Универсальная тиристорная система зажигания

Универсальная тиристорная система зажигания

Реферат

 

Использование: в универсальных конденсаторных системах зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах и энергетических установках с любыми типами катушек зажигания и датчиков момента зажигания. Сущность изобретения: система содержит преобразователь 1, конденсаторы 2, 9 и 17, ключи 3 и 8, переключатели 4 и 14, резисторы 5, 6, 11, 18 и 20, диоды 7, катушку 10, блоки 12 и 13. Особенностью изобретения является введение резисторов 5 и 11 и изменение связей в схеме, благодаря чему удается осуществить такой алгоритм управления ключами 3 и 8 схемы, когда конденсатор 9 импульсно подзаряжается не после колебательного разряда, а во время каждого такта перезаряда под действием индуктивности катушки 10, причем синхронизация ключей выполнена по сигналу от датчика тока катушки, в качестве которого использован резистор 11, что позволяет повысить частоту и энергию многократного искрообразования. 2 ил.

Изобретение относится к универсальным конденсаторным системам зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах и энергетических установках с любыми типами катушек зажигания и датчиков момента зажигания.

Известна универсальная тиристоpная система зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии, содержащая блок согласования, блок функций, релаксационный генератор, преобразователь постоянного напряжения, первый и второй накопительные конденсаторы, первый и второй электронные ключи, формирователь импульсов, токоограничивающий резистор, сдвоенный переключатель и обратный диод, и выбранная в качестве прототипа. Система-прототип совместима с любыми типами датчиков момента зажигания и катушек зажигания реализует функции октан-корректора с плавным изменением времени задержки момента зажигания, многократного искрообразования в течение всего рабочего хода поршня, аварийного режима с непрерывным искрообразованием, противоугонного устройства, обладает повышенной частотой многократного искрообразования, увеличенной длительностью искрового разряда и обеспечивает повышение энергии искрообразования во время запуска двигателя.

Недостатками прототипа являются недостаточная частота многократного искрообразования и недостаточная энергия искрообразования. Эти недостатки определяются тем, что в каждом такте многократного искрообразования для повторного заряда первого накопительного конденсатора после его полного разряда требуется относительно большое время, а высокочастотные колебания носят затухающий характер.

Целью изобретения является повышение частоты и энергии многократного искрообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему зажигания, содержащую соединенные последовательно блок согласования с входами, предназначенными для подключения к различным датчикам момента зажигания, блок функций, реализующий функции октан-корректора и противоугонного устройства, и логический элемент 2ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выводу первого резистора, а выход - к входу управления второго электронного ключа, управляемого сигналом низкого логического уровня и соединяющего минус источника питания с вторым выводом первого накопительного конденсатора и с отрицательным выходным выводом преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом источника питания, а положительный выходной вывод соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, с входом питания второго электронного ключа и через токоограничивающий резистор и последовательные с ним соединенные параллельно обратный диод, первый электронный ключ и последовательные второй накопительный конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания с минусом источника питания, а также сдвоенный переключатель, конденсатор, первый, второй и третий резисторы, введены дополнительно четвертый и пятый резисторы, причем четвертый резистор подключен параллельно токоограничивающему резистору через первые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, пятый резистор включен в цепь соединения катушки зажигания с минусом источника питания, первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока функций через вторые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, второй неподвижный замыкающий контакт которого соединен с плюсом и минусом источника питания соответственно через конденсатор и второй резистор, его второй вход - с плюсом источника питания через третий резистор, его выход - с входом управления первого электронного ключа, а второй вывод первого резистора подключен к точке соединения вторичной обмотки катушки зажигания с пятым резистором.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющих работу системы, где а) сигнал на выходе блока функций; б) сигнал на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ; в) идеализированный сигнал на втором входе элемента 2ИЛИ-НЕ; г) напряжение на первичной обмотке катушки зажигания; д) ток первичной обмотки катушки зажигания.

Система зажигания содержит преобразователь 1 постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом источника питания, а к его выходам подключен первый накопительный конденсатор 2. Положительный выходной вывод преобразователя 1 соединен с входом питания второго электронного ключа 3 и через последовательные первые размыкающие контакты 4 сдвоенного переключателя и четвертый резистор 5, параллельно которым подключен токоограничивающий резистор 6, с точкой соединения обратного диода 7, первого вывода первого электронного ключа 8 и первого вывода второго накопительного конденсатора 9, второй вывод которого соединен через последовательные первичную обмотку 10 катушки зажигания и пятый резистор 11 с минусом источника питания, вторым выводом ключа 8, анодом диода 7 и через ключ 3 с отрицательным выходным выводом преобразователя 1. Управляющие входы ключей 3 и 8 соединены с входными выводами подключения к датчикам момента зажигания через последовательные блок 12 согласования, блок 13 функций, вторые размыкающие контакты 14 сдвоенного переключателя, первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ 15 и его выход. Неподвижный второй замыкающий контакт 16 сдвоенного переключателя соединен через конденсатор 17 с плюсом, а через второй резистор 18 с минусом источника питания. Второй вход элемента 15 соединен через первый резистор 19 с точкой соединения резистора 11 и первичной обмотки 10 катушки зажигания, а через третий резистор 20 с плюсом источника питания.

Система зажигания работает следующим образом.

Сдвоенный переключатель находится в положении, показанном на фиг.1. После включения питания на выходе блока 13 функций устанавливается сигнал высокого логического уровня, на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 15 - низкого, ключ 3 отпирается, а ключ 8 запирается. Преобразователь 1 начинает работать, конденсатор 2 заряжается, и одновременно с ним заряжается конденсатор 9 через включенные параллельно резисторы 5 и 6, первичную обмотку 10 катушки зажигания, резистор 11 и открытый ключ 3. После включения стартера и во время работы двигателя в момент начала искрообразования определяемый сигналом датчика момента зажигания на входе блока 12 согласования и задержкой октан-корректора в блоке 13 функций, на выходе блока 13 появляется сигнал низкого логического уровня (фиг. 2, а), на выходе элемента 15 - высокого (фиг. 2, б) ключ 3 запирается, ключ 8 отпирается, а конденсатор 9 начинает колебательный разряд через первичную обмотку 10 катушки зажигания и резистор 11. В первый момент времени все напряжение конденсатора 9 прикладывается к обмотке 10 (фиг.2,г), а затем по мере увеличения тока в обмотке 10 (фиг. 2, д), это напряжение уменьшается и становится равным нулю, когда ток обмотки 10 достигает максимума (фиг.2,г). Под действием электромагнитной энергии, накопленной в катушке зажигания конденсатор 9 начинает перезаряжаться через обратный диод 7, ток через резистор 11, имеющий небольшое сопротивление и выполняющий роль датчика тока, изменяет свое направление. Падение напряжения на резисторе 11 суммируется на втором входе элемента 15 с напряжением смещения от делителя напряжения, собранного на высокоомных резисторах 19 и 20.

В момент времени, когда напряжение на втором входе достигает порога переключения элемента 15 (фиг.2, в), на его выходе появляется сигнал низкого логического уровня, ключ 8 запирается, а ключ 3 отпирается. Происходит импульсный дозаряд конденсатора 9 от конденсатора 2 (емкость которого значительно превышает емкость конденсатора 9) до напряжения преобразователя 1, ток в цепи заряда увеличивается (фиг.2,д), энергия, снова накапливаемая в конденсаторе 9, достигает исходного максимального значения благодаря компенсации той ее части, которая была израсходована на образование искры и потери. Когда ток заряда конденсатора 9 прекращается (фиг.2,д), на втором входе элемента 15 устанавливается сигнал низкого логического уровня (фиг.2, в), на его выходе - высокого, и ключи 3 и 8 снова изменяют состояние проводимости. Начинается очередной такт разряда конденсатора 9 с последующим его перезарядом и дозарядом от конденсатора 2, т.е. система переходит в автоколебательный режим. Частота колебаний определяется индуктивностью обмотки 10 катушки зажигания, емкостью конденсатора 9 и в незначительной степени сопротивлением резисторов 6 и 5, причем сопротивление резистора 5 невелико, определяется максимально допустимым током ключей 3 и 8, и он может быть вообще зашунтирован. Таким образом частота незатухающих колебаний является максимально возможной для данного типа катушки зажигания, поскольку в автоколебательном процессе полностью отсутствуют паузы, необходимые в системе-прототипе для запирания ключей.

Как следует из сказанного, в процессе генерации незатухающих колебаний ключ 3 отпирается только на время дозаряда конденсатора 9, поэтому предлагаемая система зажигания автоматически адаптируется к катушке зажигания любой индуктивности, а частота колебаний автоматически устанавливается максимально возможной. При этом ток в первичной обмотке катушки зажигания и в искровом промежутке близок к синусоидальному. Энергия многократного искрообразования существенно повышается, так как оно происходит в виде непрерывных незатухающих колебаний, т.е. с постоянной и максимальной амплитудой. Такое искрообразование происходит до тех пор, пока на выходе блока 13 функций не появляется сигнал высокого логического уровня, после чего ключ 8 запирается, а ключ 3 отпирается до поступления на вход блока 12 согласования очередного сигнала от датчика момента зажигания. Для перевода системы в аварийный режим непрерывного искрообразования необходимо переключить сдвоенный переключатель. При этом в цепи подзаряда конденсатора 9 остается один резистор 6, а первый вход элемента 15 отключается от выхода блока 13 функций и подключается к точке соединения конденсатора 17 и резистора 18. После включения питания на время заряда конденсатора 17 через резистор 18 на выходе элемента 15 поддерживается сигнал низкого логического уровня, благодаря чему ключ 8 заперт, а ключ 3 открыт. Это время необходимо для того, чтобы преобразователь 1 смог зарядить конденсаторы 2 и 9 до полного напряжения. После заряда конденсатора 17 ключи 3 и 8 переключаются и начинается непрерывный процесс автогенерации незатухающих колебаний, как описано выше. Частота этих колебаний благодаря отключению резистора 5 уменьшается, чтобы преобразователь 1 мог обеспечить достаточный уровень напряжения на вторичной обмотке 10 катушки зажигания.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: значительно увеличенная частота многократного искрообразования, причем благодаря адаптивности системы эта частота автоматически устанавливается максимально возможной для любого типа катушки зажигания, тогда как в системе-прототипе частота принудительно устанавливается в расчете на катушку с максимальной индуктивностью, чтобы исключить "сквозные" токи при переходе на катушку с меньшей индуктивностью; значительное увеличение энергии искрообразования, причем не только за счет незатухающего характера колебаний, но и благодаря адаптивности системы, обеспечивающей отсутствие пауз между отдельными тактами в цикле многократного искрообразования при любой индуктивности катушки зажигания.

Формула изобретения

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ТИРИСТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ, содержащая соединенные последовательно блок согласования, входы которого являются входами для подключения различных датчиков момента зажигания, блок функций, реализующий функции октан-корректора и противоугонного устройства, и логический элемент 2ИЛИ - НЕ, второй вход которого подключен к первому выводу первого резистора, а выход - к входу управления первого электронного ключа, управляемого сигналом низкого логического уровня, первый и второй выводы которого соответственно соединены с общей шиной, первым выводом первого накопительного конденсатора и отрицательным выходным выводом преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом, который соединен с общей шиной, источника питания, а положительный выходной вывод соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора, с входом питания первого электронного ключа и через токоограничивающий резистор и соединенные с ним обратный диод, второй электронный ключ и последовательно соединенные второй накопительный конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания - с общей шиной, а также сдвоенный переключатель, конденсатор, второй и третий резисторы, отличающаяся тем, что, с целью повышения частоты и энергии многократного искрообразования, введены четвертый и пятый резисторы, причем четвертый резистор подключен параллельно токоограничивающему через первые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, первый и второй выводы пятого резистора соединены соответственно с выходным выводом первичной обмотки катушки зажигания, с общей шиной, первый вход элемента 2ИЛИ - НЕ соединен с выходом блока функции через вторые размыкающие контакты сдвоенного переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с плюсом источника питания и общей шиной соответственно через конденсатор и второй резистор, его второй вход - с плюсом источника питания через третий резистор, его выход - с входом управления второго электронного ключа, а второй вывод первого резистора соединения с входным выводом вторичной обмотки катушки зажигания и первым выводом пятого резистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2