Способ получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ(23) Приоритет 2) 7. 07 02 Р 3/08 даретюай каннтвтСССРдиабре азаервтеккйв еткрыткй 1) 1102 гг 73 (Зз)УОпубликовано 07, 04. 82.Бата опубликования оп вейцарияюллетень 13(72) Автор изобретен Иностранентер Харт(фРГ) 1) заявите 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СИСТЕМА -ДЛЯ ЕГО.ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ н Изобретение относится к способам и устройствам получения импульсов зажигания, двигателя внутреннего сгорания, а именно , к .способам и системам получения импульсов зажиганияс помощью электронных полупровод"никовых элементов.Известен способ получения импульсов зажигания двигателя внутрен-него сгорания, при котором одновременно или в короткой последователь" ности в разрядном устройстве вызывают разряд подключенного к разряднику источника электрической энергииемкостного характера и разряд подклю ценного к разряднику источника электрической энергии индуктивного характера, так что энергия для начала разряда в основном поступает от источника энергии емкостного характе- в ра, а энергия для поддержания искро."ого разряда в основном. поступает от источника энергии индуктивного характера, причем разряд источников энергии в разряднике регулируется 25 при помощи управляющего устройстаа таким образом, что начало разрядаисточников энергии вызывают пере-,ходом общего переключающего устройства в блокирующую фазу одновремен"но или со сдвигом во времени Я .Известны и системы для получения импульсов зажигания двигателя внутре него сгорания, содержащие разрядное устройство, в котором одновременно или со сдвигом по времени иницииру" ется разряд через трансформатор зажигания от источника энергии ем" костного характера и источника энергии индуктивного характера, так что энергия для начала искры подается в основном от источника энергии ем" костного характера, а энергия для поддержания разряда в основном по" дается от источника энергии индуктивного характера, заряжающий транс+ форматор, имеющий по меньшей мере од ну обмотку для зарядки источника энергии емкостного характера и по меньшей. мере одну обмотку, образу-.Подписное аеа га г гщвтаег еаеафвваее ЕееееП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиа 2190/45 Тираж 548 ВНИИПИ Государственного комит по делан изобретений и от 113035, Москва, И,. Раувска3 91960ющую источник энергии имдуктйвногохарактера, причем имеется переключающее устройство в цепи первичнойобмотки заряжающего трансформатора,управляющее устройство для переключающего устройства и управляющееустройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньшеймере одна обмотка, образующая источ"ник энергии индуктивного характера фна заряжающем трансформаторе и/Илитрансформаторе зажигания, и управляющее устройство переключающегоустройства, относящегося к обоимисточникам энергии, связанное с уп-, Эравляющим устройством разрядного устройства для осуществления начала разряда источников энергии одновременноили со сдвигом по времени при переходе переключающего устройства в бло- рркирующую фазу 1 .Недостатком указанных способови систем для получения импулЬсов зажигания является нестабильностьвоспламенения, так как заряд источ Зников разряда зависит от частоты вращения вала двигателя.Цель изобретения " стабилизациявоспламеняющей искры путем устрвнемия зависимых от частоты вращения щзамедлений заряда источников разрядаПоставленная цель достигаетсяв способе тем, что оба источникаэнергии заряжают независимо одинот другого при помощи общего переключающего устройства,В системе для получения импульсов зажигания поставленная цельдостигается тем, что источник эмер" 4 Вгии емкостного характера соединен непосредственно с заряжающей егообмоткой заряжающего трансформатора,а источник энергии индуктивного характера соединен с искровым про.межутком непосредственно или черезтрансформатор зажигания,На фиг. 1 изображен первый вариант исполнения предлагаемой системына фиг. 2 - графики напряже- Мний для пояснения работы схемы нафиг. 1; на фиг, 3 - другой вариантисполнения системы; на фиг. 4 - третий вариант выполнения; на фиг,5 четвертый вариант выполнения; на Ифиг. 6 - пяты й вариант выполнения;на. фиг. 7 - шестой вариант выполнения; на фиг. 8 - седьмой вариант 4 4выполнения; на фиг. 9 - график напряжений для пояснения работы схемы на фиг. 7; на фиг, 10- графики напряжений для поясмения работы схемы на фиг. 8; на фиг, 11- 14 -варианты исполнения системы; ма фиг,15- график напряжений для пояснения принципа работы электрической схемы ма фиг, 14; на фиг. 16- вариант схемы системы, работа которой аналогична схеме на.фиг, 14; на фиг. 17- 18 - вчоианты исполнения схем системы,Схема системы (фиг. 1) для получения импульсов зажигания содержит транзистор 1, включенный по схеме Дарлингтона, силовая часть которого включена в цепь первичной об Готки зарядного трансформатора 2. На вход 3 транзистора 1 подаются сигналы 3, (фиг. 2). Вторичная обмотка 4 подключена к конденсатору 5, Ко входу 3 подключена схема 6 управления, соединенная с управляющим электродом тиристора 7. Трансформатор 8 зажигания соединен сискровым разрядником 9. Схема управ ления может выполняться в виде стабилитрона 1 О (фиг, 3) . Вместо тиристора 7 может быть применен динистор 11 (фиг. 4) . Трансформатор 2 может снабжвться дополнительной обмоткой 12 (фиг. 5) , подключаемой через диод 13 к дополнительному конденсатору 4, включенмому в цепь вторичной обмотки 15 трансформатора 8 зажигания, содержащего первичную обмотку 16.При включении транзистора 1 ковходу 3 в трансформаторе 2 создается магнитное поле, исчезающее при запирании транзистора 1 по входу 3.При этом во вторичной обмотка 4 индуцируется напряжение, заряжающее конденсатор 5.Во время заряда конденсатора 5 сумма эмергии магнитного поля в трансформаторе 2 и электрической энергии конденсатора 5 постоянна, причем энергия на конденсаторе увеличивается (фиг, 2 , где 3 - ток на еходе 3; Е - магнитная энергия в трансформаторе 2; Е - электрическая энергия в конденсаторе 5).В момент С транзистор 1 открывается, а в мЬмент В - запирается.Ф5 . 919604 6Вмомент 1 энергия электричес- точку 22 запуская преобразователького поля конденсатора 5 равна энер. Кондейсатор 30 заряжается отригии магнитного поля трансфОрматора 2. цательным потенциалом и не позволяетЕсли в момент времени с через , преобразователю 19 самопроизвольносхему 6 управления отпирается ти- ,включаться, Диод 31 служит для разристор 7, через который обмотка 16 ряда конденсатора 26 при замкнутомтрансформатора 8 зажигания соедине- прерывателе 23.на со вторичной обмоткой 4 зарядно" Система на фиг. 7 работает следу"го трансформатора 2 и с конденсато- ющим образом,ром 5, последний мгновенно разряжа О иагнитное поле создаваемое при)ется на обмотку 16, что вызывает замыкании прерывателя 23 в трансбыстрое нарастание напряжения на Форматоре 2, исчезает по истеченииразряднике 9 и его пробой. заданного времени, зависящего , вЭнергия в разряднике 9, необходи- основном, от габаритов трансформатомая для существования длительного 15 ра 2, а также конденсатора 30.разряда, поступает от обмотки 4 непо- При этом напряжение образуетсясредственно. Путем изменения време" не только на обмотке 4, но и в о"о и в до"ни с -(фиг, 2) можно изменять полнительной обмотке 12, имеющейсоотношение емкостного разряда и ин- большое число витков. Конденсатордуктивного разряда, гО 14 заряжается примерно до 4 кВ и егсНа фиг. 3 отпирание тиристора 7 энергия выделяется в разряднике 9осуществляется в момент пробоя ста- после его пробоя. Разряд носит затяжной индуктивный характер из-эгВ примере на фиг. 4 в качестве большой индуктивности обмотки 15накопителя энергии используется, по трансформатора 8.мимо зарядного трансформатора 2 обмотка 16.На фиг. 9 показаны соотношениянапряжений на обмотке 12 (Ц и наНа фиг, 5 в цепь вторичной об- . разряднике 9 (13). В момент временимотки 15 включен дополнительный кон- й пРеРыватель 23 размыкается, тирисЗО1 денсатор 14, заряжаемый до 1-2 кВ от тор 7 отпирается и в это время к раздополнительной обмотки 12; что позво- Ряднику 9 прикладывается крутой имляет увеличивать энергию и длитель- пульс высокого напряжения ц, зажиность разряда. гающий искровой Разряд. ОдновременВариантам системы на фиг 7 и 8 но, вследствие включения преобразоприсуще наличие диодов 17 и 18, З вателя 19, в момент времени с, имепреобраэователя 19 и генератора 20 ет место отрицательный скачок напряимпульсое (последние на фиг. 8 не жения, не оказывающий никакого дейпокаэаны). ствия иэ-эа диодов 17 и 13. Это отПреобразователь 19 содержит мощ- рицательное напряжение. 0 у об 40ный транзистор 1, обмотку 21 обрат" мотки 12 существует до тех пор, понойсвязи, подключенную одним кон- ка трансформатор 2 не достигнет нацом к базе транзистора 1, а дру- сыщения вследствие чего транэисгим концом к точке 22. тор 1 блокируется в момент времениУправление системой осуществля" с. Разность междуи 1 ч опредеется от генератора 20 импульсов с ляется габаритами трансформатора 2,4прерывателем 23, который может быть сопротивлением обмотки 21 и величи"заменен также и электронным клю- ной конденсатора 30Эта разностьчом. во.времени выбрана такой, чтобы онаЧерез добавочное сопротивление превышала продолжительность горе 24 прерыватель 23 получает положи- ОО ния Т искрового разряда, причемтельное смещение от источника (Ц) . последняя определяется постояннойнапряжения, так что при размыкании. , времени, зависящей от дополнительпрерывателя 23 и в точке 25 происхо- . ного конденсатора 14 и его заряддит скачок напряжения на величину. ного напряжения, а также индуктив 0 О. Этот скачок передается конден" ф ности вторичной обмотки 15, Если всатору 26 и на управляющий электрод таком случае транзистор 1 блокируеттиристора 7 через резистор 27, а в момент времени б то вследствиетакже через диод 28 и резистор 29 в исчезновения магнитного поля в эа51 о15 о 5 зо У 91рядном трансформаторе 2 возникаетимпульс напряжения О (фиг. 9) продолжительностью 1 з - Ф, заряжающийконденсаторы 5 и 14, так что в следующий момент времени С, когдазамкнутый за это время прерыватель 23 снова размыкается, можетпроизойти новое зажигание искры.Схема (фиг. 8) отличается отсхемы (фиг. 7) тем, что диод 13 идиод 18 имеют разные направлениявключения и отсутствует конденсатор 14, а также изменено направление намотки обмотки 15 так, что онапротивоположна обмотке 16.Вариант исполнения системы (фиг.8)упрощен в сравнении с фиг. 7, таккак обмотка 4 одновременно выполняет функцию обмотки 12. В этом ва-,рианте (фиг. 8) коэффициент трансформации напряжения трансформатора2 необходимо выбирать таким, чтобы при запирании транзистора 1 в обмотке 4 наводилось напряжение, достаточное для пробоя разрядника 9При этом конденсатор 5 должен бытьтаким, чтобы он заряжался до напряжения 400 В, достаточного для иск-.рообразования,Ка фиг. 10 приведены диаграммынапряжения на обмотке 4 ( Ц,) прихолостом ходе трансформатора 2, нап"ряжения на обмотке 4 под нагрузкой( О) и напряжения на разряднике 9( сг).В момент временивключаетсяпреобразователь 19 образуется поджигающее напряжение О (около 25 кВ),Одновременно образующееся в обмотке4 напряжение поддерживает .горениеискры в разряднике 9 через диод. 18.При выключении преобразователя 19в момент 1 возникает импульс ц,заряжающий конденсатор 5 до напряжения О , которое в момент Ф достигает 500 В. При повторном включениипреобразователя 19 этот цикл повторяется.Преимущество системы на фиг. 8 посравнению с фиг. 7 в том, что онаобеспечивает большую продолжительность горения при неизбежном напряжении горения в течение всей фазывключения (от й до Сз).Системы на фиг. 11 и 12 отличаются от систем на фиг. 7 и 8 соответственно тем, что управление транзистором 1 и тиристором 7 осуществляется одновременно по одному и тому 9604 ,8 же проводу, например, вычислитель" ной машиной. В этих схемах выключение преобразователя 19 или первичной обмотки трансформатора 2 может быть произведено сразу же по затухании искрового разряда, так как зарядный импульс в момент с или 1 образует-. ся только при переходе трансформато" ра 2 в насыщение. Этим время включения первичной обмотки трансформато" ра 2 сокращается до минимума и снижается потребление энергии систе" иой.Перемычка В может быть заменена реле времени, чем осуществляется задержка искры относительно момента включения трансформатора 2.У варианта (фиг. 11) можно осу" ществить зажигание искры в любой точке между двумя соседними импульсами о.Система фиг, 13 отличается от фиг. 8 или 12 тем, что .заряд конденсатора 5 происходит во время фазы включения трансформатора 2, а зажигание искры в разряднике 9 в фазе выключенив трансформатора 2. Пример исполнения системы фиг. 14 представляет собой комбинацию из схем фиг. 7 и 8 по исполнению вторичной цепи трансформатора 2, а первич" ная цепь трансформатора 2 представляет собой транзистор 1 с отрицательной обратной связью по току, управляемый от прерывателя 32.Диаграммы напряжений на фиг. 15поясняют работу систем на фиг. 13 и 14, где Ц,- напряжение на обмотке 4; О - напряжение на конденсаторе 5; Уев - напряжение на конден"саторе 14, Од - напряжение на разряднике 9,При размыкании контактов прерывателя 32 отпирается тиристор 7 вмомент 1 м, напряжение 1)д переходит от значения 1-2 кВ до величины 25 кВ. Одновременно при этомконденсатор 5 разряжается .(Ц).Пунктирная характеристика Ощ ука 0. зывает иа то, как произоала быразрядка конденсатора 14 при отсутствии диода 33, а сплошная кривая представляет действительнуюхарактеристику разряда конденсато"ра 14. Из графиков видно, что увеличивается длина "хвоста" искры цв( Фиг. 15). Поскольку при возникновении импульса ц блокировки (фиг.15),появляющегося при размыкании преры99604 10 1. Способ получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания, при котором одновременно илив короткой последовательности в разрядном устройстве вызывают разрядподключенного к разряднику источника электрической энергии емкостного характера и разряд подключенногок разряднику источника электрической энергии индуктивного характера,так что энергия для начала разрядав основном поступает от источникаэнергии емкостного характера , аэнергия для поддержания искровогоразряда в основном поступает от источ"ника энергии индуктивного характера,причем разряд источников энергии вразряднике регулируют при помощиуправляющего устройства таким об-.разом, что начало разряда источников энергии вызывают переходом общего переключающего устройства в блокирующую фазу одновременно или со сдвигом во времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабили" зации воспламеняющей искры путем устранения зависимых от частоты вращения замедлений заряда источников разряда , оба источника энергии заряжают независимо один от другого при помощи общего переключающего устройства.2, Система для получения импульсов зажигания двигателя внутреннего сгорания 1 содержащая разрядное устройство, в котором одновременно или со сдвигом по времени иницииру" ется разряд через трансформатор зажигания от источника энергии емкостного характеоа и источника энер 9вателя 32 в момент й , происходит повторная зарядка обоих конденса-, - торов 5 и 14, напряжение 0 возрастает до значения, например, - 1 2.кВ, необходимо, чтобы напряжение 3 ы 5 в момент времени й перед появлением импульса блокировки спало до нуля или имело небольшое значение, чтобы прекратилась искра, а энергия блокировочного импуяьса ц поступала в 10 конденсаторы 5 и 14 для нового иск" рового разряда в мбмент времени ь,Это достигается тем, что прерыватель 32 остается разомкнутым дольше, чем необходимо для насы щения трансформатора 2.Вариант системы Фиг. 14 отличает. ся тем преимуществом, что требуется только одна обмотка 4.Принцип работы схемы такой же, 20 как у схемы на Фиг. 14, с теми жа. параметрами катушек.Система на фиг, 16 работает следующим образом.В Фазе блокировки преобразовате ля точка 34 положительна, а точка 35 отрицательна, В течение этой фазы конденсаторы 5 и 14 заряжаются через диоды 17 и 13. Зажигание иск" . ры происходит в момент с (фиг. 15) зо или соответственно в 1 д, когда. включается первичный ток в трансформаторе 2 или сразу после. этого,При включении в трансформаторе 2 первичного тока точка 34 становится з 5 отрицательной, а точка 35 - положительной. При этом ток проходит от обмотки 4 через диоды 31 и 33 во вторичную обмотку 15 трансформатора 8 и в разряднике 9.40Вариант системы на Фиг. 17 по . принципу действия соответствует варианту, изображенному на Фиг. 13, за исключением того, что требуется все-. ГО лишь Один трансформатор 2 Явля 45 ющийся одновременно трансформатором зарядки и зажигания. Коэффициент трансформации трансформатора 2 равен 50 или 100. Конденсатор 5 может разряжаться фф через тиристор 7 и первичную обмотку трансформатора 2. В этом случае во вторичной обмотке 4 образуется крутой отрицательный импульс напряжения, вызывающий искры в разряд нике 9. Энергия ддя "хвоста" иск" ры сообщается в разрядник 9 за счет исчезающего магнитного поля трансформатора 2, При включении тока в первичной обмотке трансофрматора 2 конденсатор 5 заряжается от обмотки 4 через диод 17, который является высоковольным.На фиг. 18 изображен вариант исполнения системы для .раздельного важи гания двух искровых разрядников, со ответствующий по принципу работы варианту фиг, 8.Однако к источникам энергии индуктивного и емкостного характера подключено по дополнительному тиристору 36 и 37 и по трансформатору 38 и .39 зажигания. Формула изобретения04 1 фройство переключающего устройства, относящегося к обоим источникам энер" гии, связанное с управляющим устройством разрядного устройства для осуществления начала разряда источников энергии одновременно или со сдвигом по времени при переходе переключающего устройства в блокирующую фазу, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что источник энергии емкост" ного характера соединен непосредственно с заряжающей его обмоткой заря. жающего трансформатора, а источник энергии индуктивного характера соединен с искровым промежутком - непосредственно или через трансформа" тор зажигания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Глезер Г. Н. и др. , Автомобильные электронные системы зажигания. И., "Иашиностроениен, 1967.1 Л, 9196 гии индуктивного характера, так что энергия для начала иСкры подается в основном от источника энергии емкостного характера, а энергия для поддержания разряда в основном подается б от источника энергии индуктивного характера, заряжающий трансформатор",г) Ф имеющии по меньшед мере одну обмотку для зарядки . источника энергии емкостного характера и по меньшей мере 10 рдну обмотку, образующую источник энергии индуктивного характера , причем имеется переключающее устройство в цепи первичной обмотки заряжающего трансформатора, управляющее уст 13 ройство для переключающего устройства и управляющее устройство для разрядного устройства, кроме того, имеется по меньшей мере одна обмотка, образующая источник энергии 20 индуктивного характера яа заряжа" ющем трансформаторе и/или трансфор" маторе зажигания, и управляющее уст