатора 6 дроссель 4 через открытый силовой транзистор 28 и контрольный резистор 22 подключается к шинам 8 и 9 питания. Через дроссель 4 начинает протекать линейно нарастающий ток. Происходит накопление энергии в магнитном поле дросселя 4. Simultaneously with the discharge of the
При этом линейно нарастает отрицательное по отношению к шине 8 питания напряжение на контрольном резисторе 22. Со смещением на величину падения напряжения на открытом диоде 23 по аналогичному закону происходит изменение напряжения на катоде излучателя тиристорной оптопары 19. После того, как это напряжение достигает величины прямого напряжения на излучателе тиристорной оптопары 19, через излучатель начинает протекать ток, который увеличивается по мере запирания диода 23 продолжающим нарастать напряжением на контрольном резисторе 22. Когда ток через излучатель тиристорной оптопары 19 достигает величины тока включения, тиристор оптопары 19 включается и через диод 18 шунтирует ток базы транзистора 17. Транзистор 17 закрывается, переводя полупроводниковый силовой коммутатор 3 в непроводящее состояние. Тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 закрывается, поскольку к тому моменту, когда гаснет излучатель оптопары 29, ток через тиристор не протекает, так как разряд накопительного конденсатора 6 через первичную обмотку катушки 32 зажигания осуществляется значительно быстрее, чем ток в дросселе 4 достигает заданной величины. Закрывается и силовой транзистор 28, размыкая цепь питания дросселя 4. При этом ток самоиндукции начинает протекать по контуру: дроссель 4 - выпрямительный диод 5 - накопительный конденсатор 6 - контрольный резистор 22. Энергия магнитного поля дросселя 4 преобразуется в потенциальную энергию накопительного конденсатора 6. At the same time, the negative voltage on the
После завершения рабочего цикла замкнутые контакты прерывателя 31 шунтируют ток базы транзистора 12 входного логического блока 1. Транзистор 12 запирается, выключая тиристор оптопары 19. Устройство устанавливается в исходное состояние. Размыкание контактов прерывателя 31 будет началом следующего рабочего цикла. After the work cycle is completed, the closed contacts of the
При запуске двигателя, когда посредством ключа зажигания (на схеме не показан) на устройство подается питающее напряжение, в течение первого цикла работы будет происходить только заряд накопительного конденсатора. Искрообразование начинается с второго цикла, и устройство продолжает работать в соответствии с рассмотренным выше порядком. When the engine is started, when the ignition key (not shown in the diagram) is supplied with the supply voltage to the device, during the first cycle of operation only the charge of the storage capacitor will occur. Sparking begins with the second cycle, and the device continues to operate in accordance with the above procedure.
Цель изобретения достигается благодаря тому, что цепи разряда накопительного конденсатора 6 и питания дросселя 4 включаются разными элементами, входящими в состав полупроводникового силового коммутатора. Тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 пропускает значительный по величине (до 8 А в импульсе), но кратковременно действующий ток разряда накопительного конденсатора 6, а силовой транзистор 28 пропускает линейно нарастающий ток через дроссель 4 (амплитудное значение не превышает 2,5 А), причем управление этими элементами не сопряжено с большим расходом энергии, так как оба элемента открываются небольшим током (около 100 мА), протекающим через излучатель разрядной тиристорной оптопары 29 и переход база-эмиттер силового транзистора 28. The purpose of the invention is achieved due to the fact that the discharge circuit of the
Цепь питания дросселя 4 включается одним силовым транзистором 28, работающим в ключевом режиме, на котором в открытом состоянии падение напряжения составляет всего 0,2-0,3 В. Кроме того, в этой цепи по сравнению с устройством-прототипом отсутствует выпрямительный диод, поэтому снижаются потери во время накопления энергии в магнитном поле дросселя 4. The power supply circuit of the inductor 4 is turned on by one
Запирание транзистора 17 порогового датчика 2 тока, переводящее полупроводниковый силовой коммутатор 3 в непроводящее состояние, осуществляется с более высоким быстродействием, чем в устройстве-прототипе, поскольку время включения тиристора оптопары 19 составляет несколько единиц микросекунд, что позволяет увеличить КПД устройства. Кроме того, порог переключения датчика 2 тока составляет всего 0,4-0,5 В, что также позволяет увеличить КПД устройства. Locking the transistor 17 of the threshold
Диод 23 обеспечивает температурную стабилизацию тока разрыва через дроссель 4, а значит, и постоянство напряжения заряда накопительного конденсатора 6. Например, при увеличении температуры окружающей среды прямое напряжение на излучателе и ток включения излучателя тиристорной оптопары 19 уменьшаются, но уменьшается и падение напряжения на открытом диоде 23, компенсируя температурный дрейф этих характеристик тиристорной оптопары 19. Напряжение заряда накопительного конденсатора 6 остается высокостабильным при изменении температуры окружающей среды в диапазоне от -40 до +70оС.The
Независимость тока разрыва от напряжения источника питания достигается благодаря использованию в пороговом датчике 2 тока источника опорного напряжения на стабилитроне 25, резисторе 21 и конденсаторе 24, от которого запитывается цепь включения тиристорной оптопары 19. Однако стабилитрон 25 может быть выбран из того условия, чтобы его напряжение стабилизации было несколько выше напряжения бортовой сети автомобиля при пуске двигателя. При этом во время пуска двигателя уменьшается ток через диод 23 и, соответственно, падение напряжения на нем, поэтому включение оптопары 19 будет происходить при большем токе через дроссель 4. Увеличивается напряжение заряда накопительного конденсатора 6, что облегчает пуск двигателя. The independence of the breaking current from the voltage of the power source is achieved through the use of a current source of the reference voltage in the
К преимуществам предлагаемой системы зажигания можно отнести также уменьшение нижнего предела питающего напряжения и увеличение верхнего предела частоты искрообразования за счет предложенного построения цепи питания дросселя 4. The advantages of the proposed ignition system can also include a decrease in the lower limit of the supply voltage and an increase in the upper limit of the frequency of sparking due to the proposed construction of the power circuit of the inductor 4.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054691 RU2020259C1 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Ignition system with capacitor power accumulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054691 RU2020259C1 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Ignition system with capacitor power accumulation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020259C1 true RU2020259C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21609548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5054691 RU2020259C1 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Ignition system with capacitor power accumulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2020259C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108512734A (en) * | 2018-06-01 | 2018-09-07 | 山东众海智能科技有限公司 | A kind of bus communication circuitry and multi-thread control panel |
| RU196453U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Ignition Capacitor Module for Complementary Transistors |
| RU198501U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU198503U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU198498U1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU198497U1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
-
1992
- 1992-07-15 RU SU5054691 patent/RU2020259C1/en active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Синельников А.Х. Электронные приборы для автомобилей. М., Энергоатомиздат, 1986, с.19-23. * |
| 2. Синельников А.Х. Электронные приборы для автомобилей. М. Энергоатомиздат, 1986, с.48-59. * |
| 3. Патент США N 3844266, кл. F 02P 1/100, опубл.29.10.74. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108512734A (en) * | 2018-06-01 | 2018-09-07 | 山东众海智能科技有限公司 | A kind of bus communication circuitry and multi-thread control panel |
| CN108512734B (en) * | 2018-06-01 | 2023-12-12 | 山东众海智能科技有限公司 | Bus communication circuit and multi-wire control panel |
| RU198498U1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU198497U1 (en) * | 2020-01-13 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU196453U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Ignition Capacitor Module for Complementary Transistors |
| RU198501U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
| RU198503U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Capacitor Ignition Module on Complementary Transistors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3949722A (en) | Semiconductor controlled ignition systems for internal combustion engines | |
| EP0297584B1 (en) | Ignition system for internal combustion engine | |
| US4154205A (en) | Capacitor ignition system for internal-combustion engines | |
| US4696280A (en) | High-tension capacitor-discharge ignition apparatus for internal combustion engines | |
| KR940007076B1 (en) | Circuit for producing high voltage pulse | |
| SU1729305A3 (en) | Power circuit for battery charging with charge current | |
| US3835350A (en) | High energy output inductive ignition system | |
| RU2020259C1 (en) | Ignition system with capacitor power accumulation | |
| US3331034A (en) | Converter stabilizing circuit | |
| US4461979A (en) | Low-drive power switching transistor control circuit | |
| US3924595A (en) | Automatic turn-off for transistorized ignition systems for internal combustion engines | |
| US4277824A (en) | Start-up circuit | |
| US3372684A (en) | Spark ignition systems | |
| JPS5941019B2 (en) | Ignition system for internal combustion engines | |
| US3381172A (en) | Solid state silicon control rectifier ignition system for internal combustion engines | |
| US5506478A (en) | AC ignition system with optimized electronic circuit | |
| US3765391A (en) | Transistorized ignition system | |
| GB2182815A (en) | Inductive load switching circuit | |
| RU2020257C1 (en) | Ignition system with capacitor energy accumulation | |
| JPH0344228B2 (en) | ||
| US4059084A (en) | Ignition system for internal combustion engines using an ignition coil | |
| SU1465612A1 (en) | Electronic ignition system of i.c. engine | |
| US4068158A (en) | High efficiency d.c. voltage regulator | |
| SU1433129A1 (en) | I.c.engine ignition system | |
| SU1332952A2 (en) | Battery ignition system of i.c.engine |