Электронная система зажигания

Авторобретения Э,Е. Литке лябинское отделение асного Знамени прае ударствен го инстит) Заявитель 54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ комени зряда накопна катушкуу можно такжтабилизаЦиикопительногзавст от тельного ажигания неато отсут- заора, питанес достатствие н ни конденсапряжени яда н оторо ния, Известна электронная система зажн -гания, содержащая в качестве вспомогательного устройства спусковую схему, в составе которой имеется коммутирующий транзистор, работающий вимпульсном режиме, а. также импульсвай трансформатор, накопительный конденсатор, выпрямитель, контакты прерыватедя. В этих системах напряжениена накопительном конденсаторе к моменту разряда его на катушку зажиганиядостигает определенной постоянной.величины, малозависящей от напряженйяисточника питания 2,Однако заряд накопительного конатора происходит один раэ за неработы контактов прерывателя,денс риод Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, работающих без самовоспламенения, и,в частности, к системам зажигания автомобильных двигателей.Известны электронные системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, свечи, контакты прерывателя, накопительный конденсатор, разрядный.тиристор и вспомогательное устройство для заряда накопительного конденсатора. Импульс высокого напряжения в системах подобного типа образуется в момент разряда накопительного конденсатора через катушку зажигания и разрядный тиристор 11 .Основным недостатком электронных систем зажигания, содержащих в качестве вспомогательного устройства автогенератор, является малая эконо-. мичность, так как расход потребляемой энергии от аккумулятора происходит постоянно за исключением врего ордена Трудовогоа "Тяжпромзлектропроект8552 а именно, при размыкании контактовпрерывателя. Кроме того, отсутствуетплавная регулировка зарядом накопительного конденсатора и энергиейискрообраэования.Цель изобретения . - повышение КПДи надежности системы зажигания,Поставленная цель достигается тем,что в электронной системе зажиганиядля двигателей внутреннего сгорания, Осодержащей составной транзисторныйключ, в выходном каскаде котороговключена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и накопительный конденсатор подключена к .первичной обмотке катушки зажигайия,контакты прерывателя, подключенные куправляющему электроду разрядного тиристора через ВС-цепочку и диод, причем разрядный тиристор подключен параллельно выходу выпрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены иэмернтельными резисторами, включенными 25соответственно последовательно с коллектором и катодом, контакты прерывателя совместно с дополнительным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой и коммутирующим конденсатором, включенныммежду его плечами, причем анод дополнительного тиристора соединен черезстабилитроны со входом составного транзисторного ключа, а катод и управляющий электрод - параллельно входу переменного резистора, выход которого под 5ключен к точке соединения коллекторавыходного транзистора составного тран-зисторного ключа и катода разрядного 40тиристора. Последовательно с дополнительнымтиристором несимметричного инверторавключен дополнительный транзистор, 45эмиттер которого соединен непосредственно с анодом дополнительного тиристора, база соединена с коммутирующимконденсатором и через ограничительныйрезистор со средней точкой активнойнагрузки несимметричного инвертора,а коллектор со стабилитронами.На фиг, 1 изображена,принципиальная электрическая схема электронной.системы зажигания; на фиг. 2 - кривые 55напряжения; на фиг. 3 - измененный ва.риант схемы инвертора,Электронная система зажигания состоит из катушки 1 зажигания, накопи 45 фтельног 6 конденсатора 2, разрядного тиристора 3, импульсного трансформатора 4, составного коммутирующего транзисторного ключа на транзисторах 5 и 6, измерительного резистора 7, измерительного резистора 8 и несимметричного инвертора 9 с резистивной нагрузкой, служащего для управления.Питание на инвертор 9 поступает через движок резистивной нагрузки с резисторами 10 и 11 в качестве ее плеч.Инвертор содержит. в качестве активных элементов в одном плече контакты прерывателя 12, в другом - тиристор 13. Управляющие сигналы снимаются с каждого плеча соответственно через конденсатор 14, резистор,15, диод 16 и стабилитроны 17 и 18.Между плечами инвертора 9 имеется коммутирующий конденсатор 19, включенный последовательно с параллельной цепочкой из диода 20 и резистора 21, Переменный резистор 22 предназначен для регулировки порога срабатывания тиристора 13, резисторы 23 и 24 - для стабилизации режимов составного коммутирующего транзисторного ключа 5 и 6 и резистор 25- для стабилизации режима тиристора 3. Резистор 26 служит ограничителем тока коллектора транзистора 5, диод 27 для заряда накопительного конденсатора 2, диод 28 - для создания колебательного процесса в катушке 1 зажигания. При включении напряжения питания 29, независимо от состояния контактов прерывателя 12 через часть резистора 11 и стабилитроны 17 и 18 проходит базовый ток транзистора 5. Транзисторы 5 и 6 открываются и переходят в режим насыщения. За счет индуктивного сопротивления первичной обмотки 30 импульсного трансформатора 4 ток в цепи коллектора транзистора 6 начинает плавно нарастать. и напряжение на резисторе 7 в какойто момент времени достигает такой величины, при которой открывается тиристор 13. Базовый ток транзистора 5, а затем и транзистора 6 стает равным нулю из-за отсечки тока стабилитрона-. ми 17 и 18, включенными в прямом направлении. Транзисторы 5 и 6 резко закрываются, ток в первичной обмотке 30 трансформатора 4,упадет до нуля,а ЭДС самбиндукции трансформируется и передается со вторичной обмотки 31 через диод 27 и первичную обмотку 32 катушкизажигания на накопитель5 8552ный конденсатор 2, который заряжает",ся до некоторого напряжения О,Если в момент подачи напряженияпитания контакты прерывателя 12 замкнуты, то до последующего их размыкания все конденсаторы, кроме 2, будут разряжены, тиристор 13 открыт,а транзисторы 5 и 6 закрыты.После размыкания .контактов 12 откроется разрядный тиристор 3 и накопи тельный конденсатор 2 разряжается через первичную обмотку 32 катушки 1зажигания, вызывая искру в свече.За счет, диода 28 в катушке 1 возникают затухающие ударные колебаниФ 15в течение 1-2 периодов. По окончании колебательного процесса тиристор 3 закрывается, а на накопительном конденсаторе 2 возникает началь/ное напряжение Оо см.фиг.2), 20где О - напряжение на измерительном7резисторе. 7;О - напряжение на эмиттере тран"зистора 6;О - напряжение на накопительЯном конденсаторе 2,Положительный импульс, снимаемыйс резистора 8, при возникновении колебательного процесса, закрывает тиристор 13, так как потенциал катода ти-ЗОристора 13 стает более положительным относительно анода, и в цепи катода тиристора 13 возникает закрывающий его ток.Коммутирующий транзисторный ключ 3на транзисторах 5 и 6, вновь открывается, заряжая накопительый конденсатор 2 до напряжения У 1.Коммутирующий конденсатор 19 инвертора 9 тем временем перезаряжает- ф 1ся через резисторы 10 и 21 до напряжения источника 29 питания (падениенапряжения на стабилитронах 17 и 18и переходе база-эмиттер транзистора5 не учитывается).45До повторного замыкания контактовпрерывателя 12 конденсаторы 14 и 19заряжены до напряжения источника 29питания, накопительный конденсатор2 до напряжения 01, составной ком 50мутирующий транзистор 5 и 6 и тиристор 3 закрыты, а тиристор 13 открыт.. После заьыкания контактов 12 левая по схеме обкладка коммутирующего55конденсатора 19 оказывается замкнутой через диод 20 на общую шину 33,напряжение на аноде тиристора 13 54кратковременно стает отРицательным,последний закрывается и составнойкоммутирующий транзисторный ключ натранзисторах 5 и 6, отрываясь, увели".чивает суммарное напряжение зарядана накопительном конденсаторе 2 до напряжения О. Конденсатор 14 разряжается через резистор 15. Постоянная времени цепи разряда его устраняет срабатывание тиристора 3 от дребезга контактов 12.Теперь, после очередного размыкания контактов прерывателя 12 и разряда накопительного конденсатора 2 на катушку 1 зажигания энергия искрообразования больше, так как накопительный конденсатор 2 заряжен до большего напряжения, В дальнейшем циклработы повторяется,При двухразовом за период работыконтактов прерывателя 12 срабатываниисоставного коммутирующего транзисторно"го ключа на транзисторах 5 и 6, врезультате которого напряжение на накопительном конденсаторе 2 к моменту разряда его на катушку 1 зажигания возрастает до 0 фиг,2), можноуменьшить величину тока коммутации через составной коммутирующий транзис"торный ключ на транзисторах 5 и 6 всравнении с одноразовым .зарядом накопительного конденсатора 2, что улучшает режим его работы и увеличиваетнадежностьработы всего устройства,Величина тока спрямления тиристора 13 изменяется в зависимости оттемпературы окружающей среды. В холод.ный период времени, когда горючаясмесь в цилиндре плохо воспламеняется, энергия искрсобразования автоматически увеличивается за счет увеличения тока управления тиристора13. При понижении температуры для открывания тиристора 13 потребуетсябольшее падение напряжения на резйсторе 7, что возможно при большей силе тока в цепи первичной обмотки 30импульсного трансформатора 4. Так какв этом режиме сердечник импульсноготрансформатора 4 еще не находится вобласти насыщения, то амплитуда им пульса самоиндукции увеличится и накопительный конденсатор 2 зарядитсядо большего напряжения. При повншении температуры окружающей средыпроисходит обратный процессС увеличением частоты работы контактов прерывателя.12 электроннаясистема зажигания может автоматическипереходить иэ режима двухкратного заряда накопительного конденсатора 2за период работы контактов 12 на однократный и наоборот, в зависимостиот числа оборотов двигателя (см. кривые напряжения на фиг,2), что такжеоблегчает режим работы составного коммутирующего транзисторного ключа натранзистора 5 и б,На фиг, 3 показан вариант схемы,в котором изображен дополнительныйтранзистор 34, уменьшающий влияниекоммутирующего конденсатора 19, инвертора 9 на режим работы составного 15коммутирующего ключа на транзисторах5 и б, причем эмиттер дополнительноготранзистора 34 соединен непосредственно с анодом тиристора 13 инвертора 9, коллектор - к точке присоедипения анода, а база соединена с коммутирующим конденсатором 19 и огра- .ничительным резистором 35. В исходном состоянии транзистор 34 открыт.При замыкании контактов 12 Прерывателя происходит перезаряд конденсатора 19, в результате которого набазе транзистора 34 возникает отрицательный импульс относительно егоэмиттера, Транзистор 34 запирается и 30кратковременно закрывает цепь анодатиристора 13, при этом обеспечивается закрывание тиристора 13, еслион до этого момента был открыт. Отрицательный импульс, приложенный к . 35закрытому переходу база-коллектортранзистора 34, не попадает в депьбазы составного коммутирующего тран,зисторного ключа на транзисторах 5 и6 и, если в этот момент через переход база-эмиттер транзистора 5 ужепроткл базовый ток, то он не сможет прерваться и изменить своей величины.Цепь, состоящая из конденсатора 4538 и соединенных последовательно с нимдвух резисторов 37 и 38, к точкесо:-;цинения которых подключен управляющий электрод тиристора 3 через диод 39, позволяет получить оптимальную длительность индуктивной фазыискрового разряда за счет многократного открывания тириатора 3 и увеличения числа периодов колебательногопроцесса в первичной обмотке 32 ка- ьдтушки 1 зажигания. Увеличение длительности индуктивной фазы искрового разряда улучшает процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя и уменьшает процент содержания окиси углерода в отработанных газах.С резисторов 37 и 38 снимается положительный импульс в момент запирания диода 28, образующийся после окончания первого периода колебательного процесса, и подается через диод 39 на управляющий электрод разрядного тиристора 3, После открывания тиристора 3 оставшийся после первого периода неизрасходованный заряд накопительного конденсатора 2 вновь поступает в первичную обмотку 32 катушки 1 зажигания, вызывая продолжение колебательного процесса.Опытный образец электронной систе-, мы зажигания прошел длительные испытания на автомобиле "Иосквич". Система работала четко без.сбоев в диапазоне температур окружающей среды ото-45 до + б 0 С. Двигатель автомобиля успешно запускался и устойчиво работал на всех режимах. Максимально потребляемая мощность системы зажигания в пределах 30 Вт, минимально - на холостых оборотах двигателя менее 3,5 Вт.Формула изобретения1. Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая составной транзисторный ключ, в выходном каскаде которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и накопительный конденсатор подключена к первичной обмотке катушки зажигания, контакты прерывателя, подключенные Ъ управляющему электроду разрядного тиристора через ЙС-цепочку и диод, причем разрядный тиристор подключен параллельно выходу выпрямителя, а выходной транзистор составного транзисторного ключа и тиристор снабжены измерительными резисторами, включенными соответственно последовательно с коллектором и катодом, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, контакты прерывателя совместно с дополнительным тиристором образуют несимметричный инвертор с резистивной нагрузкой, и коммутирующим конденсатором, включенным между его плечами,9 85524 причем анод дополнительного тиристора соединен через стабнлитроны со входом составного транзисторного ключа, а катод и управляющий электрод - параллельно входу переменного резистора, выход которого подключен к точке соединения коллектора выходного .транзистора составного транзисторного ключа и катода разрядного тиристора.2. Система пои. 1, о т л и ч а ю а щ а я с я тем, что последовательно с дополнительным тиристором несимметрич ного инвертора включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен 5 10непосредственно с анодом дополнительного тиристора, база соединена с коммутирующим конденсатором н через ограничительный резистор со средней точкой активной нагрузки несимметричногоинвертора, а коллектор со стабилитронами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США В 3677255,кл, 123-148 Е, опублик. 1977.2, Авторское свидетельство СССРУ 56601.6, кл, Р 02 Р 3/04, опублик.1977.