RU2111378C1 - Spark ignition voltage supply device - Google Patents
Spark ignition voltage supply device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111378C1 RU2111378C1 RU96112009A RU96112009A RU2111378C1 RU 2111378 C1 RU2111378 C1 RU 2111378C1 RU 96112009 A RU96112009 A RU 96112009A RU 96112009 A RU96112009 A RU 96112009A RU 2111378 C1 RU2111378 C1 RU 2111378C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- winding
- circuit
- magnetic
- switching
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electrical ignition systems of internal combustion engines.
Для зажигания рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания используют электрические импульсы напряжением около 30 кВ. Если принять, что суммарная емкость свечи зажигания и подводящего провода составляет около 15 пф, то накопленная перед разрядом энергия будет равна примерно 6,7 мДж. Однако, если учитывать активные сопротивления подводящего провода и гасящего резистора, предназначенного для уменьшения радиопомех, энергия, необходимая для надежного воспламенения смеси, должна быть больше примерно в три аза. To ignite the working mixture in the cylinders of an internal combustion engine, electrical impulses with a voltage of about 30 kV are used. If we assume that the total capacity of the spark plug and the lead wire is about 15 pF, then the energy stored before discharge will be approximately 6.7 mJ. However, if we take into account the active resistances of the lead wire and the quenching resistor, designed to reduce radio interference, the energy necessary for reliable ignition of the mixture should be more than about three basics.
Высокое напряжение налагает жесткие требования на сопротивление утечки свечи зажигания, которое не должно быть меньше 1 МОм. Если же трудно обеспечить такое большое сопротивление, то длительность вырабатываемого импульса должна быть уменьшена до 10 мкс и меньше. Подвод энергии 20 - 40 мДж за время 10 мкс требует импульсной мощности до 400 Вт. Источник питания и ключ должны обеспечивать напряжение и ток, соответствующие этой мощности, причем ограничения на ток могут оказаться наиболее труднопреодолимыми. Например, при напряжении питания 12 В требуется ток 1700 А, что трудновыполнимо. Поэтому в системах зажигания обязательно используется предварительное накопление энергии за сравнительно большое время, чтобы затем выдать ее в импульсе. Требования к коммутационной мощности источника питания при этом снимаются, но требования к ключам остаются. High voltage imposes stringent requirements on the leakage resistance of the spark plug, which should not be less than 1 MΩ. If it is difficult to provide such a large resistance, then the duration of the generated pulse should be reduced to 10 μs or less. An energy supply of 20 - 40 mJ in a time of 10 μs requires a pulsed power of up to 400 watts. The power source and switch must provide a voltage and current corresponding to this power, and current restrictions can be most difficult to overcome. For example, with a supply voltage of 12 V, a current of 1700 A is required, which is difficult. Therefore, in ignition systems, preliminary accumulation of energy for a relatively large time is necessarily used, then to give it out in a pulse. The requirements for the switching power of the power source are removed, but the requirements for the keys remain.
Классическая система зажигания содержит катушку зажигания, представляющую собой индуктивный накопитель энергии, совмещенный с повышающим трансформатором. Импульс зажигания в такой системе вырабатывается при прерывании тока через первичную обмотку катушки зажигания. Известны также системы зажигания, содержащие индуктивный накопитель энергии, выполненный в виде отдельного элемента, включенного в цепь первичной обмотки повышающего трансформатора. Однако системы с накоплением энергии в индуктивности имеют невысокий КПД, а сами накопители имеют большие мссогабаритные показатели. The classical ignition system contains an ignition coil, which is an inductive energy storage device combined with a step-up transformer. An ignition pulse in such a system is generated when the current is interrupted through the primary winding of the ignition coil. Ignition systems are also known, containing an inductive energy storage device, made in the form of a separate element included in the primary winding circuit of a step-up transformer. However, systems with energy storage in the inductance have a low efficiency, and the drives themselves have large overall dimensions.
Известны также системы зажигания с накоплением энергии в конденсаторе, который при искрообразовании разряжается на первичную обмотку повышающего трансформатора через тиристорный или транзисторный ключ. Однако такие системы зажигания не позволяют достигнуть скоростей коммутации, указанных выше. Предел скорости коммутации в них ограничивается возможностями силового полупроводникового ключа. Ignition systems with energy storage in a capacitor are also known, which, when sparked, is discharged to the primary winding of a step-up transformer through a thyristor or transistor switch. However, such ignition systems do not allow reaching the switching speeds indicated above. The switching speed limit in them is limited by the capabilities of the power semiconductor switch.
Из уровня техники известна также система зажигания, в которой для увеличения скорости коммутации применен насыщающийся дроссель (см. заявку ФРГ 2623612, F 02 P 3/08, 1978). Насыщающийся дроссель действительно может быть использован в качестве быстродействующего сильноточного ключа. Однако в рассматриваемой системе зажигания дроссель включен последовательно с традиционным ключом (контактным или электронным) и ограничение тока этого ключа не может быть преодолено, даже если насыщающийся дроссель способен развить большой ток. Применение дросселя, запасающего энергию, как это предлагается в известном изобретении, требует применения магнитного материала со сравнительно малой магнитной проницаемостью или с диэлектрическим зазором. Это в принципе ограничивает область изменения магнитной индукции от нуля до +Bs, в то время как целесообразно использовать магнитный материал в диапазоне от -Bs до +Bs, что позволяет повысить скорость коммутации и снизить габариты дросселя. The ignition system is also known in the prior art, in which a saturable inductor is used to increase the switching speed (see application FRG 2623612, F 02
Кроме того, в известном изобретении основная часть энергии выделяется в индуктивной фазе разряда. Существует мнение, что токи в индуктивной фазе разрушают контакты свечи и предпочтительнее заменить энергию индуктивного разряда на последовательность (цуг)импульсов емкостного разряда. Сколько именно разрядов должно быть в емкостной фазе и какова должна быть энергия разрядов, зависит от типа двигателя и режима его работы. Возможность установить оптимальный режим зажигания в известном изобретении ограничена. In addition, in the known invention, the main part of the energy is released in the inductive phase of the discharge. There is an opinion that currents in the inductive phase destroy the contacts of the spark plugs and it is preferable to replace the energy of the inductive discharge with a sequence (train) of capacitive discharge pulses. How many discharges should be in the capacitive phase and what should be the energy of the discharges depends on the type of engine and its operating mode. The ability to establish the optimal ignition mode in the known invention is limited.
Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритного устройства получения напряжения для электроискрового зажигания, обеспечивающего высокую скорость нарастания напряжения во вторичной цепи и требуемую энергию емкостной и индуктивной фаз разряда, а также получение последовательности поджигающих импульсов, обладающих необходимой энергией. Поставленная задача решается путем повышения скорости коммутации тока в первичной цепи выше предела, ограниченного возможностями контактного или электронного ключа. The objective of the present invention is to provide a small-sized device for producing voltage for spark ignition, providing a high rate of voltage rise in the secondary circuit and the required energy of the capacitive and inductive phases of the discharge, as well as obtaining a sequence of ignition pulses with the necessary energy. The problem is solved by increasing the current switching speed in the primary circuit above a limit limited by the capabilities of a contact or electronic key.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве получения напряжения для электроискрового зажигания, содержащем повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к схеме формирования импульсов тока, снабженной дросселем с насыщающимся магнитопроводом (магнитным ключом), и управляющий ключ, через который схема формирования соединена с источником питания, схема формирования снабжена коммутирующей емкостью и включенной в цепь ее заряда коммутирующей индуктивностью, при этом первичная обмотка повышающего трансформатора подключена к коммутирующей емкости через рабочую обмотку магнитного ключа, который выполнен с подмагничивающей обмоткой, обеспечивающей насыщение магнитопровода ключа магнитным потоком, направление которого противоположно направлению потока, создаваемого рабочей обмоткой. При таком включении насыщающийся дроссель, именуемый далее магнитном ключом, не служит для накопления энергии, поэтому он может быть взят с максимальной магнитной проницаемостью и смещен перед началом работы в -Bs. Это позволяет обеспечить перепад индукции в 2 Bs со всеми вытекающими преимуществами. Наличие линейной коммутирующей индуктивности и коммутирующего конденсатора между магнитным и электрическим управляющим ключами создает между ними развязку, так что магнитный ключ может развивать любые возможные для него токи, которые не проходят через электрический ключ. Такое включение позволяет получить и другие преимущества, которые будут видны при описании работы устройства. This result is achieved by the fact that in the voltage generating device for electric spark ignition containing a step-up transformer, the primary winding of which is connected to a current pulse generating circuit equipped with a choke with a saturable magnetic circuit (magnetic key), and a control key through which the generating circuit is connected to a power source , the formation circuit is equipped with a switching capacitance and a switching inductance included in the circuit of its charge, while the primary winding of the raising transform The actuator is connected to the switching capacitance through the working winding of the magnetic key, which is made with a magnetizing winding, which ensures saturation of the magnetic circuit of the key with magnetic flux, the direction of which is opposite to the direction of the flow created by the working winding. With this switching on, the saturable inductor, hereinafter referred to as the magnetic key, does not serve to store energy, therefore it can be taken with maximum magnetic permeability and shifted before operation in -Bs. This allows a difference in induction of 2 Bs with all the attendant advantages. The presence of a linear switching inductance and a switching capacitor between the magnetic and electric control keys creates an isolation between them, so that the magnetic switch can develop any currents that can not pass through the electric switch. This inclusion allows you to get other benefits that will be visible when describing the operation of the device.
LC-цепь из последовательно соединенных коммутирующей индуктивности и коммутирующей емкости может быть подключена к источнику питания через управляющий ключ, а повышающий трансформатор выполнен с дополнительной подмагничивающей обмоткой, подключенной к источнику питания и обеспечивающей насыщение магнитопровода повышающего трансформатора магнитным потоком, направление которого противоположно направлению потока, создаваемого первичной обмоткой. Это позволяет использовать для увеличения скорости нарастания тока в первичной обмотке магнитопровод повышающего трансформатора. Подмагничивающие обмотки магнитного ключа и повышающего трансформатора могут быть соединены последовательно, либо подмагничивающая обмотка повышающего трансформатора может быть включена последовательно с коммутирующей индуктивностью в цепь заряда коммутирующей емкости. An LC circuit made of series-connected switching inductance and switching capacitance can be connected to the power source via a control key, and the step-up transformer is made with an additional magnetizing winding connected to the power source and providing saturation of the step-up transformer magnetic circuit with magnetic flux, the direction of which is opposite to the direction of the flow generated primary winding. This makes it possible to use a magnetic circuit of a step-up transformer to increase the slew rate of the current in the primary winding. The magnetizing windings of the magnetic switch and the step-up transformer can be connected in series, or the magnetizing winding of the step-up transformer can be connected in series with the switching inductance in the charge circuit of the switching capacitor.
При невозможности выполнения повышающего трансформатора с подмагничивающей обмоткой, для увеличения скорости коммутации и количества энергии, накапливаемой в коммутирующей емкости, магнитный ключ снабжают трансформаторной обмоткой, а цепь из последовательно соединенных управляющего ключа, коммутирующей индуктивности, трансформаторной обмотки магнитного ключа и коммутирующей емкости включают между одним из полюсов источника питания и первым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора. Второй вывод первичной обмотки при этом соединяют со вторым полюсом источника питания и, через рабочую обмотку дросселя, - с точкой соединения коммутирующей индуктивности с трансформаторной обмоткой магнитного ключа. Устройство при этом может быть снабжено дополнительным ускоряющим каскадом, состоящим из второй коммутирующей емкости и второго магнитного ключа, при этом коммутирующие емкости соединены последовательно и включены между трансформаторной обмоткой первого магнитного ключа и первым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора, второй вывод которой подключен к точке соединения емкостей через второй магнитный ключ. If it is not possible to make a step-up transformer with a magnetizing winding, to increase the switching speed and the amount of energy accumulated in the switching capacitance, the magnetic key is provided with a transformer winding, and a circuit of serially connected control key, switching inductance, transformer winding of the magnetic key and switching capacitance is connected between one of poles of the power source and the first output of the primary winding of the step-up transformer. The second output of the primary winding is connected to the second pole of the power source and, through the working winding of the inductor, to the connection point of the switching inductance with the transformer winding of the magnetic key. The device can be equipped with an additional accelerating cascade consisting of a second switching capacitance and a second magnetic key, while the switching capacitances are connected in series and connected between the transformer winding of the first magnetic key and the first terminal of the primary winding of the step-up transformer, the second terminal of which is connected to the connection point of the capacitors through the second magnetic key.
Параллельно коммутирующей емкости, соединенной с первичной обмоткой повышающего трансформатора, может быть подключен обратный диод. При этом сразу за емкостной фазой разряда следует индуктивная, т.е. имеет место только один импульс. Параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключают шунтирующий резистор, способствующий затуханию колебаний во время переходных процессов, возникающих в схеме. In parallel with the switching capacitance connected to the primary winding of the step-up transformer, a reverse diode can be connected. In this case, the inductive phase immediately follows the capacitive phase of the discharge, i.e. there is only one impulse. In parallel with the primary winding of the step-up transformer, a shunt resistor is connected, which contributes to the damping of oscillations during transients that occur in the circuit.
В соответствии с другим вариантом, устройство получения напряжения для электроискрового зажигания, содержащее повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к схеме формирования импульсов тока, снабженной магнитным ключом, и схему управления, через которую схема формирования соединена с источником питания, отличается тем, что схема формирования снабжена коммутирующей емкостью и двумя магнитосвязанными коммутирующими индуктивностями, магнитный ключ выполнен с подмагничивающей обмоткой и двумя симметричными рабочими обмотками, обеспечивающими его переход из одного насыщающего состояния в другое, а коммутационная схема выполнена в виде двух управляющих ключей, причем к источнику питания подключены две параллельные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных одной из рабочих обмоток магнитного ключа, коммутирующей индуктивности и управляющего ключа, а коммутирующая емкость, рабочие обмотки магнитного ключа и первичная обмотка повышающего трансформатора образуют замкнутый контур разряда коммутирующей емкости, в цепь заряда которой включена одна коммутирующая индуктивность, а в цепь перезаряда - другая коммутирующая индуктивность. Данный вариант предполагает выполнение устройства получения напряжения по двухтактной схеме, что позволяет уменьшить мощность, расходуемую на подмагничивание ключей. Первые выводы рабочих обмоток магнитного ключа могут быть соединены с общую точку, а последовательно соединенные коммутирующий конденсатор и первичная обмотка повышающего трансформатора включены между вторыми выводами рабочих обмоток магнитного ключа. Для более эффективной работы устройство может быть снабжено дополнительным каскадом, состоящим из второй коммутирующей емкости, включенной последовательно с первой, и второго магнитного ключа, включенного между точкой соединения емкостей и выводом первичной обмотки повышающего трансформатора. Так же как и в однотактной схеме, описанной выше, возможно выполнение повышающего трансформатора с подмагничивающей обмоткой. Его первичная обмотка при этом может быть выполнена со средней точкой, которая подключена к источнику питания, при этом крайние выводы первичной обмотки подключены к параллельным цепям, состоящим из последовательно соединенных одной из рабочих обмоток магнитного ключа, коммутирующей индуктивности и управляющего ключа, а подмагничивающие обмотки магнитного ключа и повышающего трансформатора соединены последовательно и образуют замкнутый контур. In accordance with another embodiment, a voltage-generating device for spark ignition, comprising a step-up transformer, the primary winding of which is connected to a current pulse generating circuit provided with a magnetic key, and a control circuit through which the generating circuit is connected to a power source, characterized in that the generating circuit equipped with a switching capacitance and two magnetically connected switching inductances, the magnetic key is made with a magnetizing winding and two symmetrical working windings, ensuring its transition from one saturating state to another, and the switching circuit is made in the form of two control keys, and two parallel circuits are connected to the power source, each of which consists of one of the working windings of a magnetic key, a commuting inductance and a control circuit connected in series key, and the switching capacity, the working windings of the magnetic key and the primary winding of the step-up transformer form a closed discharge circuit of the switching capacity, in the charge circuit to Torah includes one commuting inductance, and recharge circuit - another commuting inductance. This option involves the implementation of a device for receiving voltage in a push-pull circuit, which reduces the power spent on magnetizing the keys. The first terminals of the working windings of the magnetic key can be connected to a common point, and the series-connected switching capacitor and the primary winding of the step-up transformer are connected between the second terminals of the working windings of the magnetic key. For more efficient operation, the device can be equipped with an additional cascade consisting of a second switching capacitor connected in series with the first and a second magnetic key connected between the connection point of the capacitors and the output of the primary winding of the step-up transformer. As in the single-cycle circuit described above, it is possible to make a step-up transformer with a magnetizing winding. In this case, its primary winding can be performed with a midpoint that is connected to a power source, while the extreme terminals of the primary winding are connected to parallel circuits, consisting of one of the working windings of the magnetic key, commutating inductance and control key, and the magnetizing windings of the magnetic key and step-up transformer are connected in series and form a closed loop.
Третий вариант устройства позволяет получать искру, энергия которой стабильна и не зависит от емкости свечи зажигания и величины пробивного напряжения. Данный технический результат достигается тем, что устройство получения напряжения для электроискрового зажигания, содержащее источник импульсов напряжения, повышающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к свече зажигания, а первичная обмотка соединена последовательно с магнитным ключом, снабжено накопительным и вспомогательным конденсаторами, накопительный конденсатор подключен к источнику импульсов напряжения, вторичная обмотка повышающего трансформатора включена между накопительным конденсатором и свечой зажигания, а вспомогательный конденсатор и магнитный ключ включены в цепь питания первичной обмотки повышающего трансформатора. Цепь из последовательно соединенных вспомогательного конденсатора, первичной обмотки повышающего трансформатора и магнитного ключа может быть подключена параллельно накопительному конденсатору. Возможно выполнение магнитного ключа с трансформаторной обмоткой, включенной последовательно с накопительным конденсатором и образующей с первичной обмоткой повышающего трансформатора и с вспомогательным конденсатором замкнутый контур. The third version of the device allows you to get a spark whose energy is stable and does not depend on the capacity of the spark plug and the magnitude of the breakdown voltage. This technical result is achieved in that the voltage generating device for spark ignition, comprising a voltage pulse source, a step-up transformer, the secondary winding of which is connected to the spark plug, and the primary winding is connected in series with a magnetic key, is equipped with a storage and auxiliary capacitors, a storage capacitor is connected to the source voltage pulses, the secondary winding of the step-up transformer is connected between the storage capacitor and the spark plug Egan, and an auxiliary capacitor and a magnetic switch included in the primary winding circuit power-up transformer. A chain of serially connected auxiliary capacitor, primary winding of step-up transformer and magnetic key can be connected in parallel with the storage capacitor. It is possible to carry out a magnetic key with a transformer winding connected in series with a storage capacitor and forming a closed loop with a primary winding of a step-up transformer and with an auxiliary capacitor.
Таким образом, отличительные признаки каждого из описанных вариантов изобретения позволяют решить поставленную задачу. Thus, the distinctive features of each of the described variants of the invention allow to solve the problem.
На чертежах представлены электрические схемы вариантов предлагаемого устройства получения напряжения для электроискрового зажигания. The drawings show electrical diagrams of variants of the proposed device for producing voltage for spark ignition.
Фиг. 1 - электрическая схема одноимпульсного устройства, выполненного в соответствии с п. 1 - 3 формулы изобретения; фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работы схемы, представленной на фиг. 1; на фиг. 3 - схема многоимпульсного устройства, выполненного в соответствии с п. 1 - 3 формулы; фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу схемы, представленной на фиг. 3; фиг. 5 - 8 - возможные варианты подключения подмагничивающих обмоток магнитного ключа и повышающего трансформатора; фиг. 9 - диаграммы, поясняющие работу схемы, изображенной на фиг. 5% фиг. 10 - схема устройства получения импульсов, магнитный ключ которого снабжен дополнительной трансформаторной обмоткой (п. 5 формулы изобретения); фиг. 11 - схема устройства с дополнительным ускоряющим каскадом (п. 6 формулы изобретения); фиг. 12 - двухтактная схема устройства с дополнительным ускоряющим каскадом; фиг. 13 - двухтактная схема устройства с повышающим трансформатором, имеющим подмагничивающую обмотку; фиг. 14 - 17 - примеры выполнения устройства, позволяющего стабилизировать энергию искры. FIG. 1 is an electrical diagram of a single-pulse device made in accordance with
Устройство получения напряжения для электроискрового зажигания согласно варианту, представленному на фиг. 1, содержит повышающий трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к схеме 3 формирования импульсов тока, снабженной дросселем 4 с насыщающимся магнитопроводом (магнитным ключом), и управляющий ключ 5, через который схема 3 формирования соединена с источником питания 6. Схема 3 формирования снабжена коммутирующей емкостью 7 и включенной в цепь ее заряда коммутирующей индуктивностью 8, при этом первичная обмотка 2 повышающего трансформатора подключена к коммутирующей емкости 7 через рабочую обмотку 9 магнитного ключа, который выполнен с подмагничивающей обмоткой 10, обеспечивающей насыщение магнитопровода ключа магнитным потоком, направление которого противоположно направлению потока, создаваемого рабочей обмоткой 9. Вторичная обмотка 11 повышающего трансформатора 1 через контакт распределителя 12 подключена к свече зажигания 13. С помощью конденсаторов 14 и 15 показаны паразитные емкости высоковольтных проводов и свечи зажигания. A voltage generating apparatus for spark ignition according to the embodiment of FIG. 1, comprises a step-
Повышающий трансформатор снабжен подмагничивающей обмоткой 15. Подмагничивающие обмотки 10 и 15 магнитного ключа и повышающего трансформатора соединены последовательно и подключены к источнику питания 6 через резистор 16. Параллельно первичной обмотке 2 повышающего трансформатора подключено шунтирующее сопротивление 17. Параллельно коммутирующей емкости 7 подключен обратный диод 18. The step-up transformer is equipped with a magnetizing winding 15. The magnetizing
Многоимпульсная схема, изображенная на фиг. 3, не содержит обратного диода 18, а транзисторный ключ 5 (для защиты от обратного напряжения) подключен к источнику питания 6 через диод 19. Обмотка подмагничивания трансформатора 1 может представлять собой один виток, который включен в цепь заряда коммутирующего конденсатора 7, как это показано на фиг. 5 - 8. Это эквивалентно включению приведенной к данному витку емкости 20 последовательно с конденсатором 7. Как указано на фиг. 7, коммутирующая емкость может быть разделена на два конденсатора 21 и 22, причем виток подмагничивания включен в цепь заряда только одного из них. The multi-pulse circuit depicted in FIG. 3, does not contain a
На фиг. 10 представлена схема, согласно которой магнитный ключ 4 снабжен трансформаторной обмоткой 23, а цепь из последовательно соединенных управляющего ключа 5, коммутирующей индуктивности 8, трансформаторной обмотки 23 магнитного ключа и коммутирующей емкости 7 включена между одним из полюсом источника питания 6 и первым выводом первичной обмотки 2 повышающего трансформатора, второй вывод которой соединен со вторым полюсом источника питания 6 и через рабочую обмотку 9 магнитного ключа подключен к точке соединения коммутирующей индуктивности 8 с трансформаторной обмоткой 23. Данная схема, как это указано на фиг. 11, может быть снабжена дополнительным каскадом, состоящим из второй коммутирующей емкости 24 и второго магнитного ключа 25, при этом коммутирующие емкости 7 и 24 соединены последовательно и включены между трансформаторной обмоткой 23 первого магнитного ключа 4 и первым выводом первичной обмотки 2 повышающего трансформатора, второй вывод которой подключен к точке соединения емкостей 7 и 24 через второй магнитный ключ 25. В состав схемы также входит шунтирующий резистор 26, подключенный параллельно второму магнитному ключу 25, и шунтирующий резистор 27, включенный между точкой соединения трансформаторной обмотки 23 с коммутирующей емкостью 7 и вторым выводом первичной обмотки 2 повышающего трансформатора. In FIG. 10 is a diagram according to which the
В двухтактной схеме устройства, представленной на фиг. 12, съема формирования импульсов тока снабжена коммутирующими емкостями 7 и 24, и двумя магнитосвязанными коммутирующими индуктивностями 8 и 28, магнитный ключ 4 выполнен с двумя симметричными рабочими обмотками 9 и 29, обеспечивающими его переход из одного насыщенного состояния в другое, а коммутационная схема 30 выполнена в виде двух управляющих ключей 31 и 32. Причем к источнику питания подключены две параллельные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных одной из рабочих обмоток магнитного ключа, коммутирующей индуктивности и управляющего ключа. Первые выводы рабочих обмоток 9 и 29 магнитно ключа соединены в общую точку, а последовательно соединенные коммутирующие конденсаторы 7 и 24 и первичная обмотка 2 повышающего трансформатора включены между вторыми выводами рабочих обмоток. Таким образом, последовательно соединение коммутирующие емкости 7 и 24, рабочие обмотки 9 и 29 магнитного ключа и первичная обмотка 2 повышающего трансформатора образуют замкнутый контур. Схема снабжена вторым магнитным ключом 25 и шунтирующими сопротивлениями 17 и 26, включенными также как в схеме, представленной на фиг. 11, описанной выше. Подмагничивающая обмотка 10 магнитного ключа в данной схеме подключена к источнику питания 6 через резистор 16. In the push-pull circuit of the device of FIG. 12, the current pulse generation detachment is equipped with switching
Повышающий трансформатор 1 может быть выполнен с подмагничивающей обмоткой 15, а его первичная обмотка 2 - выполнена со средней точкой, которая подключена к источнику питания, причем крайние выводы первичной обмотки подключены к параллельным цепям, состоящим из последовательно соединенных одной из рабочих обмоток 9 или 29 магнитного ключа, коммутирующей индуктивности 8 или 28 и управляющего ключа 31 или 32, а магнитный ключ снабжен дополнительной обмоткой смещения 33, включенной последовательно с подмагничивающей обмоткой 15 повышающего трансформатора и образующей с ней замкнутый контур (см. фиг. 13). Магнитный ключ может быть также снабжен дополнительной подмагничивающей обмоткой 34, включенной противофазно обмотке 10. Ток через обмотку 34 ограничивается с помощью сопротивления 35. В цепи питания обмоток 10 и 34 включены коммутационные элементы 36 и 37. The step-up
Вариант устройства получения напряжения для электроискрового зажигания, представленный на фиг. 14 - 17, содержит источник импульсов напряжения (на фиг. не показан), повышающий трансформатор 1, вторичная обмотка 11 которого подключена к свече зажигания 13, а первичная обмотка 2 - соединена последовательно с магнитным ключом 4, накопительный конденсатор 38, вспомогательный конденсатор 39, и шунтирующие сопротивления 40 и 41, одно из которых подключено параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора, а второе - параллельно рабочей обмотке магнитного ключа 4. Накопительный конденсатор 38 подключен к источнику импульсов напряжения, вторичная обмотка 11 повышающего трансформатора включена между накопительным конденсатором 38 и свечой зажигания 13, а вспомогательный конденсатор 39 и магнитный ключ 4 включены в цепь питания первичной обмотки 2 повышающего трансформатора. The embodiment of the voltage generating apparatus for spark ignition shown in FIG. 14 to 17, contains a voltage pulse source (not shown in FIG.), A step-up
Цепь из последовательно соединенных вспомогательного конденсатора 39, первичной обмотки 2 повышающего трансформатора и магнитного ключа 4 может быть подключена параллельно накопительному конденсатору 38, как это показано на фиг. 14 и 15. Магнитный ключ 4 может быть выполнен с трансформаторной обмоткой 23, при этом рабочая обмотка 9 включена последовательно с накопительным конденсатором 38, а трансформаторная - образует с первичной обмоткой 2 повышающего трансформатора и с вспомогательным конденсатором 39 замкнутый контур (фиг. 16 и 17). A chain of serially connected
Шунтирующий резистор 41 при этом подключают параллельно трансформаторной обмотке 23. The
Схемы, представленные на фиг. 14 - 17 могут быть использованы при размещении повышающего трансформатора 1 непосредственно на свече зажигания 13, то есть для каждой свечи зажигания 13 должен быть предусмотрен отдельный повышающий трансформатор. The circuits shown in FIG. 14-17 can be used when placing the step-up
Устройство получения напряжения для электроискрового зажигания работает следующим образом. A device for producing voltage for spark ignition works as follows.
Перед началом работы трансформатор 1 и магнитный ключ 4 смещаются в состояние -Bs по отношению к рабочему ходу, как это видно из схемы, приведенной на фиг. 1. То есть их магнитопроводы насыщаются до индукции -Bs магнитным потоком, создаваемым обмотками подмагничивания 10 и 15. Before starting operation, the
При замыкании управляющего ключа 5 напряжение U1 становится равным напряжению E источника питания 6 и коммутирующий конденсатор 7 начинает заряжаться от источника питания 6 через коммутирующую индуктивность 8. Ток I1 через коммутирующую индуктивность 8 нарастает по синусоиде (фиг. 2в), достигает максимума и спадает до нуля. Напряжение U2, приложенное к рабочей обмотке 9 магнитного ключа, увеличивается по косинусоиде (фиг. 2б). Индукция в магнитном ключе 4 нарастает от -Bs через нуль к +Bs в соответствии с вольтсекундной площадью графика изменения напряжения U2. Когда ∫ U2dt достигнет величины 2B S W, где Sc - площадь магнитопровода, W - число витков рабочей обмотки, магнитопровод ключа 4 насыщается и конденсатор 7 соединяется с первичной обмоткой 2 повышающего трансформатора 12 через небольшую индуктивность рабочей обмотки 9. Конденсатор 7 образует с первичной обмоткой 2 LC-контур, постоянная времени которого на порядок меньше, чем постоянная времени контура, образованного конденсатором 7 и коммутирующей индуктивностью 8. В результате напряжение U3 и ток через первичную обмотку 12 (фиг. 2г и 2д) нарастают значительно круче, чем напряжение U2, что позволяет использовать трансформатор 1 меньшего размера и с меньшим числом витков.When the
На фиг. 2 показан случай, когда магнитный ключ 4 еще не насыщен, в то время как ток I1 достиг нуля, а напряжение U2 - достигло максимума. Если управляющий ключ 5 при этом закрывается, например, если он выполнен на тиристоре, то напряжение U2 достигает 2E, как это показано на фигуре 2б. Такое соотношение времен его понимания работы устройства, фактически же, ив, выгоднее уменьшать вольт-секундную площадь ключа 4 так, его срабатывание происходило в момент равенства тока I1 и даже несколько раньше, несмотря на то, что при этом могут некоторые потери энергии. Обратим внимание, что в приведенном на 2 случае к управляющему ключу 5 прикладывается обратное напряжение, примерно равное -E. Для защиты от обратного напряжения предназначен диод 19 (см. фиг. 3).In FIG. 2 shows the case when the
Срабатывание магнитного ключа 4 приводит к передаче энергии из емкости 7 в емкость 20 (см. фиг. 3), равную сумме емкостей 14 и 15. Если приведенная к первичной обмотке трансформатора емкость 20 равна емкости конденсатора 7, то передача энергии оказывается полной (напряжение U3 достигает величины 2E, кривая изменения тока I2 представляет собой половину синусоиды, конденсатор 7 полностью разряжается, а конденсатор 20 - заряжается до максимального напряжения. Если напряжение на свече 13 в этот момент оказывается меньше пробивного напряжения, разряд не возникает, и оставшаяся энергия выделяется во время колебательного процесса, возникающего при периодических срабатываниях магнитного ключа. Сопротивление 17 при этом способствует затуханию процесса. Если же происходит разряд в свече, то вся энергия выделяется в емкостной фазе разряда.The operation of the
Более типичным является случай, когда разряд возникнет при меньшем напряжении. На фиг. 2ж, з, и приведены диаграммы, иллюстрирующие такой случай. При падении напряжения U4, ток I2, уже достигший максимума в синусоиде, снова начинает увеличиваться, и оставшаяся в конденсаторе 7 энергия переходит в индуктивность насыщенного магнитного ключа 4 (фиг. 2з). Напряжение U2 падает с растущей скоростью и в момент максимума тока I2 достигает нуля. Диод 18 не позволяет напряжению U2 стать существенно меньшим нуля, разряд конденсатора 7 прекращается, и ток I2 насыщенного магнитного ключа 4 медленно уменьшается, образуя индуктивную фазу разряда. Следует отметить, что напряжение U4 во время индуктивной фазы не равно нулю. Пунктиром на фиг. 2 ж, з, и показаны кривые изменения напряжений и тока в случае, если пробоя искрового промежутка свечи зажигания не произошло.More typical is the case when the discharge occurs at a lower voltage. In FIG. 2g, h, and diagrams are presented illustrating such a case. When the voltage U 4 drops, the current I 2 , which has already reached a maximum in the sinusoid, starts to increase again, and the energy remaining in the
После окончания индуктивной фазы разряда следует фаза предсмещения (подмагничивания) магнитного ключа 4 и повышающего трансформатора 1 и подготовка их к следующему циклу. Шунтирующее сопротивление 17 способствует затуханию процессов предсмещения. After the end of the inductive phase of the discharge, the phase of pre-bias (magnetization) of the
Таким образом, ток, протекающий через магнитный ключ 4 и, соответственно, через первичную обмотку 2 повышающего трансформатора, значительно больше, чем ток, протекающий через управляющий ключ 5. Увеличение тока при уменьшении времени его протекания позволяет снизить требования к изоляции высоковольтных цепей. Габариты магнитного ключа 4 уменьшаются за счет использования двойного перепада индукции, а габариты повышающего трансформатора 4 уменьшаются как по той же причине, так и в результате укорочения импульса на его выходе. Thus, the current flowing through the
На фиг. 3 показан вариант источника получения напряжения, в соответствии с которым конденсатор 7 не шунтирован диодом, вместе с тем обратный диод 19 включен последовательно с ключом 5, предохраняя его от обратного напряжения. На фиг. 4 показаны временные диаграммы, поясняющие работу данной схемы. Как видно из диаграммы, напряжение U2 на конденсаторе 7 становится отрицательным, после чего происходит очередное срабатывание магнитного ключа 4 и в первичной и вторичной обмотках трансформатора 2 возникают импульсы напряжения обратной полярности. На фиг. 4 показан случай, когда последний разряд исчерпывает всю энергию, накопленную в конденсаторе 7, и процесс завершается. Если напряжение на свече в этот момент оказывается меньше пробивного, разряд не возникает и оставшаяся энергия выделяется при периодических срабатываниях магнитного ключа 4. Сопротивление 17 способствует затуханию переходного процесса.In FIG. 3 shows a variant of a voltage source, according to which the
Увеличив энергию в конденсаторе 7 и установив приведенную к первичной обмотке емкость 20 меньше емкости 7, можно добиться множества разрядов в течение одного цикла срабатывания управляющего ключа 5. Каждый раз в свечу зажигания будет передаваться энергия в виде емкостного разряда, индуктивная фаза также имеет место, но только длительность ее мала и энергия незначительна. После переключения магнитного ключа 4 ток его становится близким к нулю и разряд в свече прекращается. Новая подача напряжения при новом срабатывании магнитного ключа 4 вызывает новый емкостной разряд. By increasing the energy in the
Так как магнитный ключ укорачивает импульс, то при равных по амплитуде напряжениях U2 и U3 длительность фронта нарастания последнего будет меньше. Соответственно меньше будет вольт-секундная площадь первичной обмотки трансформатора 1. Если площади магнитопроводов равны, то соответственно меньшим должно быть количество витков. Это приводит к необходимости снижения количества витков обмотки подмагничивания 15 трансформатора 1 с соответствующим повышением тока подмагничивания. Кроме того магнитопровод повышающего трансформатора 1 трудно выполнить замкнутым кольцевым без воздушного зазора. Это резко увеличивает необходимый ток смещения.Since the magnetic key shortens the pulse, then with equal voltages U 2 and U 3 of equal amplitude, the duration of the rise front of the latter will be less. Accordingly, the volt-second area of the primary winding of the
На фиг. 5 показан вариант источника с предсмещением магнитопровода повышающего трансформатора 1 током I1. Для этого ток заряда коммутирующего конденсатора 7 пропускают через обмотку подмагничивания 15, представляющую собой, как правило, один виток.In FIG. 5 shows a variant of the source with the bias of the magnetic circuit of the step-up
На фиг. 9 показано напряжение U2 на конденсаторе 7, напряжение U3 на первичной обмотке трансформатора 1 и индукция B в магнитопроводе трансформатора. Так как трансформатор 1 выполнен с зазором (естественным), то перед началом работы индукция в нем естественно устанавливается вблизи нулевого значения независимо от характеристики намагничивания магнитного материала. В начале цикла заряда конденсатора 7 индукция B смещается от нулевого значения в отрицательное, не достигая индукции насыщения (фиг. 9в). Затем при насыщении магнитного ключа 4 следует перемагничивание трансформатора 1 в пределах, меньших -Bs и +Bs. Так как конденсатор 7 в схеме на фигуре 5 не шунтирован диодом, то возможны колебания с подачей нескольких импульсов (см. на фиг. 4). При этом виток смещения 15 оказывается включенным последовательно с первичной обмоткой 2 трансформатора и рабочей обмоткой 9 магнитного ключа и принимает участие в колебаниях. На фигуре 6 показан другой вариант источника, где виток смещения в колебаниях не участвует. Оба варианта имеют свои преимущества в разных случаях.In FIG. 9 shows the voltage U 2 on the
Может оказаться так, что единственный виток смещения оказывается избыточным (например, при укорочении импульса в десять раз вольт-секундная площадь на витке смещения должна быть равна 1/20 от вольт-секундной площади первичной обмотки 2 трансформатора, которая, к примеру, имеет 12 витков, следовательно, для предсмещения требуется 0,6 витка). В этом случае полезен вариант источника, показанный на фиг. 7, где емкость 7 разделена на два конденсатора 21 и 22. Причем для подмагничивания трансформатора 2 используется ток одного из конденсаторов, что позволяет получить нужное смещение при единичном витке. На фиг. 8 показан вариант источника с предсмещением трансформатора 1, согласно которому коммутирующий конденсатор 7 зашунтирован диодом. Как уже рассмотрено выше, при этом после емкостной фазы разряда следует индуктивная фаза, то есть имеет место единственный импульс. It may turn out that a single turn of the bias turns out to be excessive (for example, when the pulse is shortened by a factor of ten, the volt-second area on the bias loop should be 1/20 of the volt-second area of the primary winding 2 of the transformer, which, for example, has 12 turns therefore, 0.6 turns are required for pre-offset). In this case, the source variant shown in FIG. 7, where the
В случае, если повышающий трансформатор 1 не имеет подмагничивающей обмотки (например, он представляет собой стандартное изделие) целесообразно использовать схему, представленную на фиг. 10, 11. В этом случае магнитный ключ 4 выполняет функцию трансформатора (или автотрансформатора). Схема, представленная на фиг. 11, отличается тем, что она содержит дополнительный каскад повышения крутизны нарастания тока в первичной обмотке 2 трансформатора, состоящий из второго коммутирующего конденсатора 24 и второго магнитного ключа 25. Предварительно смещенный магнитный ключ 4 трансформирует ток заряда конденсатора 7 через резистор 26 и обмотку магнитного ключа 25. Так как вольт-секундная площадь ключа 25 существенно меньше, чем ключа 4, то он вскоре насыщается и зарядный ток конденсатора 7 проходит через обмотку насыщенного магнитного ключа. Затем насыщается магнитный ключ 4 и закорачивает заряженный конденсатор 7 на землю, создавая импульс отрицательной полярности. Магнитный ключ 25 выходит из состояния насыщения с индукцией +Bs и переходит к состоянию насыщения с индукцией -Bs. Происходит зарядка следующего коммутирующего конденсатора 24 до отрицательного напряжения через сопротивление 17 и первичную обмотку 2. Затем насыщается магнитный ключ 25, и импульс положительной полярности поступает на первичную обмотку 2 трансформатора 1. If the step-up
Этот вариант имеет определенные преимущества, так как магнитные ключи могут одновременно трансформировать напряжение. То есть напряжение на конденсаторе 7 может быть больше величины 2E. Прохождение тока заряда коммутирующего конденсатора через последующий магнитный ключ создает достаточное смещение для его подготовки, даже если его магнитопровод выполнен из материала с небольшой магнитной проницаемостью или с неизбежным магнитным зазором, как например у повышающего трансформатора. Но, так как второй ключ 25 насыщается не мгновенно, несколько ухудшается работа ключа 4 и имеет место заряд второго конденсатора 24 с одновременным недозарядом первого конденсатора 7. Кроме того, в схеме возникают затухающие переходные процессы, во время которых некоторая энергия рассеивается в шунтирующих резисторах 17, 26 и 27. Если емкости конденсаторов 7 и 24 выбраны равными, то энергия, поступившая в конденсатор 7, полностью передается в конденсатор 24 и далее - в емкость 20. This option has certain advantages, since magnetic keys can simultaneously transform voltage. That is, the voltage across the
Конденсатор 24 может быть зашунтирован обратным диодом 18, в результате чего после пробоя искрового промежутка свечи вся оставшаяся энергия переходит в индуктивность насыщенного магнитного ключа 25 и следует индуктивная фаза разряда. Естественно, что два магнитных ключа могут существенно укоротить импульс, увеличивая соответственно его ток, и длительность индуктивной фазы будет меньшей, чем в ранее рассмотренных случаях, а токи диода 18 (импульсные) могут достигать сотен ампер. The
Рассмотрение выше схемы с магнитными ключами-трансформаторами позволяют гибко менять напряжения и длительности фронтов их нарастания, а именно - получать столь короткие длительности, что выходная обмотка повышающего трансформатора на 30 кВ может содержать всего несколько сот или даже десятков витков, то есть трансформатор оказывается дешевым и надежным. Considering the above circuit with magnetic keys-transformers allows you to flexibly change the voltage and duration of the rising edges, namely, to obtain such short durations that the output winding of a step-up transformer by 30 kV can contain only a few hundred or even tens of turns, that is, the transformer is cheap and reliable.
Все рассмотрение одноактные (в смысле работы магнитного ключа 4) схемы после окончания импульса (или серии импульсов) должны быть предсмещены для нового цикла. Время предсмещения зависит от мощности, расходуемой на смещение. Можно полагать, что время, необходимое для предсмещения магнитного ключа, прямо пропорционально времени его работы и обратно пропорционально отношению энергии смещения к рабочей энергии. Например, при времени работы 50 мкс, рабочей энергии 20 мДж и энергии смещения 2 мДж, время предсмещения будет составлять 500 мкс. Уменьшение этого времени требует увеличения мощности, расходуемой на подмагничивание. Однако уже после окончания рабочего хода магнитные ключи находящится в насыщенном состоянии и готовы к немедленному повторению рабочего хода, но для напряжения другой полярности. All consideration of one-act (in the sense of the magnetic key 4) operation of the circuit after the end of the pulse (or series of pulses) should be pre-allocated for a new cycle. The pre-shift time depends on the power spent on the shift. It can be assumed that the time required to pre-shift the magnetic key is directly proportional to the time of its operation and inversely proportional to the ratio of the bias energy to the working energy. For example, with a run time of 50 μs, a working energy of 20 mJ and a bias energy of 2 mJ, the bias time will be 500 μs. Reducing this time requires an increase in the power spent on magnetization. However, after the end of the stroke, the magnetic keys are in a saturated state and are ready for an immediate repetition of the stroke, but for a voltage of a different polarity.
На фиг. 12 показан вариант источника, выполненного по двухтактной схеме, содержащей два электронных управляющих ключа 31 и 32. Аналогично однотактной схеме, приведенной на фиг. 11, первичная обмотка 2 повышающего трансформатора 1 подключена к дополнительному коммутирующему конденсатору 24 через второй магнитный ключ 25. Коммутирующая индуктивность и основной магнитный ключ 4 выполнены с двумя обмотками (8, 28 и 9, 29), включенными противофазно. Подмагничивание ключа 4 осуществляется через резистор 16, так же, как и в рассмотренных выше схемах. Работа схемы начинается при замыкании левого управляющего ключа 31. Коммутирующий конденсатор 7 заряжается по цепи: обмотка 29 ключа 4, параллельно соединенные резистор 26 и магнитный ключ 25, коммутирующая индуктивность 8. Далее так же, как и в схеме, приведенной на фиг. 11, осуществляется передача энергии из конденсатора 7 в конденсатор 24, который с вою очередь разряжается на первичную обмотку 2 повышающего трансформатора. После окончания цикла управляющий ключ 31 закрывается, а управляющий ключ 32 открывается и конденсатор 7 перезаряжается через обмотку 9 магнитного ключа 4 и коммутирующую индуктивность 28. Осуществлять предсмещение ключа 4 при этом не требуется, так как полярность прикладываемого к нему напряжения изменяется. In FIG. 12 shows a variant of a push-pull source comprising two
Проблема предсмещения магнитных ключей и трансформатора достаточна сложна. Можно использовать естественную установку индукции в нулевое состояние, если в магнитопроводе имеется зазор. Но в этом случае может быть использована только половина возможного перепада индукции. Предсмещение может быть достаточно эффективно осуществлено током заряда предшествующего конденсатора (см. описание работы схемы, представленной на фиг. 11). Однако в этом случае в схеме возникает колебательный процесс, сопровождающийся беспорядочной коммутаций ключей и потерей энергии, выделяющейся на шунтирующих сопротивлениях. Схемы с предсмещением током заряда коммутирующего конденсатора (фиг. 5 - 8) достаточно эффективны при стабильных емкостях. Емкость коммутирующего конденсатора является стабильной, однако емкость 20 - это паразитная емкость проводов, поэтому она может иметь значительные отклонения. В этом случае величина предсмещения также имеет отклонения. The problem of pre-biasing magnetic keys and a transformer is quite complicated. You can use the natural installation of induction in the zero state, if there is a gap in the magnetic circuit. But in this case, only half of the possible difference in induction can be used. The pre-bias can be quite effectively implemented by the charge current of the previous capacitor (see the description of the operation of the circuit shown in Fig. 11). However, in this case, an oscillatory process occurs in the circuit, accompanied by erratic switching of the keys and the loss of energy released by the shunt resistances. Circuits with the bias current of the charge of the switching capacitor (Fig. 5 - 8) are quite effective with stable capacities. The capacitance of the switching capacitor is stable, but the
На фиг. 13 показан вариант источника, выполненного по двухтактной схеме, в котором влияние отклонений емкости 20 значительно снижено. Смещение повышающего трансформатора 2 создается напряжением, снимаемым с дополнительной обмотки смещения 33 магнитного ключа 4. Сопротивление провода выбирается таким, чтобы RC-цепь, образованная им с приведенной емкостью 20, имела постоянную времени, меньшую времени ожидания срабатывания магнитного ключа 4. Это обеспечивает стабильность вольт-секундной площади на обмотке смещения ключа 4. Однако постоянная времени должна быть не настолько мала, чтобы вносить заметные потери при последующей коммутации ключа. В схеме также применены две противофазных обмотки 10 и 34 подмагничивания ключа 4. Эти обмотки коммутируются элементами 36 и 37 так, что двухтактная схема оказывается в любой момент предсмещенной для срабатывания любого из управляющих ключей 31 и 32. То есть серия может содержать любое число импульсов, в том числе и нечетное, в этом случае следующая серия начинается с работы правого по схеме управляющего ключа 32. In FIG. 13 shows a variant of a push-pull source in which the effect of
Как уже отмечалось выше, энергия разряда накапливается в паразитной емкости свечи зажигания. Теоретические расчеты показывают, что 90% накопленной энергии выделяется в разряде за время, равное примерно 2,5 нс при фронтах в доли наносекунды. Перепад напряжения в 30 кВ за доли наносекунды создает мощные радиопомехи. Для их устранения применяют подводящие проводники с высоким сопротивлением, вследствие чего КПД системы ограничивается на уровне не более 30%. На самом деле КПД оказывается еще ниже, если принять во внимание следующее. As already noted above, the discharge energy is accumulated in the stray capacitance of the spark plug. Theoretical calculations show that 90% of the accumulated energy is released in the discharge during a time equal to about 2.5 ns at fronts of a fraction of a nanosecond. A voltage drop of 30 kV per fractions of a nanosecond creates powerful radio interference. To eliminate them, lead conductors with high resistance are used, as a result of which the efficiency of the system is limited to no more than 30%. In fact, the efficiency is even lower if we take into account the following.
Устройство для получения импульсов зажигания должно гарантировать их амплитуду (например 30 кВ) с учетом запаса на отклонения различных параметров. Однако в действительности пробой может возникнуть при значительно меньшей величине вторичного напряжения. Можно предположить, что при определенных условиях (температуре, частоте вращения двигателя, состоянии разрядного промежутка свечи и т.д.) пробивное напряжение будет равно всего 12 кВ. Это соответствует энергии 1,08 мДж при энергии генерируемого импульса 40 мДж, т. е. КПД оказывается равным всего 2,5%. С этой точки зрения представляется полезной система, в которой энергия искры может быть стабильной несмотря на разброс упомянутых выше параметров (см. схемы, представленные на фиг. 14 - 17). Показанные части устройства должны быть расположены в непосредственной близости от свечи зажигания. A device for receiving ignition pulses must guarantee their amplitude (for example, 30 kV), taking into account the margin for deviations of various parameters. However, in reality, breakdown can occur at a significantly lower secondary voltage. It can be assumed that under certain conditions (temperature, engine speed, condition of the discharge gap of the plug, etc.), the breakdown voltage will be only 12 kV. This corresponds to an energy of 1.08 mJ at an energy of the generated pulse of 40 mJ, i.e., the efficiency is only 2.5%. From this point of view, it seems useful to have a system in which the energy of the spark can be stable despite the scatter of the parameters mentioned above (see the schemes shown in Figs. 14-17). The parts shown should be located in close proximity to the spark plug.
Магнитопроводы магнитного ключа 4 и повышающего трансформатора 1 выполнены с диэлектрическим зазором или из магнитного материала с линейной характеристикой на среднем участке. Шунтирующие сопротивления способствуют установке индукции вблизи нуля перед подачей импульса. Емкость и напряжение заряда накопительного конденсатора 38 выбраны с учетом необходимого для искрообразования количества энергии, причем напряжение, до которого заряжается конденсатор 38, существенно меньше необходимого пробивного напряжения (примерно 2 - 5 кВ). Импульс напряжения такой величины подается на конденсаторы 38 и 39. Когда магнитный ключ 4 насыщается, импульс пробивного напряжения (примерно 30 кВ) генерируется во вторичной обмотке 11 повышающего трансформатора и разрядный промежуток свечи зажигания 13 пробивается. Затем магнитопровод трансформатора 1 насыщается и энергия из конденсатора 38 передается в проводящий разрядный промежуток свечи. Схемы, представленные на фиг. 14, 15, отличаются знаком высоковольтного импульса по отношению к низковольтному. Каждая из них имеет определенные преимущества. При обратном знаке импульса пробивного напряжения разряд накопительного конденсатора следует непосредственно за зарядным импульсом, а при одинаковых знаках - между ними образуется временной интервал в десятые доли микросекунды. Токи и напряжения в соединительном кабеле, показанном пунктиром, находятся в микросекундном интервале времени, а следовательно, радиопомехи невелики. The magnetic circuits of the
На фиг. 16 и 17 показан вариант источника, согласно которому магнитный ключ 4 включен по трансформаторной схеме. Трансформируемый зарядный ток конденсатора 39 проходит через первичную обмотку 2 повышающего трансформатора и осуществляет его предсмещение в состояние с индукцией -B. Это позволяет использовать в трансформаторе 1 двойной перепад индукции. В самом же магнитном ключе 4 двойного перепада индукции нет, и для его предустановки требуется магнитопровод с диэлектрическим зазором. Схемы, приведенные на фиг. 16 и 17, также отличаются полярностью импульса заряда по отношению к поджигающему импульсу. Для заряда накопительного конденсатора в схемах, представленных на фиг. 14 - 17, могут быть использованы описанные выше источники импульсов, например схема, представленная на фиг. 13. In FIG. 16 and 17 show a variant of the source, according to which the
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112009A RU2111378C1 (en) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Spark ignition voltage supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112009A RU2111378C1 (en) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Spark ignition voltage supply device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2111378C1 true RU2111378C1 (en) | 1998-05-20 |
RU96112009A RU96112009A (en) | 1998-08-27 |
Family
ID=20181964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96112009A RU2111378C1 (en) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Spark ignition voltage supply device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111378C1 (en) |
-
1996
- 1996-06-14 RU RU96112009A patent/RU2111378C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10631395B2 (en) | Inductively coupled pulsed RF voltage multiplier | |
KR100354728B1 (en) | Circuit appangement for the production of voltage pulse sequences, in particular for the operation of dielectrically impeded discharges | |
KR910010809A (en) | DC / DC Switching Converter Circuit | |
US4922396A (en) | DC-DC converter | |
EP0297459A2 (en) | Discharge load driving circuit | |
EP0329099B1 (en) | Ignition system | |
US5009213A (en) | Static ignition device for internal combustion engines | |
RU2111378C1 (en) | Spark ignition voltage supply device | |
CN113691239B (en) | Magnetic switch pulse generator for electric pulse rock breaking | |
US3529587A (en) | Ignition system for internal combustion engine | |
US3445723A (en) | Ignition system applying induced voltage to the coil primary | |
EP0408142A1 (en) | Method and electric circuit for exciting a gas discharge laser | |
US4809149A (en) | Single-ended down converter | |
SU868985A1 (en) | Magnetic pulse modulator | |
RU2003219C1 (en) | Magnetic pulse oscillator | |
RU2155120C1 (en) | Process of initiation of electric arc and device for its realization | |
US3121800A (en) | Pulse generating circuit | |
SU1378036A1 (en) | Magnetic-thyristor pulser | |
RU2011493C1 (en) | Method and device for producing electric arc | |
SU1748233A1 (en) | Pulse generator | |
RU2138677C1 (en) | Voltage producing device for ignition working mixture in internal combustion engine | |
JPS62210262A (en) | Pulse generation circuit and igniter using said circuit | |
SU327579A1 (en) | PULSE MODULATOR-ALL-UNION PATTERN ^ TEHSH1CH? Sviblioteka | |
RU2059083C1 (en) | Thyristor ignition system | |
SU780167A1 (en) | Staircase pulse blocking-oscillator |