SU969934A1 - Устройство электронного зажигани двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсным устройствам, в частности к устройствам формирования импульсов зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства электронного зажигания Искра-1 и Искра-2 дви- 5 гателя внутреннего сгорания, которые содержат контрольный резистор, трансформатор, источник питания, блок сравнения, катушку зажигания, тиристор, блок включения тиристора, накопительный конденсатор, блок запуска, блок формирования импульсов, ключ,_;выполненный в виде транзистора, первый диод, выключатель и второй диод, причем источник питания, выключатель, ^,5 контрольный резистор, выводы которого через последовательно соединенные блок сравнения и блок формирования импульсов соединены с базой транзистора, первая обмотка трансформатора и транзистор, эмиттер которого соединен с первой обмоткой трансформатора, соединены последовательно и образуют блок стабилизации заряда накопительного конденсатора, катушка зажигания, тиристор, управляющий электрод которого соединен через блок включения тиристора сс второй обмоткой трансформатора, и накопительный конденсатор соединены последовательно, точка соединения катушки зажигания с тиристором соединена с выводом источника питания, накопительный конденсатор включен между последовательно соединенными вторым диодом и третьей обмоткой трансформатора, вторая и третья обмотки трансформатора соединены между собой и точкой соединения тиристора с накопительным конденсатором, первый диод включен параллельно катушке зажигания, а блок запуска соединен с блоком формирования импульсов [1].

Однако устройство формирования импульсов достаточно сложно, содержит сравнительно большое количество элементов и не обеспечивает устойчивой

96993ч работы при изменении напряжения питания; транзистор в цепи первой обмотки трансформатора должен пропускать достаточно большие импульсные токи и выдерживать сравнительно большое ₅ Напряжение на коллекторе, определяемое током разрыва, т.е. этот транзистор должен работать в достаточно тяжелом режиме. Часть энергии, выделяемая в виде импульса самоиндукции и _w запасаемая на собственной емкости кадушки зажигания и высоковольтных цепей системы, бесполезно рассеивается на диоде, шунтирующем катушку за«игания после выключения тиристора. Это снижает коэффициент полезного действия, приводит к уменьшению длительности искры и снижает быстродейст); вие устройства, так как для накопления рассеянной указанным диодом энер-_м гии в трансформаторе необходима затрата дополнительного времени, фактически длительность искры в устройстве ограничивается величиной t УЦЕ, 25 где - индуктивность катушки зажигания ;

С - емкость накопительного конденсатора, ·

т.е. четвертой частью периода синусоиды.

Цель изобретения - упрощение устройства, повышение его надежности, коэффициента полезного действия, быстродействия и длительности искры. ³⁵ Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные катушку зажигания, первый тиристор, управляющий электрод которого соединен с блоком ⁴⁰ включения первого тиристора, и накопительный конденсатор, блок запуска и блок стабилизации заряда накопительного конденсатора, выполненный в виде последовательно соединенных источ-⁴⁵ ника питания, выключателя, контрольного резистора, первой обмотки транс. форматора и ключа, и блок сравнения, вход которого соединен с выводом конт? . рольного резистора, вторая обмотка ⁵⁰ трансформатора включена между катодом первого тиристора и блокам включения первого тиристора, введены второй тиристор и второй блок запуска, а ключ.выполнен на третьем тиристо- 55 ре, который включен между накопительным конденсатором и катушкой зажигания с направлением проводимости пер·* вого тиристора, второй тиристор включен между точками соединения накопительного конденсатора с первым тиристором и катушки зажигания с третьим тиристором, при этом соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров, управляющие электроды второго и третьего тиристоров соединены соответственно с выходом блока сравнения и выходом первого блока запуска, а второй блок запуска соединен с выводом источника питания через выключатель и блоком сравнения.

На фиг. 1 дана схема устройства 3; на фиг. 2 - эпюры напряжений в зависимости от времени в точках А, Б, В, Г и Д.

Устройство содержит контрольный резистор 1, трансформатор 2, источник 3 питания, блок 4 сравнения с ио точником эталонного напряжения., катушку 5 зажигания, первый тиристор 6. блок 7 включения первого тиристора/ накопительный конденсатор 8, первый блок 9 запуска, второй тиристор 10, третий тиристор 11, второй блок 12 запуска и выключатель 13, причем последовательно соединенные источник 3 питания, выключатель 13, контрольный резистор 1, первая обмотка трансформатора 2 и третий тиристор 11, а также блок 4 сравнения, вход которого соединен с выводами контрольного резистора 1, образуют блок стабилизации заряда накопительного конденсатора 8, последовательно соединенные катушка 5 зажигания, первый тиристор 6, управляющий электрод которого соединен через блок 7 включения и вторую обмотку трансформатора 2 с катодом, и накопительный конденсатор 8 включены параллельно третьему тиристору 11 так, что накопительный конденсатор 8 включен Между основными разноименными электродами первого и третьего тиристоров 6 и 11, второй тиристор 10 включен между точками соединения накопительного конденсатора 8 с первым тиристором 6 и третьего тиристора 11 с источником 3 питания так, что соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров 10 и 11, управляющий электрод второго тиристора 10 соединен с блоком 4 сравнения, управляющий электрод третьего тиристора 11 соединен с выходом ^: первого блока 9 запуска, а второй блок 12 запуска соединен с выводом ис969934 6 точника 3 питания через выключатель 13 и блоком сравнения 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

.8 исходном состоянии выключатель 13 ₅ выключен и всё’элементы устройства обесточены. Накопительный конденсатор 8 разряжен.

При включении выключателя 13 на устройство поступает питание. Второй ю. блок 12 запуска через блок 4 сравнения кратковременным импульсом включает второй тиристор 10. Возникший в цепи: контрольный резистор 1 - пер' вая обмотка трансформатора 2 - на- η’ копитеЛьный конденсатор 8 - второй тиристор 10 - источник 3 питания - выключатель 12 ток заряжает накопительный конденсатор 8 до удвоенного напряжения источника 3 питания. При npe-j^ кращении тока в указанной цепи второй | тиристор 10 выключен, а накопительный конденсатор 8 сохраняет заряд со знаком плюс на обкладке, соединенной с третьим тиристором 11. В дальнейшем ι ;второй блок 12 запуска на работу устройства не влияет и для повышения помехоустойчивости может быть отключен.?

»

Поступающий с первого блока 9 запуска импульс включает третий тиристор 11 и Через трансформатор 2 и блок 7 < включения первый тиристор 6. Накопительный конденсатор 8 через цепь первого тиристора 6, катушки зажигания 5^ и третьего тиристора 11 изменяет знак заряда на обратный вследствие колебательного процесса в указанной цепи и выключения первого тиристора 6 в момент прекращения тока. Так как на- ₄. пряжение на накопительном конденсаторе 8 недостаточно высоко, искра на свече не возникает. Энергия накопительного конденсатора 8 почти полностью возвращается обратно на нако- _4J пительный конденсатор 8.

Поскольку включен третий тиристор 11, в цепи первой обмотки трансформатора 2 и контрольного резистора 1 возникает увеличивающийся ток. Скорость возрастания тока определяет индуктивность трансформатора 2 и напряжение источника 3 питания. По мере возрастания тока в первой обмотке трансформатора 2 возрастает напряжение на контрольном резисторе 1. При ⁵⁵ достижении определенного напряжения на контрольном резисторе 1 блок 4 сравнения включает второй тиристор 10.

Последний подключает соответствующую обкладку накопительного конденсатора 8 к источнику 3 питания. Так как напряжения на источнике 3 питания и накопительном конденсаторе 8 будут суммироваться по отношению к первой обмотке трансформатора 2 и контрольному резистору 1, ток через третий тиристор 11 прекращается, что приводит к' выключению последнего^ Возникший в цепи: первая обмотка трансформатора ^fl - накопительный конденсатор 8 - контрольный резне- .. тор 1 - второй тиристор 10 ток перезаряжает накопительный конденсатор 8 аналогично тому, как это было по импульсу со второго блока 12 запуска.

_Но_напряжение на накопительном конденсаторе определяется формулой где U_o - напряжение на накопительном конденсаторе 8 при включении второго тиристора 10;

Э - ток чёрез трансформатор 2 при включении второго тиристора 10;

С - емкость накопительного конденсатора 8;

L - индуктивность трансформатора 2.

Далее накопительный конденсатор 8 сохраняет заряд до прихода· следующеrd импульса с первого блока 9 запуска. После образования искры часть энергии накопительного конденсатора -8 расходуется на новообразование, а часть возвращается накопительному конденсатору 8 через напряжение импульса самоиндукции катушки 5 зажигания. Величина остаточного напряжения на накопительном конденсаторе 8 определяется формулой где 3^ - ток самоиндукции катушки 5 зажигания;

Ц - индуктивность катушки 5 зажигания;

С - емкость накопительного конденсатора 8 и собственная емкость цепей катушки 5 зажигания, приведенная к первичной обмотке.

После прекращения тока через первый тиристор и выключения последнего накопительный конденсатор 8 и собственная емкость цепей катушки 5 зажигания будут разделены, а энергия, за969934 за- пасенная емкостью цепей катушки 5 жигания продлит искрообразование. Длительность искрообразования при ключенном к катушке зажигания 5 накопительном конденсаторе 8 соответствует формуле ___ где L, ~ индуктивность катушки 5 зажигания;

С - емкость накопительного конденсатора 8.

Длительность искрообразования можно регулировать подключением параллельно катушке 5 зажигания дополнительной емкости С_А. При этом напряжение на накопительном конденсаторе 8 дол>:<но быть установлено большей величины за счет тока в трансформаторе 2 или индуктивности трансформатора 2, так как при подключении Сд во время включения первого и третьего тиристоров би 11 напряжение на катушке зажигания 5 снижается в ветствии с формулой

Возникающий при отключении тельного конденсатора 8 более частотный колебательный процесс поддерживает искру до полного израсходования энергии, оставленной в емкости j цепей катушки 5 зажигания.

Полярность включения тиристоров 6, 10 и 11 зависит от полярности источника питания.

Применение тиристоров в качестве .переключающих элементов для накопления энергии на накопительном конденсаторе упрощает устройство, повышает его надежность, обеспечивает его ра боту в более широких интервалах температуры окружающей среды и изменения напряжения источника питания при сохранении стабилизации поступающей на искрообразование энергии.

Использование энергии, запасенной катушкой зажигания в процессе искрообразования для подзаряда накопительного конденсатора, повышает коэффициент полезного действия устройства, позволяет снизить отбор энергии От источника питания, · цепи трансформатора трансформатора. Это действие устройства габариты.

Кроме того, отсутствие пробоя искрового промежутка свечи зажигания ав15 соотнакопивысоко30

т.е. снизить ток в ι или индуктивность > повышает быстроI и снижает его,· тематически повышает напряжение на накопительном конденсаторе до величи· ны, обеспечивающей пробой, что также увеличивает надежность.

Удлинение времени искрообразования происходит вследствие полного отключения накопительного конденсатора и использования для искрообразования энергии, оставленной на емкости в цепях катушки зажигания. В принципе длительность искрообразования может быть увеличена до значений, соответствующих классическим устройствам зажигания, содержащим катушку зажигания, конденсатор и механические контакты. Кроме того, длительность подключения накопительного конденсатора к катушке зажигания составляет половину периода синусоиды.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к импульсным устройствам, в частности к устройствам формировани  импульсов зажигани  двигателей внутреннего сгорани  Известны устройства электронного зажигани  Искра-1 и Искра-2 двигател  внутреннего сгорани , которые содержат контрольный резистор, трансформатор , источник питани , блок срав нени , катушку зажигани , тиристор, блок включени  тиристора, накопительный конденсатор, блок запуска, блок формировани  импульсов, ключ,;выполненный в виде транзистора, первый диод , выключатель и второй диод, причем источник питани , выключатель, контрольный резистор, выводы которого через последовательно соединенные блок сравнени  и блок формировани  им пульсов соединены с базой транзистора , перва  обмотка трансформатора и транзистор, эмиттер которого соединен с первой обмоткой трансформатора соединены последовательно и образуют блок стабилизации зар да накопительного конденсатора, катушка зажигани , тиристор, управл ющий электрод которого соединен через блок включени  тиристора ее второй обмоткой трансформатора , и накопительный конденсатор соединены последовательно, точка соединени  катушки зажигани  с тиристором соединена с выводом источника питани , накопительный конденсатор включен между последовательно соединенными вторым диодом и третьей обмоткой трансформатора, втора  и треть  обмотки трансформатора соединены между собой и точкой соединени  тиристора с накопительным конденсатором , первый диод включен параллельно катушке зажигани , а блок запуска соединен с блоком формировани  импульсов 1. Однако устройство формировани  импульсов достаточно сложно, содержит . сравнительно большое количество элементов и не обеспечивает устойчивой работы при изменении напр жени  питани ; транзистор в цепи первой обмотки трансформатора должен пропускать достйточно большие импульсные токи и выдерживать сравнительно большое напр жение на коллекторе, определ емо током разрыва, т.е. этот транзистор должен работать в достаточно т желом режиме. Часть энергии, выдел ема  о виде импульса самоиндукции и запасаема  на собственной емкости ка ,тушки зах игани  и высоковольтных цепей системы, бесполезно рассеиваетс  на диоде, шунтирующем катушку зажигани  после выключени  тиристора. Это снижает коэффициент полезного действи , приводит к уменьшению длительности ИСКРЫ и снижает быстродейст вие устройства, так как дл  накоплени  рассе нной указанным диодом энергии в трансформаторе необходима затр та дополнительного времени, фактически длительность искры в устройстве ограничиваетс  величиной .. JL -lit г t --дг V-i где L, индуктивность катушки зажи емкость накопительного кон денсатора, четвертой частью перио/ а синусо Цель изобретени  - упрОЕ|ение устройства , повышение его надежности, коэф()ициента полезного действи  быс родействи  и длительности искры. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство, содержащее последо вательно соединенные катушку зажигани , первый тиристор, управл ющий электрод которого соединен с блоком включени  первого тиристора, и накопительный конденсатор, блок запуска и блок стабилизации зар да накопител ного конденсатора, выполненный в виде последовательно соединенных источ ника питани , выключател , контрольного резистора, первой обмотки транс . форматора и ключа, и блок сравнени , вход которого соединен с выводом кон рольного резистора, втора  обмотка трансформатора .включена между катодом первого тиристора и блокам включени  первого тиристора, введены вто рой тиристор и второй блок запуска, а ключ.выполнен на третьем тиристоре , который включен между накопитель ным конденсатором и катушкой зажигани  с направлением проводимости первого тиристора, второй тиристор включен между точками соединени  накопительного конденсатора с первым тиристором и катушки зажигани  с третьим тиристором, при этом соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров, управл ющие э ектродь второго и третьего тиристоров соединены соответственно с выходом блока сравнени  и выходом первого блока запуска, а второй блок запуска соединен с выводом источника питани  через выключатель и блоком сравнени . На фиг. 1 дана схема устройства 3; на фиг. 2 - эпюры напр жений в зависимости от времени в точках А, Б, В, и Д. Устройство содержит контрольный резистор 1, трансформатор 2, источник 3 питани , блок 4 сравнени  с ис точником эталонного напр жени ., катушку 5 зажигани , первый тиристор 6. блок 7 включени  первого тиристора, накопительный конденсатор В, первый блок Э запуска, второй тиристор 10, третий тиристор 11, второй блок 12 запуска и выключатель 13, причем последовательно соединенные источник 3 питани , выключатель 13, контрольный резистор 1, перва  )тка трансформатора 2 и третий тиристор 11, а также блок сравнени , вход которого соединен с выводами контрольного резистора 1, образуют блок стабилизации зар да накопительного конденсатора 8, последовательно соединенные катуыка 5 зажигани , первый тиристор б, управл ющий электрод которого соединен через блок 7 включени  и вторую обмотку трансформатора 2 с катодом , и накопительный конденсатор 8 включены параллельно третьему тиристору 11 так, что накопительный конденсатор В включен Между основными разноименными электродами первого и третьего тиристоров 6 и 11, второй тиристор 10 включен между точками соединени  накопительного конденсатора 8 с пербым тиристором 6 и третьего тиристора 11 с источником 3 питани  так, что соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров 10 и 11, управл ющий электрод второго тиристора 10 соединен с блоком k ; сравнени , управл ющий электрод третьего тиристора 11 соединен с выходом первого блока 9 запуска, а второй блок 12 запуска соединен с выводом исвыключатель точника 3 питани  через и блоком сравнени  t. Предлагаемое устройство работает следующим образом. ,8 исходном состо нии выключатель 13 выключен и всё элементы устройства обесточены. Накопительный конденсатор 8 разр жен. При вкхючении выключател  13 на устройство поступает питание. Второй блок 12 запуска через блок сравнени  кратковременным импульсом включа ет второй тиристор 10. Возникший в цепи: контрольный резистор 1 - перва  обмотка трансформатора 2 - накопите/1ьный конденсатор 8 - второй тиристор 10 - источник 3 питани  - в ключатель 12 ток зар жает накопитель ный конденсатор 8 до удвоенного напр жени  источника 3 питани . При пр кращении тока в указанной цепи второ тиристор 10 выключен, а накопительны конденсатор 8 сохран ет зар д со зна ком плюс на обкладке, соединенной с третьим тиристором 11. В дальнейшем ;второй блок 12 запуска на работу уст ройства не вли ет и дл  повышени  по мехоустойчивости может быть отключен Поступающий с первого блока 9 заnycka импульс включает третий тиристор 11 и Через трансформатор 2 и блок 7 включе1Н(й  первый тиристор 6. Накопительный конденсатор 8 через цепь пер вого тиристора б, катушки зажигани  . и третьего тиристора 11 измен ет зна зар да на обратный вследствие колебательного процесса в указанной цепи и вы1слючени  первого тиристора 6 в мо мент прекращени  тока. Так как напр жение на накопительном конденсаторе 8 недостаточно высоко, искра на свече не возникает. Энерги  накопительного конденсатора 8 почти полностью возвращаетс  обратно на накопительный конденсатор 8. Поскольку включен третий тиристор 11, в цепи первой обмотки трансформатора 2 и контрольного резистора 1 возникает увеличивающийс  ток. Скорость возрастани  тока определ ет ИНДУКТИВНОСТЬ трансформатора 2 и напр жение источника 3 питани . По ме ре возрастани  тока в первой обмотке трансформатора 2 возрастает напр жение на контрольном резисторе 1. При достижении определенного напр жени  на контрольном резисторе 1 блок k сравнени  включает второй тиристор 1 6 Последний подключает соответствующую обкладку накопительного конденсатора 8 к ИСТОЧНИКУ 3 питани . Так как напр жени  на источнике 3 питани  и накопительном конденсаторе 8 будут суммироватьс  по отношению к первой обмотке трансформатора 2 и контрольному резистору 1, ток через третий тиристор 11 прекращаетс , что приводит квыключению последнего. Возникший в цепи: перва  обмотка трансформатора 2 - накопительный конденсатор 8 - контрольный резне- .. тор 1 - второй тиристор 10 ток перезар жает накопительный конденсатор 6 аналогично тому, мак это было по .импульсу со второго блока 12 запуска. Нр напр жение на накопительном конденсаторе определ етс  формулой . где UQ - напр жение на накопительчом конденсаторе 8 при вклюмении второго тиристора 10; Э - ток через трансформатор 2 при включении второго тиристора 10; С - емкость накопительного конденсатора 8; L индуктивность трансформатора 2 . Далее накопительный конденсатор 8 охран ет зар д до прихода следующегЬ мпульса с первого блока 9 запуска. После образовани  искры часть энергии накопительного конденсатора -8 расходуетс  на искрообразование , а часть.возвращаетс  накопительному конденсатору 8 через напр жение импульса самоиндукции катушки 5 зажигани . Величина остаточного напр жени  на накопительном конденсаторе 8 опрёдвл етс  формулой . . где 3 - ток самоиндукции катушки 5 зажигани ; Ц - индуктивность катушки 5 зажигани ; С - емкость накопительного конденсатора 8 и собственна  емкость цепей катушки 5 зажигани , приведенна  к первичной обмотке. После прекращени  тока через первый тиристор и выключени  последнего накопительный конденсатор 8 и собственна  емкость цепей катушки 5 зажигани  будут разделены, а энерги , запасенна  емкостью цепей катушки 5 зажигани  продлит искрообразование. Длительность искрообразовани  при под ключенном к катушка зажигани  5 накопительном конденсаторе 8 соответствует формуле , где 1, - индуктивность катушки 5 зажигани ; емкость накопительного конденсатора 8. Длительность искрообразовани  можно регулировать подключением параллельно катушке 5 зажигани  дополнительной емкости Сд. При этом напр жение на накопительном конденсаторе 8 быть установлено большей величины за счет тока в трансформаторе 2 или индуктивности трансформатора 2, так как при подключении Сд во врем  включени  первого и третьего тиристоров 6 и 11 напр жение на катушке зажигани  5 снижаетс  в соответствии с формулой и., и, Возникающий при отключении накопительного конденсатора 8 более высокочастотный колебательный процесс поддерживает искру до полного израсходовани  энергии, оставленной в емкости цепей катушки 5 зажигани . Пол рность включени  тиристоров 6 10 и 11 зависит от пол рности источника питани . Применение тиристоров в качестве ,переключающих элементов дл  накопле|ни  энергии на накопительном конденсаторе упрощает устройство, повышает его надежность, обеспечивает его работу в более широких интер1залах темпе ратуры окружающей среды и изменени  напр жени  источника питани  при сохранении стабилизации поступаюи ей на искрообразование энергии. Использование энергии, запасенной катушкой зажигани  в процессе искрообразовани  дл  подзар да накопительного кондбзнсатора, повышает коэффициент полезного действи  устройства, позвол ет снизить отбор энергии бт источника питани , т.е. снизить ток цепи трансформатора или индуктивност трансформатора. Это повышает быстродействие устройства и снижает его,габариты . Кроме того, отсутствие пробо  искрового промежутка свечи зажигани  автематически повышает напр жение на накопительном конденсаторе до величины , обеспечивающей пробой, что также увеличивает надежность. Удлинение времени искрообразовани  происходит вследствие полного отключени  накопительного конденсатора и использовани  дл  искрообразовани  энергии, оставленной на емкости в цеп х катушки зажигани . В принципе длительность искрообразовани  может быть увеличена до значений, соответствующих кд |ссическим устройствам зажигани , содержащим катушку зажигани , конденсатор и механические контакты. Кроме того, длительность подключени  накопительного конденсатора к катушке зажигани  составл ет половину периода синусоиды. Формула изобретени  . Устройство электронного зажигани  двигател  внутреннего сгорани , содержащее пос/ едовательно соединенные катушку зажигани , первый тиристор, управл ющий электрод которого соединен с блоком включени  первого тиристора , и накопительный конденсатор, блок запуска и блок стабилизации зар да накопительного конденсатора, выполненный в виде последовательно соединенных источника питани , выключател , контрольного резистора, первой обмотки трансформатора и ключа, и блок сравнени , вход которого соединен с выводом контрольного резистора, втора  обмотка трансформатора включена между катодом первого тиристора и блоком включени  первого тиристора, отличающеес  тем, что, с целью упрощени , повышени  надежности , коэффициента полезнЬго действи , быстродействи  и длительности искры, бведены второй тиристор и второй бло1 запуска, а ключ выполнен на третьем тиристоре, который включен между накопительным конденсатором и катушкой зажигани  в направлении проводимости первого тиристора, второй тиристор включен между точками соединени  накопительного конденсатора с первым тиристором и катушки зажигани  с третьим тиристором, при этом соединены основные одноименные электроды второго и третьего тиристоров, управл ющие электроды второго и третьего тиристоров соединены с выходом блока сравнени  и выходом первого блока