RU2339838C2 - Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage - Google Patents
Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339838C2 RU2339838C2 RU2006108967/06A RU2006108967A RU2339838C2 RU 2339838 C2 RU2339838 C2 RU 2339838C2 RU 2006108967/06 A RU2006108967/06 A RU 2006108967/06A RU 2006108967 A RU2006108967 A RU 2006108967A RU 2339838 C2 RU2339838 C2 RU 2339838C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- windings
- voltage
- loads
- sections
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010615 ring circuit Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электрооборудованию конденсаторных систем многоискрового зажигания с непрерывным накоплением энергии разрядных (накопительных) конденсаторов для двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The present invention relates to electrical equipment of capacitor systems of multi-spark ignition with continuous energy storage of discharge (storage) capacitors for internal combustion engines (ICE).
Искрообразование в этих системах сопровождается значительным изменением потребляемой мощности от холостого хода до максимальной, обусловленной периодическим короткозамкнутым или близким ему состоянием нагрузки, которое является дестабилизирующим фактором экстремального характера (далее по тексту «экстремальная нагрузка»), как и физические процессы, сопутствующие ему, вследствие которых прерывается работа как автогенераторных преобразователей постоянного напряжения (ППН), так и с внешним возбуждением, что существенно ограничивает возможности энергообеспечения процесса искрообразования, особенно на больших оборотах ДВС. Это связано с тем, что экстремально возрастающий с током вторичной обмотки трансформатора преобразователя ее магнитный поток размагничивает магнитный поток первичной обмотки, что сопровождается у автогенераторных преобразователей исчезновением напряжения управления силовых транзисторных ключей, их закрытием и прерыванием процесса генерации и преобразования, а у преобразователей с внешним возбуждением ведет к опасному для силовых элементов росту намагничивающего тока первичной обмотки, ограничение которого требует применения принудительного закрытия силовых транзисторных ключей путем снятия их внешнего управления или более сложных мер защиты. Тем более проблематично питание двух экстремальных нагрузок, последовательно во времени нагружающих один такой преобразователь, а при большем их количестве оно становится практически невозможным из-за упомянутого выше размагничивающего действия на магнитный поток первичной обмотки экстремальных магнитных потоков вторичных обмоток, объединенных общим магнитопроводом. Поэтому для стабильного энергопитания таких нагрузок от одного преобразователя кроме их естественного взаимного сдвига во времени, обеспечиваемого самим процессом искрообразования, необходимо и их физическое разделение в пространстве, заключающееся в питании каждой экстремальной нагрузки от индивидуального выходного трансформатора с двумя секциями первичной обмотки с уменьшенным числом витков, последовательно с учетом их начал и концов соединяемых в две сфазированные коллекторные обмотки одного преобразователя. При таком разделении непосредственное влияние экстремальных магнитных потоков приобретает локальный, ограниченный пределами одного трансформатора, характер, позволяющий не только исключить срыв работы преобразователя при появлении экстремальных нагрузок, а, напротив, повысить мощность и энергоотдачу преобразования в этот момент (см. ниже). Прототипом предлагаемого многотрансформаторного способа преобразования постоянного напряжения принимается широко известный способ, реализуемый в преобразователях постоянного напряжения с внешним (независимым) возбуждением, которым, кроме ряда достоинств, присущи и все упомянутые выше недостатки, препятствующие их применению в конденсаторных системах зажигания с непрерывным накоплением энергии - способ двухзвенного преобразования постоянного напряжения с внешним возбуждением («Электроника», энциклопедический словарь, под редакцией Колесникова В.Г., М.: «Советская энциклопедия» 1991, стр.421, рис.В).Sparking in these systems is accompanied by a significant change in power consumption from idle to maximum, caused by a periodic short-circuited or close load condition, which is a destabilizing factor of an extreme nature (hereinafter referred to as "extreme load"), as well as the physical processes accompanying it, due to which interrupted operation of both self-generating DC / DC converters (PPN) and with external excitation, which is significantly limited the possibility of sparking energy process, especially at high engine speed. This is due to the fact that its magnetic flux, which is extremely increasing with the secondary winding current of the transformer of the converter, demagnetizes the magnetic flux of the primary winding, which is accompanied by the disappearance of the control voltage of the power transistor switches in the autogenerator converters, their closing and interruption of the generation and conversion process, and in converters with external excitation leads to an increase in the magnetizing current of the primary winding, which is dangerous for power elements, the limitation of which requires application at forced closure of power transistor switches by removing their external control or more complex protection measures. It is all the more problematic to supply two extreme loads that sequentially load one such converter, and with a larger number of them it becomes almost impossible due to the demagnetizing effect on the magnetic flux of the primary winding of the extreme magnetic fluxes of the secondary windings, united by a common magnetic circuit. Therefore, for stable energy supply of such loads from one converter, in addition to their natural mutual time shift provided by the sparking process itself, their physical separation in space is also necessary, which consists in feeding each extreme load from an individual output transformer with two sections of the primary winding with a reduced number of turns, sequentially, taking into account their beginnings and ends connected into two phased collector windings of one converter. With this separation, the direct influence of extreme magnetic fluxes acquires a local character limited by the limits of one transformer, which allows not only to eliminate the failure of the converter during extreme loads, but, on the contrary, to increase the conversion power and energy output at this moment (see below). The prototype of the proposed multi-transformer method for converting direct voltage is a widely known method implemented in direct current converters with external (independent) excitation, which, in addition to a number of advantages, has all the above-mentioned disadvantages that impede their use in condenser ignition systems with continuous energy storage - the method two-link DC voltage conversion with external excitation (Electronics, Encyclopedic Dictionary, Ed. it Kolesnikov, VG, M .: "Soviet Encyclopedia" in 1991, str.421, Image B).
ППН этого типа состоят из задающего генератора внешнего (независимого) возбуждения, силовых транзисторных ключей (в редких случаях заменяемых тиристорами), образующих силовой контур преобразователя с первичной обмоткой силового трансформатора, состоящей из двух последовательно и согласованно с учетом их начал и концов (сфазированно) включенных секций, на общую (среднюю) точку которых подключают один полюс источника преобразуемого напряжения. Другие концы этих секций, являющихся одновременно коллекторными обмотками ППН, периодически (попеременно) соединяют с другим полюсом этого источника через силовые транзисторные ключи, попеременное (периодическое) открытие которых осуществляется управляющими сигналами задающего генератора внешнего возбуждения. При этом по коллекторным обмоткам ППН (и соответственно по первичной обмотке силового трансформатора) протекает ток переменного направления, трансформируемый в напряжения стабильного питания нагрузок за исключением моментов экстремального состояния одной из них, которое ведет к появлению больших токов в силовом контуре ППН, требующих принятия защитных мер с прерыванием процесса преобразования на время экстремального состояния нагрузки (см. выше).PPNs of this type consist of a master oscillator of external (independent) excitation, power transistor switches (in rare cases replaced by thyristors), forming the power circuit of the converter with the primary winding of the power transformer, consisting of two series and consistently taking into account their beginnings and ends (phased) included sections, on the common (middle) point of which they connect one pole of the source of the converted voltage. The other ends of these sections, which are simultaneously collector windings of the PPN, are periodically (alternately) connected to the other pole of this source through power transistor switches, the alternating (periodic) opening of which is carried out by the control signals of the driving external excitation generator. At the same time, alternating current flows through the collector windings of the PPN (and, accordingly, along the primary winding of the power transformer), which is transformed into stable supply voltages of the loads with the exception of the moments of the extreme state of one of them, which leads to the appearance of large currents in the power circuit of the PPN, requiring protective measures with interruption of the conversion process for the duration of the extreme state of the load (see above).
Основные задачи предлагаемого многотрансформаторного способа преобразования постоянного напряжения состоят в следующем:The main objectives of the proposed multi-transformer method for converting DC voltage are as follows:
1) в возможности осуществить питание от одного преобразователя с внешним возбуждением двух и более экстремальных нагрузок без срыва его работы;1) the ability to carry out power from one converter with external excitation of two or more extreme loads without disrupting its operation;
2) в повышении мощности и энергоотдачи преобразования во время наиболее интенсивного энергопотребления при формировании искровых разрядов;2) in increasing the power and energy conversion during the most intensive energy consumption during the formation of spark discharges;
3) в уменьшении габаритов преобразователя постоянного напряжения. Например, для реализации электросхемы на чертеже данной заявки потребовалось бы четыре автономных преобразователя классического типа.3) in reducing the dimensions of the DC-DC converter. For example, to implement the wiring diagram in the drawing of this application, four autonomous converters of the classical type would be required.
Достаточно подробное теоретическое обоснование функционирования «Способа» приведено выше. Его практическая реализация заключается в следующем: схемы возбуждения, управления силовыми транзисторными ключами, выпрямления и стабилизации выходных напряжений нагрузок для «Способа» и прототипа совершенно одинаковы. Их принципиальное различие состоит только в особом построении схемы трансформации, позволяющей исключить взаимное негативное влияние экстремального состояния нагрузок и превратить его в позитивное - в повышение мощности преобразования без его срыва. Это достигается осуществлением питания нагрузок от индивидуальных выходных трансформаторов с определенной коммутацией их первичных обмоток, заключающейся в том, что секции этих первичных обмоток последовательно и сфазированно (т.е. с учетом их начал и концов) соединяют в две коллекторные обмотки ППН. Таким образом осуществляется разделенное питание нагрузок, исключающее взаимное влияние создаваемых их токами магнитных потоков и позволяющее осуществить получение заявляемого технического результата, заключающегося в исключении условий появления больших токов в силовом контуре ППН и связанного с ними защитного прерывания преобразования при экстремальном состоянии одной из нагрузок, а также в повышении мощности преобразования на время этого состояния (см. выше и далее). Более детальное освещение физических процессов, составляющих основу «Способа», а также дополнительное подробное обоснование заявляемого технического результата приведено на конкретном примере - электросхеме на чертеже - одного из вариантов реализации «Способа» для четырех экстремальных нагрузок, эквивалентных нагрузкам систем «прямого» зажигания SAAB-9000 или TRIONIC, использующих катушку зажигания, накопительный конденсатор и преобразователь (трансформатор) 12/400 вольт отдельно для каждого цилиндра ДВС.A sufficiently detailed theoretical justification for the functioning of the "Method" is given above. Its practical implementation is as follows: the excitation circuit, the control of power transistor switches, rectification and stabilization of the output voltage of the loads for the "Method" and the prototype are exactly the same. Their fundamental difference consists only in a special construction of the transformation scheme, which makes it possible to eliminate the mutual negative influence of the extreme state of the loads and turn it into a positive one - to increase the conversion power without disrupting it. This is achieved by supplying loads from individual output transformers with a certain switching of their primary windings, namely, that the sections of these primary windings are connected in series and phased (i.e., taking into account their beginnings and ends) into two collector windings of PPN. Thus, a distributed power supply of the loads is carried out, eliminating the mutual influence of the magnetic fluxes generated by their currents and making it possible to obtain the claimed technical result, which consists in eliminating the conditions for the appearance of high currents in the power circuit of the PPN and the associated protective interruption of the conversion under the extreme state of one of the loads, and in increasing the conversion power for the duration of this state (see above and below). A more detailed coverage of the physical processes that form the basis of the "Method", as well as an additional detailed justification of the claimed technical result, is given on a specific example - the electrical circuit in the drawing - one of the variants of the "Method" for four extreme loads equivalent to the loads of SAAB- "direct" ignition systems 9000 or TRIONIC, using an ignition coil, a storage capacitor and a 12/400 volt converter (transformer) separately for each engine cylinder.
На ждущих мультивибраторах 1а, 1б, включенных по кольцевой схеме, транзисторах 2, 3 и трансформаторе 4 образован задающий генератор внешнего возбуждения ППН, состоящего из силовых транзисторных ключей 5, 6 с выходными трансформаторами 7, 8, 9, 10, с вторичных обмоток которых через мостовые выпрямители заряжаются накопительные конденсаторы 11, 12, 13, 14, разряжаемые в процессе искрообразования на первичные обмотки катушек зажигания 15, 16, 17, 18 при включении тринисторов 19, 20, 21, 22, управляемых коммутатором 23 момента зажигания четырехцилиндрового ДВС. На компараторе 24 выполнен модулятор широтно-импульсного регулирования выходных напряжений выходных трансформаторов 7, 8, 9, 10. На его вход А подается опорное напряжение, на вход В - напряжение с резисторных делителей 26, 27, 28, 29, пропорциональное положительному уровню напряжения зарядов накопительных конденсаторов, которое сравнивается по величине с опорным на входе А. Результат сравнения с выхода С компаратора сигналом высокого уровня, поступающего на входы R1, R2 мультивибраторов 1а, 1б, разрешает работу задающего генератора внешнего возбуждения, низкого - останавливает ее при достижении напряжением накопительных конденсаторов заданной величины, пропорционально соответствующей уставке опорного напряжения на входе А компаратора 24, осуществляя стабилизацию выходных (вторичных) напряжений ППН широтно-импульсным модулированием колебаний первичного.On the waiting multivibrators 1a, 1b, connected in a ring circuit, transistors 2, 3 and transformer 4, a master external excitation driver PPN is formed, consisting of power transistor switches 5, 6 with output transformers 7, 8, 9, 10, from the secondary windings of which bridge rectifiers are charged with storage capacitors 11, 12, 13, 14, discharged during the sparking process to the primary windings of the ignition coils 15, 16, 17, 18 when the trinistors 19, 20, 21, 22, controlled by the switch 23 of the ignition moment of the four-cylinder internal combustion engine are turned on. The comparator 24 has a pulse-width modulator for regulating the output voltages of the output transformers 7, 8, 9, 10. A reference voltage is applied to its input A, voltage from the resistor dividers 26, 27, 28, 29 proportional to the positive level of the charge voltage is supplied to input B of storage capacitors, which is compared in magnitude with the reference one at input A. The result of the comparison with output C of the comparator with a high-level signal supplied to the inputs R1, R2 of multivibrators 1a, 1b allows the operation of a master oscillator of an external excitation low, stops it when the voltage of the storage capacitors reaches a predetermined value proportional to the reference voltage setting at the input A of comparator 24, stabilizing the output (secondary) voltage of the arrester by pulse-width modulation of the primary oscillations.
Отличие электросхемы преобразователя напряжения на чертеже от аналогичных однотрансформаторных с двумя и более нагрузками (по способу прототипа) состоит в их питании от отдельных выходных трансформаторов 7, 8, 9, 10, имеющих по две секции «а», «б» первичных обмоток, последовательно соединяемых согласованно с учетом их начал и концов по секциям «а» в общую коллекторную обмотку силового транзисторного ключа 5 и по секциям «б» - в коллекторную обмотку силового транзисторного ключа 6. При этом каждая секция содержит четвертую часть витков коллекторной обмотки, также четвертая часть первичного коллекторного напряжения приложена к каждой из них. Физическое отличие работы такого многотрансформаторного преобразователя заключается в нижеследующем. При отсутствии искрообразования накопительные конденсаторы 11, 12, 13, 14 заряжаются через мостовые выпрямители 30, 31, 32, 33 с вторичных обмоток своих выходных трансформаторов. При поступлении сигнала искрообразования с коммутатора 23 открывается тринистор 19 (условно первого цилиндра ДВС), его накопительный конденсатор 11 разряжается на первичную обмотку катушки зажигания 15 с образованием искрового разряда в первом цилиндре. При этом вторичная обмотка 7в выходного трансформатора 7 закорачивается через выпрямитель 30 тринистором 19 на общую точку (корпус) ППН, переводящим нагрузку выходного трансформатора 7 в режим короткого замыкания, соответствующего экстремальной нагрузке всего преобразователя. В полупериод, когда открыт силовой транзисторный ключ 5, первичный рабочий ток преобразователя проходит по секциям 7а, 8а, 9а, 10а коллекторной обмотки этого силового транзисторного ключа. В результате короткого замыкания снижаются: результирующий магнитный поток выходного трансформатора 7, индуктируемая им ЭДС секции 7а и, как следствие, ее сопротивление протеканию тока, который должен был бы значительно возрасти до восстановления этого потока. Но в данной схеме в последовательном соединении с секцией 7а находятся секции первичных обмоток 8а, 9а, 10а других выходных трансформаторов, работающих в это время в режиме номинальных нагрузок (без короткого замыкания в них). И поэтому даже при значительном падении сопротивления секции 7а до его активной составляющей остальные секции ограничивают рост тока, перераспределяя между собой первичное напряжение коллекторной обмотки силового транзисторного ключа 5, соответственно увеличивая приложенное к каждой из них на 1/3 своего предшествующего значения и на столько же общий ток первичных обмоток (в данной схеме). На время этого ограничения выходной трансформатор 7 вынужденно переходит в режим работы трансформатора тока, в котором связь между первичной и вторичной обмотками характеризуются равенством их ампервитков (при сохранении коэффициента трансформации)The difference between the electrical circuits of the voltage converter in the drawing from similar single-transformer with two or more loads (according to the prototype method) consists in their power supply from separate output transformers 7, 8, 9, 10, having two sections “a”, “b” of primary windings, in series connected in accordance with their beginnings and ends in sections “a” into the common collector winding of the power transistor switch 5 and in sections “b” into the collector winding of the power transistor switch 6. Moreover, each section contains a quarter of the turns of the collector torus winding, also a fourth part of the primary collector voltage is applied to each of them. The physical difference between the operation of such a multi-transformer converter is as follows. In the absence of sparking, the storage capacitors 11, 12, 13, 14 are charged through bridge rectifiers 30, 31, 32, 33 from the secondary windings of their output transformers. Upon receipt of a sparking signal from the switch 23, the trinistor 19 (conditionally the first cylinder of the internal combustion engine) opens, its storage capacitor 11 is discharged to the primary winding of the ignition coil 15 with the formation of a spark discharge in the first cylinder. In this case, the secondary winding 7c of the output transformer 7 is shorted through the rectifier 30 with a trinistor 19 to the common point (case) of the PPN, which transfers the load of the output transformer 7 to a short circuit mode corresponding to the extreme load of the entire converter. In the half-period, when the power transistor switch 5 is open, the primary working current of the converter passes through sections 7a, 8a, 9a, 10a of the collector winding of this power transistor switch. As a result of a short circuit, the following decreases: the resulting magnetic flux of the output transformer 7, the EMF of section 7a, which it induces, and, as a result, its resistance to current flow, which would have to increase significantly before this flux was restored. But in this circuit, in series connection with section 7a, there are sections of primary windings 8a, 9a, 10a of other output transformers operating at this time in the nominal load mode (without short circuiting in them). And therefore, even with a significant drop in the resistance of section 7a to its active component, the remaining sections limit the current growth by redistributing the primary voltage of the collector winding of the power transistor switch 5, respectively, increasing by 1/3 of their previous value applied to each of them and by the same total primary winding current (in this circuit). During this limitation, the output transformer 7 is forced to enter the current transformer operation mode, in which the connection between the primary and secondary windings is characterized by the equality of their ampere-turns (while maintaining the transformation ratio)
I1W1=I2W2,I 1 W 1 = I 2 W 2 ,
где I1, I2 - токи соответственно первичной и вторичной обмоток выходного трансформатора,where I 1, I 2 are the currents, respectively, of the primary and secondary windings of the output transformer,
W1, W2 - число витков соответственно первичной и вторичной обмоток.W 1 , W 2 - the number of turns of the primary and secondary windings, respectively.
В связи с этим на время короткозамкнутого состояния нагрузки ток вторичной обмотки 7в, так же как и первичной обмотки 7а, возрастает лишь на 1/3 своего номинального значения, не представляя опасности для силового контура даже в течение длительного времени вследствие, например, неисправности тринистора, выпрямителя или самого выходного трансформатора. При этом одновременно возрастающие общий ток и напряжение на каждой из остальных секций 8а, 9а, 10а коллекторной обмотки силового транзисторного ключа 5 ведут к импульсному, на время короткого замыкания в нагрузке, увеличению вторичного напряжения выходных трансформаторов 8, 9, 10, повышающему номинальную мощность преобразователя в процессе искрообразования и способствующему эффективной работе ШИМ - регулятора 24 по стабилизации напряжения заряда накопительных конденсаторов во всем диапазоне оборотов ДВС.In this regard, during the short-circuited state of the load, the current of the secondary winding 7b, like the primary winding 7a, increases by only 1/3 of its nominal value, not posing a danger to the power circuit even for a long time due, for example, to a malfunction of the trinistor, rectifier or output transformer itself. Moreover, simultaneously increasing the total current and voltage on each of the remaining sections 8a, 9a, 10a of the collector winding of the power transistor switch 5 lead to a pulse, during a short circuit in the load, an increase in the secondary voltage of the output transformers 8, 9, 10, increasing the rated power of the converter in the process of sparking and contributing to the effective operation of the PWM - controller 24 to stabilize the charge voltage of the storage capacitors in the entire speed range of the engine.
После закрытия силового транзисторного ключа 5 и открытия силового транзисторного ключа 6, происходящих с частотой задающего генератора внешнего возбуждения, первичный ток проходит по секциям коллекторной обмотки 7б, 8б, 9б, 10б со сменой полярности вторичных напряжений и при сохранении вышеприведенных физических процессов для экстремального состояния нагрузки, которое снимается по окончании искрового разряда закрытием тринистора 19, после чего интенсивно до заряжается накопительный конденсатор 11 и восстанавливается равномерное распределение коллекторного напряжения по секциям первичных обмоток всех выходных трансформаторов, а преобразователь переходит в режим нагрузки холостого хода, идущей на покрытие собственных нужд и утечек в цепях вторичного напряжения. При очередном искровом разряде в следующем цилиндре ДВС нагрузка преобразователя снова приобретает экстремальный характер, вызванный коротким замыканием вторичной обмотки другого выходного трансформатора с приведенной выше последовательностью физических процессов, и т.д. Подобный многотрансформаторный ППН может обеспечить и иное количество экстремальных нагрузок, а также их сочетание с обособленной нагрузкой неэкстремального характера при общем их числе не менее двух (иначе он теряет все свои отличительные признаки). При этом все выходные трансформаторы нагрузок, в т.ч. и неэкстремального характера, должны иметь запас габаритной мощности, исключающий импульсное насыщение их сердечников при экстремальном состоянии нагрузки преобразователя.After closing the power transistor switch 5 and opening the power transistor switch 6, occurring with the frequency of the master oscillator of the external excitation, the primary current passes through the sections of the collector winding 7b, 8b, 9b, 10b with a change in the polarity of the secondary voltages and while maintaining the above physical processes for the extreme state of the load , which is removed at the end of the spark discharge by closing the trinistor 19, after which the storage capacitor 11 is intensively charged and the uniform distribution is restored Definition of the collector voltage of the sections of the primary windings of the output transformer and the inverter enters an idling mode load extending to cover its own needs and leaks in the connections of the secondary voltage. At the next spark discharge in the next cylinder of the internal combustion engine, the load of the converter again becomes extreme, caused by a short circuit of the secondary winding of another output transformer with the above sequence of physical processes, etc. Such a multi-transformer PPN can provide a different number of extreme loads, as well as their combination with a separate load of non-extreme nature with a total of at least two (otherwise it loses all its distinguishing features). Moreover, all output load transformers, including and non-extreme nature, must have a marginal power reserve, excluding the pulsed saturation of their cores in the extreme state of the converter load.
Осуществление предлагаемого способа возможно и с использованием автогенераторных ППН, но усложняющиеся при этом условия самовозбуждения и стабилизации выходных напряжений, существенно зависящих от величины нагрузки, а также ограниченная верхняя частота преобразования делают этот вариант менее привлекательным.Implementation of the proposed method is also possible using self-generating PPN, but the more complicated conditions for self-excitation and stabilization of output voltages, which significantly depend on the magnitude of the load, as well as a limited upper conversion frequency, make this option less attractive.
Предлагаемый способ многотрансформаторного преобразования с внешним возбуждением был разработан для оптимальной реализации «Способа формирования искрового разряда конденсаторной системы зажигания» (см. опубликованные сведения о заявке №2005127310 от 10.03.2007) и осуществлен по электросхемам фиг.3, 4, 5 этой заявки с дополнением импульсной стабилизации выходных напряжений (аналогичной чертежу данной заявки). В частности, трехтрансформаторный ППН с внешним возбуждением, выполненный для упомянутой электрической схемы фиг.3 варианта двуполярного восполнения энергии колебаний тока искрового разряда с искусственным ограничением его длительности в функции оборотов ДВС, обеспечивает: потребление тока от бортовой сети 0,30 А при отсутствии оборотов ДВС; 2,5 А - при 600 об/мин и искровом разряде из 10 периодов колебаний разрядного тока длительностью 0,25 мс каждого периода; 5,6 А - при 2400 об/мин и пяти колебаниях; 6,5А - при 3600 об/мин и четырех колебаниях и 8,5 А - при 6000 об/мин при двух колебаниях. При этом во всем диапазоне оборотов четырехцилиндрового ДВС сохраняется стабильное в пределах 5-6 процентов действующее значение выпрямленных напряжений всех трех нагрузок, а также амплитудное значение колебаний разрядного тока при изменении первичного напряжения от 10 до 20 вольт при высокой энергии колебаний, даже в одном периоде достаточной для устойчивой работы бензиновых ДВС на обедненных горючих смесях. У существующих многоискровых систем конденсаторного зажигания с непрерывным (автогенераторным) и импульсным накоплением энергии потребление тока на максимальных режимах не превышает 3А, ограничиваемое не только схемой искрообразования, но и техническими возможностями их способов преобразования постоянного напряжения, не способных обеспечить стабилизацию питания при возрастании нагрузки с увеличением оборотов ДВС, что сопровождается падением энергии искровых разрядов и естественным сокращением их длительности. Приведенные же выше параметры конденсаторной системы с многотрансформаторным способом преобразования постоянного напряжения не являются предельными и могут быть усилены как по энергии, так и по длительности искрового разряда, в значительной степени зависящих не только от мощности, но и от быстродействия преобразователя напряжения.The proposed method of multi-transformer conversion with external excitation was developed for the optimal implementation of the "Method for generating a spark discharge of a capacitor ignition system" (see published information on the application No. 2005127310 of 03/10/2007) and was carried out according to the electrical circuits of figures 3, 4, 5 of this application with the addition pulse stabilization of the output voltage (similar to the drawing of this application). In particular, a three-transformer PPN with external excitation, made for the mentioned electric circuit of Fig. 3 of a variant of bipolar replenishment of the energy of the oscillations of the spark discharge current with an artificial limitation of its duration as a function of the engine speed, provides: current consumption from the on-board network of 0.30 A in the absence of engine speed ; 2.5 A - at 600 rpm and a spark discharge of 10 periods of oscillation of the discharge current with a duration of 0.25 ms for each period; 5.6 A - at 2400 rpm and five vibrations; 6.5A - at 3600 rpm and four oscillations and 8.5 A - at 6000 rpm at two oscillations. At the same time, in the entire range of revolutions of the four-cylinder internal combustion engine, a constant value of rectified voltages of all three loads remains stable within 5-6 percent, as well as the amplitude value of the discharge current oscillations when the primary voltage changes from 10 to 20 volts at a high vibrational energy, even in one period sufficient for the stable operation of gasoline ICE in lean fuel mixtures. In existing multi-spark capacitor ignition systems with continuous (self-generating) and pulsed energy storage, the current consumption at maximum modes does not exceed 3A, limited not only by the sparking scheme, but also by the technical capabilities of their DC voltage conversion methods, which are not able to provide power stabilization with increasing load with increasing ICE revolutions, which is accompanied by a drop in the energy of spark discharges and a natural reduction in their duration. The above parameters of a capacitor system with a multi-transformer method for converting direct voltage are not limiting and can be enhanced both in energy and in the duration of the spark discharge, which largely depend not only on the power, but also on the speed of the voltage converter.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет уменьшить габариты устройств зажигания, упростить их конструкцию, снизить стоимость, повысить быстродействие и энерговооруженность процесса преобразования, улучшить стабилизацию вторичных напряжений, а его сочетание с упомянутым ранее «Способом формирования искрового разряда» дает возможность разрабатывать конструкции конкретных устройств конденсаторного зажигания с непрерывным накоплением энергии исходя из условия надежного обеспечения требуемых параметров искрового разряда, что особенно актуально для режимов работы бензиновых ДВС с глубоким обеднением горючей смеси, являющимся основным резервом повышения их КПД и снижения токсичности выхлопных газов.Thus, the application of the proposed method allows to reduce the dimensions of the ignition devices, simplify their design, reduce the cost, increase the speed and power ratio of the conversion process, improve the stabilization of secondary voltages, and its combination with the previously mentioned "Method of spark discharge formation" makes it possible to develop designs of specific capacitor devices ignition with continuous energy storage based on the condition of reliable provision of the required spark parameters s to defuse, which is especially important for the operating modes of gasoline internal combustion engine with a deep depletion of combustible mixture being the main reserve increase their efficiency and reduce exhaust emissions.
Перечень графических материалов:The list of graphic materials:
1. Электросхема на чертеже - вариант реализации «Способа» для четырех экстремальных нагрузок.1. The electrical circuit in the drawing is an embodiment of the “Method” for four extreme loads.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006108967/06A RU2339838C2 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006108967/06A RU2339838C2 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006108967A RU2006108967A (en) | 2007-09-27 |
| RU2339838C2 true RU2339838C2 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=38953817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006108967/06A RU2339838C2 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2339838C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2364745C1 (en) * | 2008-03-03 | 2009-08-20 | Виктор Федорович Бойченко | Method for modernisation of capacitor discharge ignition with continuous energy accumulation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1388238A (en) * | 1973-01-09 | 1975-03-26 | Uzina Metalica Bucuresti | Electronic ignition system for internal combustion engines |
| US4510915A (en) * | 1981-10-05 | 1985-04-16 | Nissan Motor Company, Limited | Plasma ignition system for an internal combustion engine |
| RU2098914C1 (en) * | 1990-04-04 | 1997-12-10 | Адольф Иванович Генин | Multiphase dc current (voltage) changer (regulator) |
-
2006
- 2006-03-21 RU RU2006108967/06A patent/RU2339838C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1388238A (en) * | 1973-01-09 | 1975-03-26 | Uzina Metalica Bucuresti | Electronic ignition system for internal combustion engines |
| US4510915A (en) * | 1981-10-05 | 1985-04-16 | Nissan Motor Company, Limited | Plasma ignition system for an internal combustion engine |
| RU2098914C1 (en) * | 1990-04-04 | 1997-12-10 | Адольф Иванович Генин | Multiphase dc current (voltage) changer (regulator) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЭЛЕКТРОНИКА. Энциклопедический словарь. /Под ред. В.Г.Колесникова. - М., 1991, с.421, рис.б. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006108967A (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11152852B2 (en) | Bidirectional DC/DC converter and method for charging the intermediate circuit capacitor of a DC/DC converter from the low-voltage battery | |
| US5220901A (en) | Capacitor discharge ignition system with inductively extended discharge time | |
| US6239552B1 (en) | Discharge lamp lighting apparatus driven by internal combustion engine | |
| US20130263835A1 (en) | Ignition Device for an Internal Combustion Engine and Method for Operating an Ignition Device for an Internal Combustion Engine | |
| CN102713254A (en) | Multiplexing drive circuit for an AC ignition system | |
| JP5297081B2 (en) | Cycloconverter generator | |
| GB2073313A (en) | Plasma jet ignition system | |
| RU2339838C2 (en) | Method of multi-transformer conversion of capacitor discharge ignition system dc voltage | |
| US7712458B2 (en) | Method and apparatus for raising the spark energy in capacitive ignition systems | |
| JPS59200066A (en) | High voltage generating circuit of car ignition system | |
| JP4484006B2 (en) | Switching power supply | |
| US4827891A (en) | Ignition apparatus for preventing unnecessary charging in an internal combustion engine | |
| RU2364745C1 (en) | Method for modernisation of capacitor discharge ignition with continuous energy accumulation | |
| RU2312248C2 (en) | Method of forming spark discharge in capacitor-type ignition system | |
| US12065996B2 (en) | Method for creating a spark across a spark gap | |
| RU2780765C2 (en) | Installation of pulse control of electromagnetic devices with energy recovery in power supply source based on inductance and method for operation of this installation | |
| RU97104375A (en) | METHOD FOR FORMING THE CURRENT IN THE IGNITION COIL OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND THE COMMUTOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| KR910002004B1 (en) | Condenser discharging ignition type for internal combustion engine | |
| SU744876A1 (en) | Two-cycle self-exciting inverter | |
| JPH03124262A (en) | Dc-dc converter and capacity discharging ignition device for internal-combustion engine, which employs same converter | |
| JP3369493B2 (en) | CDI equipment | |
| RU2182254C2 (en) | Ignition system | |
| SU920248A1 (en) | Semiconductor voltage converter for ignition system | |
| JP2005333779A (en) | Electrical equipment load drive device for internal combustion engine and ignition device for internal combustion engine | |
| SU1521904A1 (en) | Thyristor ignition circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120322 |