Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ - Патент РФ 2020259
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в устройствах зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в частности в электронных конденсаторных устройствах с импульсным накоплением энергии. Сущность: изобретение включает входной логический блок, пороговый датчик тока, полупроводниковый силовой коммутатор, дроссель, диод, накопительный конденсатор, шунтирующий диод, шины питания. Особенностью изобретения является выполнение датчика и новые связи входящих элементов, что позволяет повысить КПД, стабильность напряжения заряда на накопительном конденсаторе. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2020259
Класс(ы) патента: F02P3/06
Номер заявки: 5054691/21
Дата подачи заявки: 15.07.1992
Дата публикации: 30.09.1994
Заявитель(и): Антонихин А.И.; Антонихин И.Д.; Лукашов Д.А.
Автор(ы): Антонихин А.И.; Антонихин И.Д.; Лукашов Д.А.
Патентообладатель(и): Антонихин Андрей Ильич
Описание изобретения: Изобретение относится к устройствам зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в частности к электронным конденсаторным устройствам с импульсным накоплением энергии.
Известна система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [1], включающая первую (положительную) и вторую (отрицательную) шины питания, импульсный трансформатор, входной логический блок, включенный между первой и второй шинами питания, представляющий собой триггер на транзисторах, пороговый датчик тока (схема стабилизации на транзисторах), включающий дифференциальный усилитель и источник опорного напряжения, представляющий собой последовательную цепочку из первого и второго диодов и резистора, контрольный резистор, первый вывод которого подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, а второй - к положительной шине питания. Точка соединения первого и второго резисторов дифференциального усилителя и резистора источника опорного напряжения подключена к отрицательной шине питания, анод первого диода источника опорного напряжения и третий резистор дифференциального усилителя подключены к положительной шине питания. Первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с первым выводом контрольного резистора и с базой первого транзистора дифференциального усилителя. Коллектор второго транзистора соединен с вторым резистором дифференциального усилителя.
Система зажигания содержит также накопительные конденсаторы, подключенные к вторичной обмотке импульсного трансформатора, выпрямительный и шунтирующий диоды и полупроводниковый силовой коммутатор, включающий составную транзисторную схему переключения (на трех транзисторах), соединенную с первичной обмоткой импульсного трансформатора, и разрядный тиристор, подключенный к вторичной обмотке импульсного трансформатора.
Недостатком известной системы зажигания является низкий КПД, что обусловлено следующим. Заряд накопительного конденсатора происходит через активное сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора. Величина этого сопротивления при разумных размерах трансформатора составляет несколько десятков Ом, что обуславливает значительные потери энергии во вторичной обмотке импульсного трансформатора, приводящие к необходимости пропускания большого по величине тока через первичную обмотку импульсного трансформатора для компенсации потерь во вторичной обмотке.
В указанной системе зажигания имеются также потери энергии на составной транзисторной схеме переключения, коммутирующей ток через первичную обмотку импульсного трансформатора.
Порог переключения (напряжение на контрольном резисторе, при котором должна разомкнуться цепь питания первичной обмотки импульсного трансформатора) известной схемы порогового датчика тока составляет 1,2-1,5 В, что приводит к дополнительному снижению КПД.
Недостатком известной системы зажигания является также низкая стабильность напряжения заряда накопительных конденсаторов, так как при повышении температуры окружающей среды и понижении напряжения питания при пуске двигателя напряжение заряда накопительного конденсатора снижается. Как следствие этого затрудняется пуск двигателя.
Известна система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [2], включающая первую (положительную) и вторую (отрицательную) шины питания, импульсный трансформатор, входной логический блок, состоящий из тиристора и двух транзисторов, обеспечивающих его выключение в соответствии с циклами работы двигателя, пороговый датчик тока (оптронная схема стабилизации), содержащий контрольный резистор, первый вывод которого подключен к положительной шине питания, второй - к первому выводу первичной обмотки импульсного трансформатора, тиристорную оптопару, анод излучателя которой соединен с первым выводом контрольного резистора, а катод через первый резистор - с вторым выводом контрольного резистора. Катод тиристора оптопары подключен к управляющему электроду тиристора входного логического блока. Пороговый датчик тока включает также дроссель и конденсатор, обеспечивающие уменьшение скорости нарастания напряжения на аноде тиристора оптопары, чтобы исключить его самопроизвольное включение. Параллельно излучателю оптопары включена последовательная цепочка из второго резистора и двух параллельно включенных термисторов.
Система зажигания содержит также накопительный конденсатор, подключенный к вторичной обмотке импульсного трансформатора, выпрямительный диод, два шунтирующих диода (разрядных), полупроводниковый силовой коммутатор, включающий составную транзисторную схему переключения (на трех транзисторах), соединенную с вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, разрядный тиристор и трансформатор, обеспечивающий управление разрядным тиристором.
Недостатками указанной системы зажигания являются низкий КПД и низкая стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора.
Низкий КПД обусловлен теми же причинами, которые указаны для системы зажигания [1]. Порог переключения примененной в описанной системе зажигания схемы порогового датчика тока, составляет 1,4-1,6 В.
В указанном устройстве напряжение заряда накопительного конденсатора не зависит от напряжения питания. Однако оптронная схема порогового датчика тока не обеспечивает высокую стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора в широком диапазоне рабочих температур (от +40 до -70оС), несмотря на то, что в нее введена термокомпенсирующая цепочка на термисторах.
Наиболее близким техническим решением является система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе [3], включающая входной логический блок, подключенный между первой (положительной) и второй (отрицательной) шинами питания, пороговый датчик тока, полупроводниковый силовой коммутатор, дроссель, выпрямительный диод, накопительный конденсатор, шунтирующий диод, пиковый конденсатор.
Входной логический блок включает последовательную цепочку из первого резистора и тиристора, включенную между первой и второй шинами питания. Между точкой соединения первого резистора с тиристором и второй шиной питания подключен конденсатор. Точка соединения первого резистора с конденсатором и тиристором является входом системы зажигания и служит для соединения с датчиком момента зажигания.
Управляющий электрод тиристора подключен к точке соединения второго и третьего резисторов, второй вывод второго резистора подключен к второй шине питания, второй вывод третьего резистора подключен к катоду первого диода, анод которого является входом обратной связи входного логического блока.
Параллельно последовательной цепочке из второго и третьего резисторов подключена последовательная цепочка из четвертого и пятого резисторов, причем второй вывод четвертого резистора подсоединен к второй шине питания, а второй вывод пятого резистора - к точке соединения второго вывода третьего резистора и катода первого диода.
Анод тиристора соединен с анодом второго диода, катод которого подключен к точке соединения четвертого и пятого резисторов, к которой подключена также база транзистора, эмиттер которого подсоединен к второй шине питания, а коллектор - к шестому резистору, второй вывод которого является выходом входного логического блока.
Пороговый датчик тока включает контрольный резистор, установленный в первую шину питания, транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу контрольного резистора, коллектор является выходом порогового датчика тока, первый и второй последовательно соединенные выпрямительные диоды, при этом анод первого выпрямительного диода подключен к первой шине питания. Параллельно второму выпрямительному диоду подсоединен потенциометр, движок которого соединен с базой транзистора. Между базой транзистора и вторым выводом контрольного резистора подключен конденсатор. Точка соединения первого вывода контрольного резистора и эмиттера транзистора подключена к первому выводу дросселя. Точка соединения катода второго выпрямительного диода с потенциометром является входом порогового датчика тока и соединяется с выходом входного логического блока (с вторым выводом шестого резистора входного логического блока).
Полупроводниковый силовой коммутатор включает ограничитель тока, в качестве которого используют первый резистор, один вывод которого является входом полупроводникового силового коммутатора, и переключающий блок, в качестве которого используют два силовых транзистора, соединенных по схеме Дарлингтона с включенными параллельно переходам база-эмиттер которых вторым и третьим резисторами. Коллекторы силовых транзисторов подключены к точке соединения катода выпрямительного диода с первой обкладкой накопительного конденсатора, эмиттер второго транзистора - к второй шине питания системы зажигания.
Вход полупроводникового силового коммутатора соединен с выходом порогового датчика тока (коллектором транзистора) и с входом обратной связи входного логического блока (с анодом первого диода).
Второй вывод дросселя подключен к аноду выпрямительного диода, вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с анодом шунтирующего диода, катод которого подключен к второй шине питания. Между точкой соединения дросселя с анодом выпрямительного диода и второй шиной питания подключен пиковый конденсатор.
Точка соединения второй обкладки накопительного конденсатора с анодом шунтирующего диода является выходом системы зажигания и служит для соединения с первичной обмоткой катушки зажигания.
Недостатком известной системы зажигания является низкий КПД, что обусловлено следующим. Сильноточная цепь разряда накопительного конденсатора и цепь питания дросселя включаются одним силовым элементом, в качестве которого используется схема Дарлингтона, характеризующаяся большим коэффициентом усиления. Дроссель подключается к шине питания через выпрямительный диод, на котором падение напряжения составляет примерно 0,7-0,8 В, и схему Дарлингтона, напряжение насыщения которой составляет около 1 В. Этим обусловлены потери энергии во время протекания линейно возрастающего тока через дроссель.
Применяемая схема порогового датчика тока обеспечивает сравнительно низкий порог переключения (не более 0,7 В), но обладает низким быстродействием, что также снижает КПД.
Другой недостаток известного устройства - низкая стабильность напряжения заряда накопительного конденсатора вследствие того, что, как и в системе зажигания [1], при повышении температуры окружающей среды и понижении напряжения при пуске двигателя напряжение заряда накопительного конденсатора снижается, что приводит также к затруднениям при пуске двигателя. Кроме того, схема Дарлингтона, пропускающая и ток разряда накопительного конденсатора, и ток через дроссель, рассеивает большую мощность, что требует применения дополнительного теплоотвода для обеспечения нормального температурного режима работы полупроводникового прибора.
Целью изобретения является повышение КПД, повышение стабильности напряжения заряда накопительного конденсатора, облегчение пуска двигателя.
Цель достигается тем, что в системе зажигания с накоплением энергии на конденсаторе, включающей первую и вторую шины питания, входной логический блок, который содержит первый резистор, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами входного логического блока, первый из которых соединен с первой шиной питания, а второй является входом системы зажигания с накоплением энергии на конденсаторе, служит для подачи управляющего сигнала и соединен последовательно через анод-катод первого диода и базу-коллектор первого транзистора с первым выводом второго резистора, второй вывод которого является выходом входного логического блока, катод первого диода соединен с базой первого резистора и через третий резистор соединен с катодом второго диода, анод которого является входом обратной связи входного логического блока, а через четвертый резистор соединен с эмиттером первого транзистора, который является третьим входом входного логического блока, который соединен с второй шиной питания, пороговый датчик тока, содержащий второй транзистор, эмиттер которого является его первым входом, который соединен с первой шиной питания, коллектор которого является его первым выходом, который соединен с входом обратной связи входного логического блока, конденсатор и контрольный резистор, первые выводы которых соединены с первым входом порогового датчика тока, второй вывод контрольного резистора является вторым выходом порогового датчика тока, третий диод, катод которого является вторым входом порогового датчика тока и соединен с выходом входного логического блока, и четвертый диод, полупроводниковый силовой коммутатор, содержащий ограничитель тока, первый вывод которого является первым входом полупроводникового силового коммутатора и соединен входом обратной связи входного логического блока, и переключающий блок, включающий силовой транзистор, эмиттер которого является вторым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с второй шиной питания, и который соединен через пятый резистор с его базой, коллектор силового транзистора переключающего блока является третьим входом полупроводникового силового коммутатора, дроссель, первый вывод которого соединен с вторым выходом порогового датчика тока, а второй вывод соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом шунтирующего диода, выводы которого являются выходами системы зажигания с накоплением энергии на конденсаторе и служат для подключения первичной обмотки катушки зажигания, в пороговый датчик тока введены первая тиристорная оптопара, шестой, седьмой и восьмой резисторы и стабилитрон, причем анод третьего диода соединен с базой второго транзистора и через шестой резистор - с первым входом порогового датчика тока, аноды тиристора и излучателя первой тиристорной оптопары соединены с первым входом порогового датчика тока, катод тиристора первой тиристорной оптопары соединен с катодом третьего диода, а катод излучателя соединен через катод-анод четвертого диода с вторым входом порогового датчика тока и через седьмой резистор - с первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого является третьим входом порогового датчика тока, который соединен с второй шиной питания, второй вывод седьмого резистора соединен с вторым выводом конденсатора и через стабилитрон - с его первым выводом, в переключающий блок полупроводникового силового коммутатора введена вторая тиристорная оптопара, анод тиристора которой является четвертым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с первым выводом накопительного конденсатора, а анод излучателя соединен с вторым выводом ограничителя тока, катод тиристора является выходом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с катодом шунтирующего диода, анод которого соединен с первой шиной питания, а катод излучателя соединен с базой силового транзистора переключающего блока полупроводникового силового коммутатора, третий вход полупроводникового силового коммутатора соединен с вторым выводом дросселя.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания.
Система зажигания с накоплением энергии на конденсаторе содержит входной логический блок 1, пороговый датчик 2 тока, полупроводниковый силовой коммутатор 3, дроссель 4, выпрямительный диод 5, накопительный конденсатор 6, шунтирующий диод 7, первую (положительную) 8 и вторую (отрицательную) 9 шины питания.
Входной логический блок 1 включает резистор 10, один вывод которого подключен к первой шине 8 питания, а второй - к аноду диода 11, транзистор 12, эмиттер которого подключен к второй шине 9 питания, коллектор - к первому выводу резистора 13, а база - к катоду диода 11, резистор 14, один вывод которого подключен к катоду диода 11, а второй вывод - к катоду диода 15, резистор 16, подключенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора 12.
Пороговый датчик 2 тока включает транзистор 17, эмиттер которого соединен с первой шиной 8 питания, коллектор - с анодом диода 15 входного логического блока 1, база - с анодом диода 18, катод которого соединен с вторым выводом резистора 13 входного логического блока 1, тиристорную оптопару 19, аноды тиристора и излучателя которой подключены к первой шине 8 питания, катод тиристора - к катоду диода 18 и к второму выводу резистора 13, катод излучателя - к первому выводу резистора 20, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 21, другой вывод которого подключен к второй шине 9 питания, контрольный резистор 22, один вывод которого подключен к первой шине 8 питания, а второй - к первому выводу дросселя 4 и аноду диода 23, катод которого подключен к катоду излучателя тиристорной оптопары 19.
Пороговый датчик 2 тока включает также конденсатор 24 и стабилитрон 25. Первая обкладка конденсатора 24 подключена к первой шине 8 питания, а вторая - к аноду стабилитрона 25, катод которого подключен к первой шине 8 питания. Вторая обкладка конденсатора 24 соединена с вторым выводом резистора 20. Параллельно переходу эмиттер-база транзистора 17 подсоединен резистор 26.
Первая обкладка накопительного конденсатора подключена к катоду выпрямительного диода 5, анод которого соединен с вторым выводом дросселя 4. Вторая обкладка накопительного конденсатора подключена к шине 8 питания.
Полупроводниковый силовой коммутатор 3 содержит ограничитель 27 тока, первый вывод которого подключен к коллектору транзистора 17, и переключающий блок, включающий силовой транзистор 28, эмиттер которого подключен к шине 9 питания, коллектор - к второму выводу дросселя 4, разрядную тиристорную оптопару 29, анод излучателя которой соединен с вторым выводом ограничителя 27 тока, катод - с базой силового транзистора 28, анод тиристора подключен к первой обкладке накопительного конденсатора 6, а катод тиристора соединен с катодом шунтирующего диода 7, анод которого подключен к шине 8 питания. Резистор 30 включен параллельно переходу база-эмиттер силового транзистора 28.
Второй вывод резистора 10 является входом системы зажигания и служит для подключения к датчику 31 момента зажигания (механическому прерывателю, либо бесконтактному, основанному на оптическом, индукционном или другом известном принципе устройству).
Выводы шунтирующего диода 7 являются выходами системы зажигания и служат для соединения с первичной обмоткой катушки 32 зажигания.
В качестве ограничителя тока может быть использован либо резистор, как в устройстве-прототипе, либо стабилизатор тока, например, включенный по схеме эмиттерного повторителя со стабилизацией напряжения на базе транзистора, подсоединенный параллельно резисторному делителю напряжения.
При использовании резистора его номинал выбирается из условия обеспечения работоспособности схемы при пониженном напряжении (при пуске двигателя). Тогда при номинальном напряжении источника ток для удержания полупроводникового силового коммутатора 3 в проводящем состоянии будет избыточным, что приводит к дополнительным потерям. В связи с этим предпочтительнее в качестве ограничителя тока использование стабилизатора тока.
Работа предлагаемой системы зажигания иллюстрируется на примере устройства, в котором в качестве датчика момента зажигания использован механический прерыватель 31.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В начале рабочего цикла контакты прерывателя 31 замкнуты и транзистор 12 входного логического блока 1 закрыт. Ток протекает между шиной 8 питания и шиной 9 питания через резистор 10 и замкнутые контакты прерывателя 31.
При этих условиях транзистор 17 порогового датчика 2 тока закрыт, поскольку отсутствует ток в цепи его базы. Источник опорного напряжения, состоящий из стабилитрона 25, резистора 21 и конденсатора 24, включенный между шинами 8 и 9 питания, создает опорное напряжение на стабилитроне 25 относительно шины 8 питания. Между шиной 8 питания и выходом источника опорного напряжения протекает ток по последовательной цепочке, состоящей из контрольного резистора 22, диода 23 и резистора 20. Падение напряжения между шиной 8 питания и катодом излучателя тиристорной оптопары 19 ввиду того, что номинал контрольного резистора 22 находится на уровне долей Ома, практически равно падению напряжения на диоде 23 и составляет 0,7-0,8 В. Ток через излучатель тиристорной оптопары 19 не протекает, поскольку прямое напряжение на излучателе составляет 1,1-1,2 В. Тиристор оптопары 19 выключен.
Полупроводниковый силовой коммутатор 3 находится в непроводящем состоянии, поскольку отсутствует ток в последовательной цепочке, состоящей из ограничителя 27 тока, излучателя разрядной тиристорной оптопары 29 и перехода база-эмиттер силового транзистора 28.
Накопительный конденсатор 6, заряженный в предыдущем цикле до определенного уровня напряжения, хранит потенциальную энергию, поскольку выпрямительный диод 5 смещен в обратном направлении полярностью накопительного конденсатора 6, а тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 закрыт.
Когда контакты прерывателя 31 размыкаются, ток через резистор 10 и диод 11 поступает на базу транзистора 12, который открывается и подключает через резистор 13 и диод 18 базу транзистора 17 к шине 9 питания. Транзистор 17 открывается, и через ограничитель 27 тока, излучатель разрядной тиристорной оптопары 29 и переход база-эмиттер силового транзистора 28 начинает протекать ток. Таким образом, полупроводниковый силовой коммутатор 3 переходит в проводящее состояние: открывается тиристор разрядной тиристорной оптопары 29, создавая разрядную цепь для накопительного конденсатора 6, и одновременно открывается силовой транзистор 28, создавая условия для накопления энергии в магнитном поле дросселя 4.
Энергия накопительного конденсатора 6 подается к первичной обмотке катушки 32 зажигания. Разрядная цепь накопительного конденсатора 6 проходит от первой положительной обкладки, через тиристор разрядной тиристорной оптопары 29, первичную обмотку катушки 32 зажигания к второй отрицательной обкладке. Разрядный ток накопительного конденсатора 6 через первичную обмотку катушки 32 зажигания генерирует высокое напряжение во вторичной обмотке катушки 32. После разряда накопительного конденсатора 6, когда напряжение на его обкладках упадет до нуля, а ток в первичной обмотке катушки 32 зажигания достигнет максимального значения, шунтирующий диод 7 открывается и обеспечивает протекание тока самоиндукции через первичную обмотку катушки 32 зажигания, увеличивая продолжительность искры. При этом ток через тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 прекращается.
Открытый транзистор 17 порогового датчика 2 тока обеспечивает также сигнал обратной связи для входного логического блока 1. Через открытый транзистор 17 ток через диод 15 и резистор 14 поступает на базу транзистора 12 для того, чтобы транзистор 12 оставался в открытом состоянии, пока ток через дроссель 4 не достигнет заданной величины, даже если контакты прерывателя 31 замкнутся и поступление тока на базу транзистора 12 по цепи, состоящей из резистора 10 и диода 11, прекратится. Это позволяет использовать для накопления энергии в магнитном поле дросселя 4 полный период работы прерывателя 31 на высоких частотах вращения двигателя.
Одновременно с разрядом накопительного конденсатора 6 дроссель 4 через открытый силовой транзистор 28 и контрольный резистор 22 подключается к шинам 8 и 9 питания. Через дроссель 4 начинает протекать линейно нарастающий ток. Происходит накопление энергии в магнитном поле дросселя 4.
При этом линейно нарастает отрицательное по отношению к шине 8 питания напряжение на контрольном резисторе 22. Со смещением на величину падения напряжения на открытом диоде 23 по аналогичному закону происходит изменение напряжения на катоде излучателя тиристорной оптопары 19. После того, как это напряжение достигает величины прямого напряжения на излучателе тиристорной оптопары 19, через излучатель начинает протекать ток, который увеличивается по мере запирания диода 23 продолжающим нарастать напряжением на контрольном резисторе 22. Когда ток через излучатель тиристорной оптопары 19 достигает величины тока включения, тиристор оптопары 19 включается и через диод 18 шунтирует ток базы транзистора 17. Транзистор 17 закрывается, переводя полупроводниковый силовой коммутатор 3 в непроводящее состояние. Тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 закрывается, поскольку к тому моменту, когда гаснет излучатель оптопары 29, ток через тиристор не протекает, так как разряд накопительного конденсатора 6 через первичную обмотку катушки 32 зажигания осуществляется значительно быстрее, чем ток в дросселе 4 достигает заданной величины. Закрывается и силовой транзистор 28, размыкая цепь питания дросселя 4. При этом ток самоиндукции начинает протекать по контуру: дроссель 4 - выпрямительный диод 5 - накопительный конденсатор 6 - контрольный резистор 22. Энергия магнитного поля дросселя 4 преобразуется в потенциальную энергию накопительного конденсатора 6.
После завершения рабочего цикла замкнутые контакты прерывателя 31 шунтируют ток базы транзистора 12 входного логического блока 1. Транзистор 12 запирается, выключая тиристор оптопары 19. Устройство устанавливается в исходное состояние. Размыкание контактов прерывателя 31 будет началом следующего рабочего цикла.
При запуске двигателя, когда посредством ключа зажигания (на схеме не показан) на устройство подается питающее напряжение, в течение первого цикла работы будет происходить только заряд накопительного конденсатора. Искрообразование начинается с второго цикла, и устройство продолжает работать в соответствии с рассмотренным выше порядком.
Цель изобретения достигается благодаря тому, что цепи разряда накопительного конденсатора 6 и питания дросселя 4 включаются разными элементами, входящими в состав полупроводникового силового коммутатора. Тиристор разрядной тиристорной оптопары 29 пропускает значительный по величине (до 8 А в импульсе), но кратковременно действующий ток разряда накопительного конденсатора 6, а силовой транзистор 28 пропускает линейно нарастающий ток через дроссель 4 (амплитудное значение не превышает 2,5 А), причем управление этими элементами не сопряжено с большим расходом энергии, так как оба элемента открываются небольшим током (около 100 мА), протекающим через излучатель разрядной тиристорной оптопары 29 и переход база-эмиттер силового транзистора 28.
Цепь питания дросселя 4 включается одним силовым транзистором 28, работающим в ключевом режиме, на котором в открытом состоянии падение напряжения составляет всего 0,2-0,3 В. Кроме того, в этой цепи по сравнению с устройством-прототипом отсутствует выпрямительный диод, поэтому снижаются потери во время накопления энергии в магнитном поле дросселя 4.
Запирание транзистора 17 порогового датчика 2 тока, переводящее полупроводниковый силовой коммутатор 3 в непроводящее состояние, осуществляется с более высоким быстродействием, чем в устройстве-прототипе, поскольку время включения тиристора оптопары 19 составляет несколько единиц микросекунд, что позволяет увеличить КПД устройства. Кроме того, порог переключения датчика 2 тока составляет всего 0,4-0,5 В, что также позволяет увеличить КПД устройства.
Диод 23 обеспечивает температурную стабилизацию тока разрыва через дроссель 4, а значит, и постоянство напряжения заряда накопительного конденсатора 6. Например, при увеличении температуры окружающей среды прямое напряжение на излучателе и ток включения излучателя тиристорной оптопары 19 уменьшаются, но уменьшается и падение напряжения на открытом диоде 23, компенсируя температурный дрейф этих характеристик тиристорной оптопары 19. Напряжение заряда накопительного конденсатора 6 остается высокостабильным при изменении температуры окружающей среды в диапазоне от -40 до +70оС.
Независимость тока разрыва от напряжения источника питания достигается благодаря использованию в пороговом датчике 2 тока источника опорного напряжения на стабилитроне 25, резисторе 21 и конденсаторе 24, от которого запитывается цепь включения тиристорной оптопары 19. Однако стабилитрон 25 может быть выбран из того условия, чтобы его напряжение стабилизации было несколько выше напряжения бортовой сети автомобиля при пуске двигателя. При этом во время пуска двигателя уменьшается ток через диод 23 и, соответственно, падение напряжения на нем, поэтому включение оптопары 19 будет происходить при большем токе через дроссель 4. Увеличивается напряжение заряда накопительного конденсатора 6, что облегчает пуск двигателя.
К преимуществам предлагаемой системы зажигания можно отнести также уменьшение нижнего предела питающего напряжения и увеличение верхнего предела частоты искрообразования за счет предложенного построения цепи питания дросселя 4.
Формула изобретения: СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА КОНДЕНСАТОРЕ, включающая первую и вторую шины питания, входной логический блок, который содержит первый резистор, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами входного логического блока, первый из которых соединен с первой шиной питания, а второй является входом системы зажигания с накоплением энергии на кондесаторе для подачи управляющего сигнала и соединен последовательно через анод-катод первого диода и базу-коллектор первого транзистора с первым выводом второго резистора, второй вывод которого является выходом входного логического блока, катод первого диода соединен с базой первого транзистора и через третий резистор - с катодом второго диода, анод которого является входом обратной связи входного логического блока, а через четвертый резистор соединен с эмиттером первого транзистора, который является третьим входом входного логического блока, который соединен с второй шиной питания, пороговый датчик тока, содержащий второй транзистор, эмиттер которого является его первым входом, который соединен с первой шиной питания, коллектор которого является его первым выходом, который соединен с входом обратной связи входного логического блока, конденсатор и контрольный резистор, первые выводы которых соединены с первым входом порогового датчика тока, второй вывод контрольного резистора является вторым выходом порогового датчика тока, третий диод, катод которого является вторым входом порогового датчика тока и соединен с выходом входного логического блока, и четвертый диод, полупроводниковый силовой коммутатор, содержащий ограничитель тока, первый вывод которого является первым входом полупроводникового силового коммутатора и соединен с входом обратной связи входного логического блока, и переключающий блок, включающий силовой транзистор, эмиттер которого является вторым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с второй шиной питания, и соединен через пятый резистор с его базой, коллектор силового транзистора переключающего блока является третьим входом полупроводникового силового коммутатора, дроссель, первый вывод которого соединен с вторым выходом порогового датчика тока, второй вывод которого соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом шунтирующего диода, выводы которого являются выходами системы зажигания с накоплением энергии на конденсаторе и служат для подключения первичной обмотки катушки зажигания, отличающаяся тем, что в пороговый датчик тока введены первая тиристорная оптопара, шестой, седьмой и восьмой резисторы и стабилитрон, причем анод третьего диода соединен с базой второго транзистора и через шестой резистор с первым входом порогового датчика тока, аноды тиристора и излучателя первой тиристорной оптопары соединены с первым входом порогового датчика тока, катод тиристора первой тиристорной оптопары соединен с катодом третьего диода, а катод излучателя соединен через катод - анод четвертого диода со вторым выходом порогового датчика тока и через седьмой резистор с первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого является третьим входом порогового датчика тока, который соединен со второй шиной питания, второй вывод седьмого резистора соединен со вторым выводом конденсатора и через стабилитрон с его первым выводом, в переключающий блок полупроводникового силового коммутатора введена вторая тиристорная оптопара, анод тиристора которой является четвертым входом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с первым выводом накопительного конденсатора, а анод излучателя соединен со вторым выводом ограничителя тока, катод тиристора является выходом полупроводникового силового коммутатора, который соединен с катодом шунтирующего диода, анод которого соединен с первой шиной питания, а катод излучателя соединен с базой силового транзистора переключающего блока полупроводникового силового коммутатора, третий вход полупроводникового силового коммутатора соединен со вторым выводом дросселя.