Транзисторный коммутатор для системы зажигания двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к электронному оборудованию многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах. Транзисторный коммутатор для системы зажигания с несколькими катушками зажигания содержит схему импульсной стабилизации тока в первичных обмотках катушек зажигания, к которой подсоединен регулирующий ключ, и схему формирования импульсов высокого напряжения, к которой подсоединены прерывающие ключи, причем в цепь питания каждой из первичных обмоток включены регулирующий и прерывающий ключи. Транзисторный коммутатор отличается тем, что он снабжен по меньшей мере одним дополнительным регулирующим ключом, подсоединенным к схеме стабилизации, а каждый из прерывающих ключей включен в цепь питания по меньшей мере двух первичных обмоток, подключенных к разным регулирующим ключам. Изобретение позволяет выполнять коммутатор с количеством прерывающих ключей, в два раза меньшим количества катушек зажигания. Коммутатор обеспечивает поддержание тока разрыва на требуемом уровне практически при любом количестве катушек зажигания. 3 ил.

Изобретение относится к электронному оборудованию многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах.

В традиционной системе зажигания с накоплением энергии в индуктивности ток через первичную обмотку катушки зажигания возрастает по экспоненциальному закону. Величина напряжения, генерируемого во вторичной обмотке, пропорциональна величине тока разрыва (то есть тока через первичную обмотку в момент искрообразования). Одним из недостатков такой системы является то, что с увеличением частоты вращения двигателя величина тока разрыва уменьшается, так как уменьшается время подключения первичной обмотки к источнику питания. Кроме того, величина тока через первичную обмотку катушки зажигания зависит от напряжения источника питания, что приводит к снижению мощности искровых разрядов при пуске двигателя, когда источником питания является аккумуляторная батарея.

Из уровня техники известна электронная система зажигания с несколькими катушками зажигания, в которых ток разрыва стабилизируется на требуемом уровне с помощью коммутатора, выходные транзисторные ключи которого работают в активном режиме (см. патент США N 4949697, кл. F 02 P 3/05, 1990). Основной недостаток коммутатора заключается в том, что в процессе стабилизации тока в его выходных ключах выделяется большая мощность. Это ограничивает возможность использования данного коммутатора в системах зажигания многоцилиндровых двигателей с большим количеством катушек зажигания.

Известна также система зажигания с несколькими катушками зажигания и с транзисторным коммутатором, содержащим схему импульсной стабилизации тока в первичных обмотках катушек, и схему формирования импульсов высокого напряжения с выходными прерывающими ключами, количество которых равно количеству катушек зажигания (см. патент РФ N 2067210, кл. F 02 P 3/05, 1996). Такая схема позволяет сделать коммутатор более экономичным и надежным в работе. Недостатком коммутатора является большое количество прерывающих ключей (например, в системе зажигания, содержащей восемь катушек зажигания, данных ключей также должно быть восемь). Кроме того, в системе зажигания многоцилиндрового двигателя с индивидуальными катушками зажигания для каждого цилиндра на больших частотах вращения схема импульсной стабилизации с одним выходным ключом не может обеспечить поддержание тока во всех первичных обмотках на требуемом уровне.

Задачей изобретения является адаптация коммутатора к использованию в системах зажигания многоцилиндровых двигателей с несколькими катушками зажигания.

Поставленная задача решается путем того, что транзисторный коммутатор для системы зажигания с несколькими катушками зажигания, содержащий схему импульсной стабилизации тока в первичных обмотках катушек, к которой подсоединен регулирующий ключ, и схему формирования импульсов высокого напряжения, к которой подсоединены прерывающие ключи, причем в цепь питания каждой из первичных обмоток включены регулирующий и прерывающий ключ, снабжен по меньшей мере одним дополнительным регулирующим ключом, подсоединенным к схеме стабилизации, а каждый из прерывающих ключей включен в цепь питания по меньшей мере двух первичных обмоток, подключенных к разным регулирующим ключам.

Отличительные признаки изобретения позволяют выполнять коммутатор с количеством прерывающих ключей, в два раза меньшим количества катушек зажигания. Коммутатор является простым, надежным в работе и обеспечивает поддержание тока разрыва на требуемом уровне практически при любом количестве катушек зажигания на всех частотах вращения двигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема транзисторного коммутатора, включенного в систему зажигания четырехцилиндрового двигателя с индивидуальными для каждого цилиндра катушками зажигания. Аналогичной будет схема коммутатора для восьмицилиндрового двигателя с четырьмя двухвыводными катушками. Возможно также использование изобретения для изготовления коммутатора, работающего на большее количество катушек зажигания: шесть, восемь, двенадцать. Количество прерывающих ключей в коммутаторе при этом будет равно соответственно двум, четырем, шести.

На фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы напряжений в различных точках: схемы при двух различных вариантах работы ее ключей.

Коммутатор, изображенный на фиг. 1, содержит схему 1 импульсной стабилизации тока в первичных обмотках 2-5 катушек зажигания, к выходу которой подсоединены регулирующие транзисторные ключи 6 и 7, и схему 8 формирования импульсов высокого напряжения, к выходам которой подсоединены прерывающие транзисторные ключи 9 и 10. Каждый из прерывающих ключей включен в цепь питания двух первичных обмоток, подключенных к разным регулирующим ключам. Например, прерывающий ключ 9 включен в цепь питания обмоток 2 и 4, при этом обмотка 2 подключена к регулирующему ключу 6, а обмотка 4 - к регулирующему ключу 7. Коммутатор также содержит датчик тока 11, выполненный в виде измерительного сопротивления, подключенного к схеме 1, накопительный конденсатор 12, высокочастотные гасящие диоды 13, 14, один из которых шунтирует коллекторную цепь транзистора 6, а другой - коллекторную цепь транзистора 7. К коллектору транзистора 6 подключены обмотки 2 и 3, а к коллектору транзистора 7 - обмотки 4 и 5. К прерывающему ключу 9 через разделительные диоды 15 и 16 подключены соответственно обмотки 2 и 4, а к прерывающему ключу 10, через разделительные диоды 17 и 18 - обмотки 3 и 5.

Схема 1 содержит импульсный стабилизатор тока 19, выход которого через логические схемы 20, 21 соединен с входами управления регулирующих ключей 6, 7. Схема 8 содержит усилительные каскады 22 и 23, формирующие импульсы включения и отключения прерывающих транзисторов 9 и 10, делитель частоты (счетчик) 24 и инвертор 25. На вход 26 коммутатора подается напряжение питания, а на входы 27 и 28 - сигналы с микропроцессорного блока управления (не показан). Первичные обмотки катушек зажигания подключаются к выходам 29-34 коммутатора.

Коммутатор работает следующим образом.

На один вход счетчика 24 с микропроцессорного блока поступают установочные импульсы "A", а на другой - меандр "B" с периодом, равным 90 угловых градусов поворота коленчатого вала. Частота меандра пропорциональна частоте вращения двигателя. На первом выходе счетчика формируется последовательность импульсов "C", частота которых в два раза меньше частоты импульсов "B".

В соответствии с первым вариантом работы ключей схемы (фиг.2) на усилительные каскады 22 и 23 поступают инвертированные относительно друг друга импульсы "C" и "D". На втором выходе счетчика 24 формируется сигнал "Е", частота которого в четыре раза меньше частоты импульсной последовательности "В". Сигнал "Е" подается на входы логических схем 20 и 21. При нулевом уровне напряжения "Е" сигнал с выхода стабилизатора 19 через схему 20 поступает на вход управления регулирующего ключа 6. Ключ 7 при этом закрыт. При единичном уровне напряжения "Е" сигнал с выхода стабилизатора 19 через схему 21 поступает на вход ключа 7, а ключ 6 - закрывается. То есть ключи 6 и 7, а также ключи 9 и 10 не работают одновременно.

Возможен также режим (фиг. 2), при котором ключи 6 и 7 в течение времени, равного половине периода импульсной последовательности "В", работают одновременно. При этом с разных выходов счетчика 24 на усилительные каскады 22 и 23 подаются смещенные относительно друг друга импульсы "C" и "D". Инвертор 25 в этом случае может быть исключен из схемы. Регулирующие ключи 6 и 7 также могут работать одновременно. Для этого схему 1 выполняют в виде двух независимых стабилизаторов, выход одного из которых подключен к регулирующему ключу 6, а другого - к ключу 7 (не показано). При этом коммутатор должен быть снабжен двумя датчиками тока, один из которых включен в эмиттерную цепь ключа 6, а другой - в эмиттерную цепь ключа 7.

В период накопления энергии в одной из катушек зажигания, например, в катушке с первичной обмоткой 2, ключи 6 и 9 открыты, конденсатор 12 разряжается на обмотку 2 и ток через нее увеличивается. При достижении током величины Imax схема 1 запирает транзистор 6, отключая обмотку 2 от конденсатора 12. Однако это не приводит к возникновению искры, так как ключ 9 остается открытым и ток продолжает протекать в замкнутой цепи, состоящей из обмотки 2, ключа 9 и высокочастотного диода 13. Через некоторое время ток через первичную обмотку 2 снижается до Imin и схема 19 повторно включает ключ 6. Таким образом, через первичную обмотку 2 поддерживается среднее значение тока, соответствующее количеству энергии, необходимому для создания искры, надежно воспламеняющей рабочую смесь.

При запирании ключа 9 ток через первичную обмотку 2 резко уменьшается до нуля, что обеспечивает генерирование во вторичной обмотке (не показана) катушки зажигания высокого напряжения и возникновение искры в соответствующей свече зажигания. Далее открывается ключ 10, и аналогичный процесс происходит в катушке зажигания с первичной обмоткой 3. Затем регулирующий ключ 6 закрывается, а ключ 7 - открывается, и процесс формирования импульсов высокого напряжения происходит в катушках зажигания с обмотками 4 и 5.

Формула изобретения

Транзисторный коммутатор для системы зажигания с несколькими катушками зажигания, содержащий схему импульсной стабилизации тока в первичных обмотках катушек, к которой подсоединен регулирующий ключ, и схему формирования импульсов высокого напряжения, к которой подсоединены прерывающие ключи, причем в цепь питания каждой из первичных обмоток включены регулирующий и прерывающий ключи, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним дополнительным регулирующим ключом, подсоединенным к схеме стабилизации, а каждый из прерывающих ключей включен в цепь питания по меньшей мере двух первичных обмоток, подключенных к разным регулирующим ключам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронных системах зажигания двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на транспортных средствах

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на транспортных средствах

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на транспортных средствах, снабженных бензиновыми двигателями внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам систем электроискрового зажигания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для коммутации тока в цепи катушки зажигания высокой энергии с управлением от бесконтактного датчика

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей и позволяет повысить надежность работы системы зажигания карбюраторного двигателя внутреннего сгорания путем снижения тока разрыва и уровня рабочих напряжений

Изобретение относится к выходному каскаду системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания с парой Дарлингтона, имеющей активный транзистор и управляющий транзистор, при этом параллельно участку база-эмиттер пары Дарлингтона включен участок коллектор-эмиттер закорачивающего транзистора, и управляющий вывод закорачивающего транзистора через последовательное включение высокоомного защитного сопротивления и полупроводникового стабилитрона соединен с коллектором пары Дарлингтона, а защитное сопротивление рассчитано таким образом, чтобы для закорачивающего транзистора проходил базовый ток достаточной величины

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к индуктивному устройству зажигания для управления свечами зажигания двигателя внутреннего сгорания и способу управления свечой зажигания с помощью такого индуктивного устройства зажигания

Изобретение относится к системам зажигания рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, а именно к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к системам генерирования плазмы между двумя электродами свечи

Изобретение относится к радиочастотным устройствам генерирования плазмы и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания

Изобретение относится к устройству для регулирования многоискрового зажигания в двигателе внутреннего сгорания, при котором предусмотрен электронный регулирующий трансформатор зажигания для выдачи или прерывания тока искрового зажигания, который отключается или повторно включается на основании по меньшей мере одного токового порога

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для выработки импульсов высокого напряжения, образующих искру между электродами свечей зажигания и распределения высоковольтных импульсов по цилиндрам двигателя в необходимой последовательности. Технический результат: уменьшение сопротивления вторичной обмотки катушки зажигания и увеличение мощности импульса тока в свечах зажигания. Система зажигания содержит аккумулятор, плюсовой вывод которого подключен к входному контакту замка зажигания, а выходной контакт замка зажигания подключен входному зажиму первичной обмотки катушки зажигания. Выходной зажим первичной обмотки катушки зажигания образует первую общую точку с входным зажимом прерывателя, первым выводом конденсатора и входным зажимом вторичной обмотки катушки зажигания, выходной зажим прерывателя образует вторую общую точку со вторым зажимом конденсатора и минусовым выводом аккумулятора. Выходной зажим вторичной обмотки катушки зажигания подключен к входному зажиму распределителя, четыре выходных зажима которого подключены к входным зажимам свечей зажигания, выходные зажимы которых подключены ко второй общей точке. Параллельно первичной обмотке катушки зажигания подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки катушки зажигания. 4 ил.
Наверх