SU848731A1 - Система электронного зажигани - Google Patents

Description

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относитс  к автомобилестроению , и в частности к системам зажигани  дл  двигателей внутрен него сгорани  дл  созда°ни  искры во пламенени  рабочей смеси. Известны транзисторные системы зажигани , содержащие усилительный элемент на транзисторе, включенный между контактами прерывател  и пер-, вичной обмоткой катушки зажигани  fl Наличие усилител  в такой системе позвол ет разгрузить по току контакты прерывател  и существенно прод лить срок -ИХ службы. С другой стороны/ нейдеальность транзисторного ключа с точки зрени  падени  напр жени  при больших токах в первичной обмотке приводит к снижению КПД устройства. Как правило, в транзисторной системе зажигани  примен ют специально разработанные дл  них катушки, отличающиес  уменьшенной индуктивностью первичной обмотки, повышенным коэффициентом трансформации и работающие при увеличенных зна чени х тока разрыва. Известны также конденсаторные сие темы зажигани , которые содержат пре образователь посто нного напр жени , накопительный конденсатор, последовательно соединенный с первичной обмоткой катушки зажигани , разр дный тиристор. Подключение конденсатора осуществл етс  с помощью тиристора к первичной обмотке катушки зажигани . Контакты прерывател  через блок управлени  синхронизируют работу тиристора . Высокое напр жение дл  зар да конденсатора получают либо на преобразователе с выпр мителем, либо на ненасыщающемс  дросселе pj. Преобразователь в таких устройствах на врем  включенного состо ни  тиристора рабоает со срывом колебательного процесса, что делает его режим более т же.пым и энергетически опасным из-за возникновени  импульсных перегрузок по току. Целью изобретени   вл етс  повышение , надежности и стабильности паргметров искрообразовани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в систему электронного зажигани , содержащую преобразователь посто нного напр жени  накопительный конденсатор, соединенный последовательно с первичной обмоткой катушки , разр дный тиристор, вход которого соединен с датчиком прерывател , введен стабилизирующий транзистор , база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены к положительной шине высокого напр жени , эмиттер - к накопительному конденсатору, через параллельно включенные диод и конденсатор к аноду разр дного тиристора, к базе стабилизирукйцего транзистора и через стабилитрон к отрицательной шине высокого напр жени .

Таким образом, стабилизаци  напр жени  на конденсаторе осуществл етс  не в цепи первичного питани  за счет коммутации коэффициента трансформации , а в цепи высокого напр жени  после преобразовател , т.е. непосредственно в цепи зар да емкости. Запирание зар дной цепи на врем  искрообразовани  существенно поднимает КПД системы и осуществл етс  автоматически без выработки специешьного сигнала за счет разр дного тока емкости . Запирание зар дной цепи происходит также при достижении напр жени  на конденсаторю значени , равного напр жению стабилизации. Применение высоковольтной, в цепи базы транзистора, параметрической стабилизации напр жени  исключает применение усилителей, снижающих помеходащищенность устройства и значительно превосходит по коэффициенту стабилизации коммутатор, измен ющий коэффициент трансформации и св занный с ключом зажигани . При снижении напр жени  бортовой сети напр жение на выходе преобразовател  также пропорционально уменьшаетс  (режим стартера), что приводит к увеличению времени зар да емкости и снижению частоты искрообразовани , но не уменьшению напр жени  на конденсаторе - при этом обеспечиваетс  сохранение параметров искрообразовани . Снижение же частоты искрообразовани  не  вл етс  существенным, так как уменьшение напр жени  происходит в режиме запуска двигател , когда превышение выше нормы числа оборотов нежелательно. Управление тиристором в устройстве осуществл етс  непосредственно от датчика прерывател  через устройство управлени , формирующее импульс необходимой мощности и длительности .

На фиг.1 приведена схема электронного зажигани ; на фиг.2 - осцилограммы тока и напр жени  в первичной обмотке катушки зажигани / на фиг.З - осцилограммы напр жени  на накопительном конденсаторе при различных значени х напр жени  питани ; на фиг.4 - осцилограк Ф: напр жени  на коллег-:торе стабилизирукйцего транзистора при различных напр жени х питани  (цифрами 18-22 обозначены моменты времени при цикле искрообразовани  и восстановлени  напр жени ) .

Система электронного зажигани  содержит преобразователь 1 с выпр мителем и конденсатором 2 на выходе. Шины 3  вл ютс  шинами первичного низкого напр жени  бортовой сети, а шины 4 и 5 - соответственно выходными 5 шинами положительной и отрицательной пол рности высокого напр жени . К положительной шине 4 высокого напр жени  через резисторы б и 7 подключены соответственно коллектор и

0 база стабилизирующего транзистора 8. Кроме этого, база транзистора 8 подключена к катоду стабилитрона 9 и аноду разр дного тиристора 10, а анод стабилитрона 9 и катод разр дного тиристора 10 подключены к отрицательной шине 5 высокого напр жени . Между базой и эмиттером транзистора 8 подключены конденсатор 11 и диод 12, а между эмиттером транзистора 8

Q и отрицательной шиной 5 подключен диод 13. Первична  обмотка катушки 14 зажигани  одним концом подключена через накопительный конденсатор 15 к эмиттеру транзистора 8, а другим к отрицательной шине 5 высокого напр жени . Управл ющий электрод тиристора 10 через блок 16 управлени  подключен к шине 17 датчика искрообразовани  прерывател ).

Устройство работает следующим образом .

При подаче напр жени  бортовой сети на шины 3 преобразовател  последний возбуждаетс , и на выходных

5 шинах 4j . 5 выпр мител  образуетс  посто нное высокое напр жение. Нако- пительный конденсатор 15 зар жаетс  через резисторы б и 7, открытый транзистор 8 и первичную обмотку катушки 14 зажигани . Пока напр жение на конденсаторе 15 не достигло напр жени  стабилизации стабилитрона 9, последний закрыт, и посто нна  времени зар да практически определ етс  про , изведением величины резистора б и конденсатора 15. При этом считаетс , что величина сопротивлени  резистора 7 значительно превосходит величину сопротивлени  резистора б. Когда напр жение на конденсаторе 15 становитс  равным напр жению стабилизации

стабилитрона 9,последний открываетс , и прекращаетс  дальнейшее увеличение напр жени  на конденсаторе 15. Ток, протекающий через резистор 7, переключаетс  из базы транзистора 8 в цепь стабилитрона 9, транзистор 8 закрываетс  настолько, чтобы удержать напр жение на конденсаторе 15 и компенсировать имеквдиес  токи утечки

через диоды 12 и 13 и тиристор 10. Стабилитрон 9 входит в режим стабилизации напр жени  на базе транзистора 8, а следовательно, и напр жени , до которого зар жаетс  конденсатор 15.

При подаче управл ющего сигнала от датчика прерывател  (момент времени 18 фиг.2,3 и 4) последний чере блок 16 управлени  поступает на тиристор 10 и включает его, конденсатор 15 теперь перезар жаетс  через диод 12, тиристор 10, обмотку. 14 катушки зажигани . Ток а (фиг.2) перезар да, проход  через диод 12,. подключенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора 8, образуе на нем падение напр жени , запирающее транзистор 8, отключа  тем самым зар дную цепь от конденсатора 15 на врем  действи  полуволны тока (от момента времени 18 до момента времени 19 (фиг.2)). Зар женный до напр жени  стабилизации U конденсатор 15 подключаетс  через открытые тиристор 10 и диод 12 к первичной обмотке катушки 14 зажигани , трансформиру  его в импульс высокого напр жени , которое через распределитель поступает на свечи зажигани  и вызывает воспламенение рабоче смеси. Конденсатор 15 перезар жаетс  и в момент времени 19 (фиг.2) напр жение на первичной обмотке достигает максимальной величины обратной пол рности (права  по фиг.1 обкладка приобретает положительную пол рность , относительно левой). К этому времени управл ющее напр жени на тиристоре 10 сн то. При следующе полуволне тока (моменты времени 1920 ) конденсатор 15 перезар жаетс  через диод 13 и обмотку 14 до первоначальной пол рности напр жени  (на правой обкладке минус). Эта стади  восстановлени  напр жени  на конденсаторе 15 и катушке 14 также протекает при закрытом транзисторе 8 за счет накопленного зар да на конденсаторе 11 при первой полуволне тока (врем  18-19 фиг.2). Таким образом, цепь зар да конденсатора 15 через транзистор 8 закрыта на первой по-. луволне тока за счет падени  напр жени  на диоде 12, приложенного между переходом эмиттер-база транзистора 8, а на второй полуволне тока - за . счет сохран ющегос  напр жени  на конденсаторе 11.

Только после того, как часть энергии накатушке 14 возвратитс  в конденсатор 15 и окончитс  разр д запирающей пол рности напр жени  на конденсаторе 11, транзистор 8 открываетс  до насыщени  за счет базового тока, протекающего через резистор 7, дальнейший процесс зар да конденсатора 15 продолжитс  до напр жени  стабилизации (с момента 20.фиг.3). Отрицательный импульс напр жени  на конденсаторе 15 (фиг.З) соответствует положительной полуволне напр жени  на катушке 14 (фиг.2), а положительное значение напр жени  на конденсаторе 15 в момент времени 20

(фиг.З-) соответствует в зто же врем  значению напр жени  на катушке 14 (фиг.2).

Рассмотрим теперь работу устройства при изменений напр жени  питани  (на шинах 3 фйг.1). Пусть напр жение бортовой сети на шинах 3 таково, что выходное напр жение н шинах. 4 и 5 (фиг.1) равно напр жению стабилизации (J (случай а фиг.З и 4). Случай а соответствует режиму стартера 10 когда напр жение батареи существенно ниже номинального. После окончани  процесса искрообразовани  (момент времени 20} напр жение на конденсаторе 15 составл ет некоторую часть (на фиг.З и 4 оно равно 1/3 )

15 от напр жени  стабилизации . за счет возврата энергии колебательного контура, образованного первичной обмоткой катушки 14 зажигани  и конденсатором 15. С этой величины, пос0 ле открыти  до насыщени  транзистора 8, напр жение на конденсаторе 15 продолжает возрастать по экспоненте с .посто нной времени, определ емой, в основном, величинами резистора 6 и

5 конденсатора 15. По такому же закону .возрастает и напр жение на коллекторе транзистора 8, стрем сь к значению напр жени  стабилизации (кривые а на фиг.З и 4).

0

Рассмотрим теперь случай б - промежуточный между минимальным (случай а) напр жением батареи и номинальным его значением (случай в). Этот случай характерен дл  режима,

5 когда обороты двигател  еще не обеспечивают достаточного напр жени  генератора дл  выхода на номинальный режим. При этом, напр жение на конденсаторе 15 зар жаетс  до напр жени  стабилизации (случай б

0 момент времени 22 на фиг.З) через резистор б и открытый транзистор 8 с той же посто нной времени, что и в случае а. Но врем  зар да меньше, так как предельное значение, к кото5 рому стремитс  напр жейие (пунктирна  лини  от момента времени 22 на фиг.4) выше. Врем  зар да определ етс  по точке пересечени  экпоненты с горизонтальной линией напр жени 

0 стабилизации U.. При достижении напр жени  на конденсаторе 15 значени  напр жени  стабилизации транзистор 8 закроетс , и напр жение на его коллекторе резко поднимаетс  до зна5 чени  выходного напр жени  преобразовател  1 на линии 4. Ток, как и ранее , протекающий через резистор 7, переключаетс  на базы транзистора в цепь стабилитрона 9. Уменьшение времени зар да в случае б обеспечивает

О режим средних оборотов-двигател  при сохранении параметров искры воспламенени  рабочей смеси.

Режим в характерен дл  случа  номинального напр жени  бортовой сети.

Claims (2)

1. 5 его меньшим временем зар да конденсатора 15 и соответствует режиму, при котором частота искрообразовани  может быть максимальной. Но, как и в предыдущем случае б при достижении напр жени  на конденсаторе 15 зн чени  напр жени  стабилизации, транзистор 8 закрываетс , и схема перехо дит в режим малого потреблени  энергии . Ток от преобразовател  1 расходуетс  только дл  удержани  напр жени  на конденсаторе 15 после стадии искрообразовани  и частичного восстановлени  напр жени  за счет неизрасходованной магнитной энергии катушки 14. Таким образом при увеличении питающего напр же и  бортовой сети возрастает и выходное напр жение на выходе преобразовател  1 с выпр мителем , за счет чего сокращаетс  врем  зар да конденсатора 15 и соответственно возрастает допустима  час тота искрообразовани , предотвраща  тем самым чрезмерное увеличение оборотов двигател  при переходе от режима стартера до режима выхода на номинальное напр жение бортовой сети . В предлагаемой системе электронного зажигани  не требуетс  производить каких-либо коммутаций обмоток в трансформаторе преобразовател , по вол ющих только частично компенсировать изменени  первичного напр жени , бортовой сети. Стабилизаци  напр жени  зар да конденсатора без применени  чувствительных усилителей делает систему помехозащищенной к внешним источникам и к пульсации напр жени  питани . Обеспечение авто матического запирани  цепи зар да ко денсатора от преобразовател  на врем  искрообразовани  и восстановлени  напр жени  из контура повышает надежность и экономичность (КПД) системы. Запирание цепи зар да осуществл етс  током разр да накопительного конденсатора, протекающего через диод, включенный параллельно переходу база-эмиттер проходного транзистора . Поэтому отпадает необходимость в специальном формирователе сигнала запирани  и выработки самого сигнала управлени  запиранием зар дной цепи. Формула изобретени  Система электронного зажигани , содержаща  преобразователь посто нного напр жени , накопительный-конденсатор , соединенный последовательно с первичной обмоткой катушки зажигани , разр дный тиристор, вход которого соединен с датчиком прерывателем , отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и стабильности параметров искрообр .зовани , введет стабилизирующий транзистор, база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены к положительной шине высокого напр жени , эмиттер - к накопительному конденсатору, через параллельно включенные диод и конден- сатор к аноду разр дного тиристора, к базе стабилизирующего транзистора и через стабилитрон к отрицательной .шине высокого напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3216408,кл.123-148, опублик.1964..
2. 2.Патент США № 3302629, кл. 123-148, опублик. 1967.

   Врем .