RU2047784C1

RU2047784C1 - Thyristor ignition system

Info

Publication number: RU2047784C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Данилович Негода
Original assignee: Анатолий Данилович Негода
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: electrical equipment of gasoline engine, in particular electronic ignition system with storage capacitor. SUBSTANCE: ignition system has inductance storage unit 1, power transistor 2, regulating unit 4, spark transformer 15, storage capacitor 13. Novelty is that lead of second secondary winding of storage unit 1 is connected via series-connected additional capacitor and second resistor to common wire of system; if third transistor is connected in base circuit of second transistor, additional diode is inserted between base and emitter of third transistor; novelty is also that time constant of mentioned circuit set up of series-connected capacitor and second resistor is 0.1 to 0.5 of pulse duration of conducting power transistor. EFFECT: improved reliability of system and its efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию бензиновых двигателей внутреннего сгорания, в частности к электронным системам зажигания с накоплением энергии в конденсаторе. The invention relates to electrical equipment of gasoline internal combustion engines, in particular to electronic ignition systems with energy storage in a capacitor.

Известны системы электронного зажигания со стабилизированной энергией искры с одноимпульсным преобразованием магнитной энергии индуктивного накопителя в электрическую энергию накопительного конденсатора. Known electronic ignition systems with stabilized energy sparks with a single-pulse conversion of the magnetic energy of the inductive storage into electrical energy of the storage capacitor.

Недостатком этих систем является их относительная сложность, большой вес и габариты. The disadvantage of these systems is their relative complexity, high weight and dimensions.

Известны системы электронного зажигания со стабилизированной энергией искры с многоимпульсным зарядом накопительного конденсатора. Known electronic ignition systems with stabilized energy sparks with multipulse charge storage capacitor.

Ее недостатком является то, что она работает в относительно малом диапазоне питающего напряжения. Its disadvantage is that it operates in a relatively small range of supply voltage.

Известна система тиристорного зажигания, содержащая индуктивный накопитель, первичная обмотка которого через силовой транзистор первой проводимости подключена к выводам источника питания; коллектор силового транзистора соединен с общим проводом схемы, а база с коллектором второго транзистора второй проводимости, у которого эмиттер соединен с общим проводом схемы, а база или с эмиттером третьего транзистора второй проводимости, или, если третьего транзистора нет с выходом блока стабилизации, причем, если включен третий транзистор, то коллектор третьего транзистора через резистор соединен с шиной источника питания, а база с выходом блока стабилизации, между базой и эмиттером второго транзистора включен диод; выход же блока стабилизации соединен с началом второй вторичной обмотки индуктивного накопителя, конец которой через первый резистор соединен с общим проводом схемы; начало же первой вторичной обмотки соединено или с концом первичной обмотки, или с концом второй вторичной обмотки, конец первой вторичной обмотки через диод подключен с выводом накопительного конденсатора, который соединен с входом блока стабилизации и с тиристором, последовательно с которым включена первичная обмотка трансформатора искрообразования, управляемый же вход тиристора соединен с выходом блока прерывания. A known thyristor ignition system containing an inductive storage, the primary winding of which is connected through the power transistor of the first conductivity to the terminals of the power source; the collector of the power transistor is connected to the common wire of the circuit, and the base to the collector of the second transistor of the second conductivity, in which the emitter is connected to the common wire of the circuit, and the base or to the emitter of the third transistor of the second conductivity, or, if there is no third transistor with the output of the stabilization unit, and, if the third transistor is turned on, the collector of the third transistor is connected through the resistor to the power supply bus, and the base with the output of the stabilization unit, a diode is connected between the base and the emitter of the second transistor; the output of the stabilization unit is connected to the beginning of the second secondary winding of the inductive storage, the end of which through the first resistor is connected to a common circuit wire; the beginning of the first secondary winding is connected either to the end of the primary winding or to the end of the second secondary winding, the end of the first secondary winding through a diode is connected to the output of the storage capacitor, which is connected to the input of the stabilization unit and to the thyristor, in series with which the primary winding of the sparking transformer is connected, the controlled input of the thyristor is connected to the output of the interrupt unit.

Недостатком этой системы является относительно низкая ее надежность и относительно низкий КПД. The disadvantage of this system is its relatively low reliability and relatively low efficiency.

Сущность изобретения заключается в том, что конец второй вторичной обмотки через дополнительные последовательно соединенные конденсатор и второй резистор соединен с общим проводом схемы, если же в базовую цепь второго транзистора включен третий транзистор, то между базой и эмиттером последнего включен дополнительно диод. The essence of the invention lies in the fact that the end of the second secondary winding is connected via a series-connected additional capacitor and a second resistor to a common wire of the circuit, but if a third transistor is connected to the base circuit of the second transistor, an additional diode is also connected between the base and the emitter of the latter.

Постоянная времени указанной цепи из последовательно соединенных конденсатора и второго резистора составляет 0,1-0,5 значения от времени длительности импульса открытого силового транзистора. The time constant of this circuit from a series-connected capacitor and a second resistor is 0.1-0.5 values of the pulse duration of the open power transistor.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы систем зажигания в двух альтернативных вариантах. In FIG. 1 and 2 are diagrams of ignition systems in two alternative embodiments.

Система тиристорного зажигания включает индуктивный накопитель 1, первичная обмотка которого через силовой первый транзистор 2 первой проводимости подключена к выводам источника питания. Коллектор силового транзистора 2 соединен с общим проводом схемы, а его база с коллектором второго транзистора 3 второй проводимости. Эмиттер второго транзистора 3 соединен с общим проводом схемы, а база в первом альтернативном варианте соединена с выходом блока 4 стабилизации. Между базой и эмиттером второго транзистора 3 включен диод 5. Во втором альтернативном варианте база второго транзистора 3 соединена с эмиттером третьего транзистора 6, коллектор которого через резистор 7 соединен с шиной источника питания. Между базой и эмиттером транзистора 6 включен диод 8. Начало второй вторичной обмотки индуктивного накопителя 1 соединено с выходом блока 4 стабилизации и или с базой транзистора 3 (первый альтернативный вариант), или с базой транзистора 6 (второй вариант). Конец второй вторичной обмотки через первый резистор 9, а также через последовательно соединенные конденсатор 10 и второй резистор 11 соединена с общим проводом схемы. Постоянная времени цепи из конденсатора 10 и резистора 11 составляет 0,1-0,5 значения от времени длительности импульса открытого силового транзистора 2. The thyristor ignition system includes an inductive storage 1, the primary winding of which is connected through the power first transistor 2 of the first conductivity to the terminals of the power source. The collector of the power transistor 2 is connected to a common wire of the circuit, and its base with the collector of the second transistor 3 of the second conductivity. The emitter of the second transistor 3 is connected to a common wire of the circuit, and the base in the first alternative embodiment is connected to the output of the stabilization unit 4. A diode 5 is connected between the base and the emitter of the second transistor 3. In the second alternative embodiment, the base of the second transistor 3 is connected to the emitter of the third transistor 6, the collector of which is connected through the resistor 7 to the bus of the power source. A diode 8 is connected between the base and the emitter of transistor 6. The beginning of the second secondary winding of the inductive storage 1 is connected to the output of the stabilization unit 4 and either to the base of the transistor 3 (the first alternative option) or to the base of the transistor 6 (second option). The end of the second secondary winding through the first resistor 9, as well as through the series-connected capacitor 10 and the second resistor 11 is connected to a common wire circuit. The time constant of the circuit from the capacitor 10 and the resistor 11 is 0.1-0.5 values of the time duration of the pulse duration of the open power transistor 2.

Начало первой вторичной обмотки индуктивного накопителя 1 соединено или с одним из выводов источника питания, или с концом или первичной, или вторичной обмотки индуктивного накопителя 1. Конец первой вторичной обмотки через диод 12 соединен с выводом накопительного конденсатора 13, который также соединен с входом блока 4 стабилизации и с анодом тиристора 14, последовательно с которым включена первичная обмотка трансформатора 15 искрообразования. Управляемый вход тиристора 14 соединен с выходом блока 16 прерывания. The beginning of the first secondary winding of the inductive storage device 1 is connected either to one of the terminals of the power source, or to the end of either the primary or secondary winding of the inductive storage device 1. The end of the first secondary winding through the diode 12 is connected to the output of the storage capacitor 13, which is also connected to the input of block 4 stabilization and with the anode of the thyristor 14, in series with which the primary winding of the spark transformer 15 is turned on. The controlled input of the thyristor 14 is connected to the output of the interrupt unit 16.

Система тиристорного зажигания работает следующим образом. The thyristor ignition system operates as follows.

Если напряжение на накопительном конденсаторе 13 меньше заданного, то блок 4 стабилизации, выдает некоторый ток или в цепь базы транзистора 3 (первый вариант), или в цепь базы транзистора 6 (второй альтернативный вариант). В результате этого силовой транзистор 2 отпирается, а во вторичных обмотках индуктивного накопителя 1 трансформируется напряжение. Под действием этого напряжения через вторую вторичную обмотку, через резисторы 9 и 11, а также или через базовый переход транзистора 3 (первый вариант), или через базовые переходы и транзистора 3 и транзистора 6 (второй вариант) проходит ток, открывающий до насыщения транзистор 3. При этом через первичную обмотку индуктивного накопителя 1 идет линейно нарастающий ток. После насыщения магнитопровода индуктивного накопителя 1 напряжение на вторичных обмотках сначала уменьшается, а затем изменяет свою полярность. В результате этого меняет свою полярность и ток через резисторы 9 и 11. Этими токами дополнительно запираются и транзистор 3 (первый вариант) или и транзистор 3 и транзистор 6 (второй вариант). При этом запирающие токи резисторов 9 и 11 проходят соответственно или через диод 5, или через оба диода 8 и 5. Транзистор 3, запираясь, запирает и силовой транзистор 2, а магнитная энергия индуктивного накопителя 1 под действием тока через вторичные обмотки и через диод 12 преобразуется в энергию заряда накопительного конденсатора 13. После восстановления состояния магнитопровода накопителя 1, если конденсатор 13 не заряжается до заданного напряжения, с выхода блока 4 стабилизации снова поступает сигнал через транзистор 3 (транзисторы 3 и 6) на отпирание силового транзистора 2. Обратная положительная связь из резисторов 9 и 11 обеспечивает высокую крутизну фронтов как при отпирании транзисторов 3 и 2, так и при их запирании. Такой автоколебательный режим системы сохраняется до заряда накопительного конденсатора 13 до заданного напряжения, при котором блок 4 стабилизации не закрывает транзистор 3 (транзисторы 3 и 6), срывая автогенерацию импульсов. В необходимом положении коленчатого вала двигателя блок 16 прерывания выдает сигнал на отпирание тиристора 14. Формируется искра, после которой схема путем описанной автогенерации импульсов снова заряжает накопительный конденсатор 13 до заданного напряжения. If the voltage at the storage capacitor 13 is less than the specified one, then the stabilization unit 4 supplies some current either to the base circuit of transistor 3 (first option) or to the base circuit of transistor 6 (second alternative option). As a result of this, the power transistor 2 is unlocked, and the voltage is transformed in the secondary windings of the inductive storage 1. Under the action of this voltage, a second current passes through the second secondary winding, through resistors 9 and 11, and also through the base transition of transistor 3 (first option), or through base transitions of transistor 3 and transistor 6 (second option), which opens transistor 3 to saturation . In this case, a linearly increasing current flows through the primary winding of the inductive storage 1. After saturation of the magnetic circuit of the inductive storage 1, the voltage on the secondary windings first decreases, and then changes its polarity. As a result, it changes its polarity and current through resistors 9 and 11. These transistors additionally lock both transistor 3 (first option) or both transistor 3 and transistor 6 (second option). In this case, the locking currents of the resistors 9 and 11 pass, respectively, either through the diode 5, or through both diodes 8 and 5. The transistor 3, locking, also locks the power transistor 2, and the magnetic energy of the inductive storage 1 under the action of current through the secondary windings and through the diode 12 it is converted into the charge energy of the storage capacitor 13. After restoration of the state of the magnetic circuit of the drive 1, if the capacitor 13 is not charged to a predetermined voltage, the output from the stabilization unit 4 again receives a signal through the transistor 3 (transistors 3 and 6) to power transistor 2. The positive feedback from the resistors 9 and 11 provides a high steepness of the fronts when unlocking transistors 3 and 2, and when they are locked. Such a self-oscillating mode of the system is maintained until the charge of the storage capacitor 13 to a predetermined voltage at which the stabilization unit 4 does not close the transistor 3 (transistors 3 and 6), disrupting the self-generation of pulses. In the required position of the engine crankshaft, the interrupt unit 16 provides a signal for unlocking the thyristor 14. A spark is generated, after which the circuit, using the described auto-generation of pulses, charges the storage capacitor 13 again to the specified voltage.

Достоинством описанной схемы является то, что благодаря использованию цепочки из конденсатора 10 и резистора 11 ускоряется запирание транзистора 3 (транзисторов 3 и 6). Без этой цепочки транзистор 3 (транзисторы 3 и 6) запирается относительно медленно, связанное с тем, что этот (эти) транзистор(ы) будучи в насыщении относительно медленно запираются из-за рассасывания в них неосновных носителей тока. В предложенной схеме в момент начала и конца запирания транзистора 3 (транзисторов 3 и 6) под действием цепи из конденсатора 10 и резистора 11 через диод 5 (диоды 5 и 8) проходит большой ток, ускоряющий запирание транзистора 3 (транзисторов 3 и 6). Постоянная времени цепочки 10 и 11 должна быть такой, что за время импульса при открытых транзисторах 2 и 3 конденсатор 10 успевал бы перезарядиться на 80-50% Этому условию удовлетворяет постоянная времени цепочки 10 и 11 0,1-0,5 значения от длительности импульса открытого транзистора 2. Поскольку под действием тока цепочки 10 и 11 ускоряется запирание транзистора 3, то ускоряется запирание и силового транзистора 2, что уменьшает нагрев транзистора 2. Благодаря этому улучшается надежность системы и повышается КПД преобразования. The advantage of the described circuit is that due to the use of a chain of capacitor 10 and resistor 11, the locking of transistor 3 (transistors 3 and 6) is accelerated. Without this chain, transistor 3 (transistors 3 and 6) closes relatively slowly, due to the fact that this (these) transistor (s) being in saturation are relatively slowly locked due to the absorption of minority current carriers in them. In the proposed circuit, at the time of the beginning and end of the locking of the transistor 3 (transistors 3 and 6) under the action of the circuit from the capacitor 10 and the resistor 11, a large current passes through the diode 5 (diodes 5 and 8), accelerating the locking of the transistor 3 (transistors 3 and 6). The time constant of the circuit 10 and 11 should be such that during the pulse time with open transistors 2 and 3, the capacitor 10 would have time to recharge by 80-50%. This condition is satisfied by the time constant of the chain 10 and 11 0.1-0.5 values of the pulse duration open transistor 2. Since under the action of the current of the circuit 10 and 11, the locking of the transistor 3 is accelerated, the locking of the power transistor 2 is also accelerated, which reduces the heating of the transistor 2. This improves the reliability of the system and increases the conversion efficiency.

Claims

1. The thyristor ignition system, containing an inductive storage device, the primary winding of which is connected to the terminals of the power source through the power transistor of the first conductivity, the collector of the power transistor is connected to the common wire of the circuit, and the base with the collector of the second transistor of the second conductivity, in which the emitter is connected to the common wire of the circuit , and the base is either with the emitter of the third transistor of the second conductivity, or, if there is no third transistor, with the output of the stabilization unit, and if the third transistor is turned on, then the collector p of the third transistor is connected through the resistor to the bus of the power source, and the base is connected to the output of the stabilization unit, a diode is connected between the base and emitter of the second transistor, the output of the stabilization unit is connected to the beginning of the second secondary winding of the inductive storage device, the end of which is connected to the common wire of the circuit through the first resistor, the beginning of the first secondary winding is connected either to the end of the primary winding, or to the end of the second secondary winding, the end of the first secondary winding through a diode is connected to the output of the storage capacitor, which the second one is connected to the input of the stabilization unit and to the thyristor, with which the primary winding of the sparking transformer is connected in series, the controlled input of the thyristor is connected to the output of the interrupt unit, characterized in that the end of the second secondary winding is connected through a further series-connected capacitor and the second resistor to the common circuit wire, if a third transistor is included in the base circuit of the second transistor, an additional diode is connected between the base and the emitter of the latter.

2. The system according to claim 1, characterized in that the time constant of the specified circuit from the capacitor and the second resistor is 0.1 to 0.5 values of the pulse duration of the open power transistor.