Тиристорный генератор импульсовдля системы зажигания двигателявнутреннего сгорания

Сфев Сфаетския Сфцналистичесмнв РеслублнкОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 171078 (21) 2672003/18-21 с присоединением заявки Но -(23) ПриоритетОйубликовано 15,01.81,Бюллетень Й 9 2 Дата опубликования описания 1501,81(51)М, Кл,З Н 02 Р 3/06 Н 03 К 5/01 ГосуяарствеииыЯ комитет СССР ио аедам изобретеииЯ и открытиЯ(71) Заявитель 54) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к импульсной технике, в частности к тиристорным генераторам импульсов, и может найти применение в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.Известны тиристорные генераторы импульсов для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания,содержащие двухобмоточную катушку зажигания, накопительный конденсатор, пре" образователь напряжения, тиристор и блок управления. К вторичной высоковольтной .обмотке катушки зажигания подключен через диод второй накопительный конденсатор, служащий для подпитки системы. Необходимость в подпитке обусловлена тем,что первый накопительный конденсатор разряжает" ся в течение очень короткого проме" жутка времени, измеряемого полупериодом колебания, при котором тиристор открыт, продолжительность которого недостаточна для осуществления надежного зажигания топливно-воздушной смеси 1 . Однако использование дополнительного конденсатора во вторичной цепи требует дорогих высоковольтных диоцов и конденсаторов,Наиболее близок к предлагаемомутиристорный генератор, содержащийпервый накопительный конденсатор,подключенный к источнику питающегонапряжения через ограничительный резистор, тиристор В цепи разряда первого накопительного конденсатора напервичную обмотку выходной двухобмоточной катушки, второй накопитель ный конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходнойкатушки и соединенный с первым накопительным конденсатором через диод,включенный встречно-параллельно ти ристору. Емкость второго накопительного конденсатора определяется телевизионными стандартами. Параллельно второму накопительному конденсатору подключена катушка индуктивности.20 емкость первого накопительного конденсатора составляет 500 мкф при напряжении питания 50 В 21.Недостатком известного генератораимпульсов является невысокая энергия 25 одиночного импульса. этот недостатокобусловлен тем,что первый накопительный конденсатор имеет большую емкость,а время разрядного процесса мало, врезультате чего за рабочий цикл проис ходит лишь несущественная разрядкаи подзарядка этого конденсатора. Недостаток известного генератора импульсов заключается также в возможности получения стабильных искровых разрядных процессов в цепи вторичной обмот- ки двухобмоточной катушки при произвольной частоте управляющих сигналов, При возникновении искровых разрядов на высоковольтном выходе или при временном исчезновении управляющих сигналов на тиристоре в результате чего он остается открытым) первый накопительный конденсатор разряжается: через катушку индуктивности и тиристор. При уменьшении разрядного тока до порога пропускания тиристора тиристор закрывается, после чего иск ровые разряды в цепи вторичной обмотки выходной катушки прекращаются,и генератор возобновляет генерирование пилообразных импульсов. При подключении известного генератора к пре- Щ обраэователю напряжения автомобильной системы зажигания в момент прохождения искрового разряда в высоковольтной цепи генератора также происходит срыв генерации преобразователя напряжения, что вызывает возрастание коллекторных токов входящих в него транзисторов и тока, потребляемого от источника питания, т,е. к снижению КПД и надежности системы. Указанные недостатки препятствуют исполь-эованию известноготиристорного генератора импульсов в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.Цель изобретения - повышение энер- З 5 гии одиночного импульса и получение стабильных искровых разрядов в цепи вторичной обмотки катушки при произвольной частоте управляющих сигналов. 40Поставленная цель достигается тем, что в тиристорном генераторе импульсов содержащем первый накопительный конденсатор, подключенный к источнику питающего йапряжения через ограничитель-,45 ный резистор тиристор в цепи разряда первого накопительного конденсатора через первичную обмотку двухобмоточной катушки зажигания, управляющий электрод которого соединен с вы- щ ходом блока управления, второй накопительный конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке двухобмоточной катушки зажигания и соединенный с первым накопительным конденсатором через диод, включенный встречно," параллельно тиристору, источник питающего напряжения подключен к первому накопительному конденсатору через ограничивающий дроссель, соединенный последовательно с ограничительным резистсЬО ром, при этом емкость первого накопительного конденсатора выбрана в пределах 3-5 мкФ,а соотношение емкостей первого и второго накопительных конденсаторов выбрано как 10."1, 65 На Фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого генератора импульсов; на фиг.2 - осциллограмма одиночного импульса предлагаемого генератора.Предлагаемый тиристорный генератор импульсов содержит первый накопительный конденсатор 1, подключенный к блоку питания через ограничительный резистор 2, тиристор 3 в цепи разряда первого накопительного конденсатора на первичную обмотку выходной двухобмоточной катушки 4, второй накопительный конденсатор 5, подключенный параллельно первичной обмотке выходной катушки 4 и соединен ный с первым накопительным конденсатором 1 через диод б, включенный встречно-параллельно тиристору. Управляющий электрод тиристора 3 подключен к блоку 7 управления. В цепи вторичной высоковольтной обмотки катушки зажигания установлен распределетель 8 зажигания и свечи 9 зажигания. В цепи питания генератора установлен дроссель 10, включенный последовательно с,ограничительным резистором 2. Емкость первого накопительного конденсатора составляет С,1=4 мкФ, а емкость второго накопительного конденсатора составляет С=0,06 мкФ.Блок питания (на чертеже не пока" эан) выполнен в виде полупроводникового преобразователя напряжения с выпрямителем и оглаживающим Фильтром, повышающим напряжение О =12 В автомобильного аккумулятора до напряжения питания генератора Цо =300 В, Блок управления синхронизирован с тактом работы двигателя внутреннего сгорания.Работает генератор следующим образом.При включении генератора первый накопительный конденсатор 1 заряжается от источника питания до величины питающего напряжения (300 В). В произвольный момент времени, согласованный с тактом работы двигателя внутреннего сгорания, на управляющий электрод тиристора 3 от блока 7 управления подается сигнал, отпирающий тиристор, в результате чего конденсатор 1 разряжается через первичную обмотку катушки 4 зажигания Благодаря тому, что емкость первого накопительного конденсатора относительно невелика, он успевает полностью разрядиться, а так как в цепи питания генератора установлен россель, конденсатор не может быстро разрядиться до прямого напряжения 00 от источника питания и перезаряжаться до обратного напряжения О , абсолютная величина которого близка к напряжению питания .и составляет О"=0,5-0,7 Ио . Эта перезарядка становится возможной благодаря большому току самоиндукции первичной обмотки катушки 4 зажигания,797037 Поскольку в цепи вторичной высоковольтной обмотки катушки зажигания в течение,всех описанных процессов происходитискрообразование, энергия колебаний в изолированном от источника питаниятиристором 3 5-колебательном контуре,образованном вторым накопительнымконденсатором и первичной обмоткой,быстро убывает и колебания затухают. В то же время происходит,подзарядка первого накопительного конденсатора от напряжения донапряжения питания 00 через ограничительный резистор 2 и дроссель 10,после чего в произвольный момент времени, определяемый режимом работыдвигателя, на управляющий электродтиристора вновь может быть подан сигнал, отпиракщий его, и описанные процессы повторяются. препятствующему запиранию .тиристораПерезарядившись до обратного напряжения Ц , первый накопительный конденсатор вновь начинает разряжатьсяна первичную обмотКу катушки зажи"гания, но уже через диод б, включенный встречно-параллельно тиристору, так как тиристор не пропускаетток обратного направления. Разрядившись полностью, первый накопительный конденсатор вновь заряжается через диод б за счет тока самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания до прямого напряжения ц , ве",личина которого значительно меньшенапряжения источника питания Ц .После перезарядки до прямого напряжения Оф первый накопительный конденсатор разрядиться не может, так кактиристор 3 уже закрыт током встречного направления), а управляющий сигнал отсутствует. Однако благодаря наличию второго накопительного конденсатора 5 меньшей емкости, на обклад"ках которого в течение всех описанный процессов появляется напряжение,соответствующее напряжению на первомнакопительном конденсаторе, колебательные процессы в цепи первичнойобмотки катушки зажигания не прекращаются. Зарядившись до прямого напряжения О", второй накопительный конденсатор несколько раз свободно разряжается и перезаряжается через первичную обмотку катушки зажигания. щего разрядку первого накопительно-.го конденсатора через блок питанияпри обратном напряжении на его обкладках, за счет уменьшения емкости перного накопительного конденсатора,позволяющего ему полностью разряжать"ся и перезаряжаться в течение короткого промежутка времени и за счетоптимального соотношения емкостейпервого и второго накопительных конденсаторов, что позволяет еще болееувеличить число колебательных процессов и обеспечить его длительностьв пределах б 00-800 мкс. Предлагаемыйгенератор также обеспечивает получение стабильных искровых разрядных15 процессов в цепи вторичной обмоткидвухобмоточной катушки при произволь"ной частоте управляющих сигналов, чтотакже достигается за счет уменьшенияемкости первого накопительного кон 3) денсатора, позволяющего ему полностьюразряжаться и перезаряжаться в те-,чение короткого промежутка времени,обусловленного режимом работы двигателя, а также за счет введения вцепь питания генератора индуктивного сопротивления, предотвращающегоразрядку первого накопительного конденсатора через блок питания при обратном напряжении на его обкладках,и гарантирует эффективную работугенератора от преобразователя напря-.жения автомобильной системы зажигания (т.е. без срыва генерации преобразователя), что достигается засчет введения в цепь питания генератора реактивного сопротивления дрос"селя, предотвращающего прохождениевысокочастотной составляющей генерируемых импульсов в коллекторные цепи входящие в преобразователь тран".40 зисторов. Кроме того, предлагаемыйтиристорный генератор импульсов имеет меньшие размеры, что обусловленозначительным уменьшением емкости,аследовательно и размеров первого накопитального конденсатора. Все этопозволяет получить тиристорный генератор импульсов, способный эффективно работать в системах зажиганиядвигателей внутреннего сгорания, иимеющий более высокую энергию одиночного импульса, большую его продолжительность и высокую надежность, Предлагаемый тиристорный генератор импульсов обеспечивает более высокую энергию импульса при одинаковых мощности и напряжении на выходе блока питания. Повышение энергии одиночного импульса обусловлено полным разрядом первого накопительного конденсатора за короткий промежуток времени и наличием в импульсе нескольких колебательных процессов. Это достигается за счет введения в цепи питания генератора реактивного соп-. ротивления дросселя, предотвращаюформула изобретения Тиристорный генератор импульсовдля системы зажигания двигателя.еб внутреннего сгорания, содержащийпервый накопительный конденсатор,подключенный к источнику питакщегонапряжения через ограничительныйрезистор, тиристор в цепи разряда65 первого накопительного конденсатораектор В. Бутяга каз 9798/76 Тираж 739 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х, Раушская наб., Подписно.4/ филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,через первичную обмотку двухобмоточной катушки зажигания, управляющий электрод которого соединен с выходом блока управления, второй накопительный конденсатор, подключенныйпараллельно первичной обмотке двухобмоточной катушки зажигания и соединенный с первым накопительным конденсатором через диод, включенныйвстречно-параллельно тиристору, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения энергии одиночного импульсаи получения стабильных искровых разрядов в цепи вторичной обмотки катушки при произвольной частоте управляющих сигналов, источник питающего напряжения подключен к первому накопи тельному конденсатору через ограничивающий дроссель, соединенный последовательно с ограничительным резистором, при этом емкость первогонакопительного конденсатора выбранав пределах 3-5 мкф, а соотношениеемкостей первого и второго накопительных конденсаторов выбрано кав 10 :1. Источники информаЦии,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании Р 1397556,кл. Р 02 Р 3/06, опублик. 1975. 2, Патент Великобритании Р 1000692,кл. Н 3 Т, опублик, 1972.