Схема конденсаторное зажигание – способ модернизации конденсаторного зажигания с непрерывным накоплением энергии — патент РФ 2364745

Тиристорные системы зажигания | Система зажигания

В системах зажигания с накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора функцию электронного реле выполняют тиристоры, управляемые контактным прерывателем, поэтому такие системы назы­вают контактно-тиристорными. Известны системы с импульсным и с непрерывным накоплением энергии в электростатическом поле.

Система с непрерывным накоплением энергии содер­жит двухтактный преобразователь напряжения, состоящий из двух транзисторов VT1 и VT2, трансформатора Т1, резисторов R2 и R3 и конденсатора С1. Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой (диоды VD1 и VD2) служит для выпрямления выходного напряжения преобразователя. Выпрямитель нагружен накопительным конденса­тором С2, параллельно которому подключен резистор R4. Тиристор VS прерывает ток в первичной обмотке L1 катушки зажигания (транс­форматор Т2). Управление тиристором осуществляется контактным S2 синхронизатором момента зажигания.

Рис. Тиристорная система зажигания с непрерывным накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора

При замыкании контактов S1 выключателя зажигания срабатывает двухтактный преобразователь напряжения. На выводах вторичной об­мотки L2 трансформатора Т1 появляется переменное напряжение пря­моугольной формы с амплитудой 200—500 В. Выпрямленное постоян­ное напряжение подается на заряд накопительного конденсатора С2, если контакты S2 синхронизатора момента зажигания замкнуты. Тири­стор находится в закрытом состоянии, так как его цепь управления шунтирована замкнутыми контактами S2 синхронизатора.

В момент размыкания контактов S2 синхронизатора напряжение от аккумуляторной батареи GB подается через резистор R1 к управ­ляющему электроду тиристора VS. Через открытый тиристор проис­ходит разряд конденсатора С2 на первичную обмотку L1 катушки за­жигания Т2, вследствие чего в ее вторичной обмотке L2 индуктирует­ся высокая ЭДС. При соответствующем подборе параметров элемен­тов рассмотренной системы зажигания можно на всех режимах рабо­ты двигателя обеспечить полный заряд конденсатора и получить практически не зависящее от частоты вращения коленчатого вала двигателя вторичное напряжение. Цепочка C1—R2 обеспечивает на­дежный пуск транзисторного преобразователя.

В системе с импульсным накоплением энергии при замыкании кон­тактов S1 выключателя зажигания и размыкания контактов S2 синхронизатора момента зажигания на базу транзистора VT подается положительный импульс напряжения от аккумуляторной батареи GB. Транзистор переходит в состояние насыщения, пропуская через эмит­тер-коллекторный переход и первичную обмотку L1 трансформатора ток, создающий магнитное поле в трансформаторе. В момент замыкания контактов S2 синхронизатора цепь базы транзистора КГ замыкается накоротко, транзистор переходит в состояние отсечки, ток в обмотке L1трансформатора исчезает, а во вторичной обмотке индуктируется высо­кая ЭДС. В это время замкнутые контакты S2 синхронизатора шунтиру­ют цепь управления тиристором. Тиристор закрыт, а конденсатор С че­рез диод VD1 заряжается до напряжения 200—400 В.

Рис. Тиристорная система зажигания с импульсным накоплением энергии в элек­тростатическом поле конденсатора

При следующем замыкании контактов S2 синхронизатора к управ­ляющему электроду тиристора через резисторы Ra, Rl, R3 подается напряжение от аккумуляторной батареи. Тиристор открывается. Ток разряда конденсатора проходит через первичную обмотку L1 катушки трансформатора и на выводах вторичной обмотки появляется им­пульс высокого напряжения, подаваемого на свечу зажигания.

В системах зажигания с накоплением энергии в электростатиче­ском поле конденсатора обеспечивается более высокая скорость на­растания вторичного напряжения, что делает ее менее чувствитель­ной к наличию шунтирующих резисторов нагара свечей зажигания. Однако вследствие высокой скорости роста вторичного напряжения возрастает напряжение пробоя по сравнению с системами с накопле­нием энергии в магнитном поле. Кроме того, из-за сокращения дли­тельности индуктивной составляющей искрового разряда ухудшаются воспламенение и сгорание топливовоздушной смеси при пуске двига­теля и работе его на режимах частичных нагрузок.

 

ustroistvo-avtomobilya.ru

Принцип работы электронного зажигания CDI

Система электронного зажигания CDI не так сложна и легко диагностируема, если понимать, как она работает. Зажигание CDI (Capacitor Discharge Ignition) состоит из нескольких основных компонентов (на схеме):

 

C — заряжаемый конденсатор;
D — выпрямительный диод;
SCR — коммутирующий тиристор;
T — катушка зажигания.

Вариаций этой схемы много, давайте рассмотрим принцип работы. Конденсатор C заряжается черед выпрямительный диод D, а потом разряжается через тиристор SCR на повышающий трансформатор T. На выходе транформатора мы получаем напряжение в несколько килоВольт, благодаря которым происходит пробой воздушного пространства между электродами в свече зажигания. Это всё! Вот так просто!

Но заставить работать весь механизм на двигателе гораздо сложнее. Классической схемой зажигания CDI является двухкатушечная конструкция, впервые примененная на мопедах «Бабетта». Одна катушка является заряжающей (высоковольтная), вторая (низковольтная) — датчик управления тиристором. Обе катушки одним проводом подключаются на массу. Выход заряжающей катушки мы подключаем на вход 1, а датчик на вход 2. К выходу 3 подключается свеча зажигания.

Собранная на современных компонентах схема начинает выдавать искру при достижении на входе 1 примерно 80 Вольт, оптимальным напряжением считается около 250 Вольт.

Вариации схемы CDI

Начнем с датчика. В качестве датчика может использоваться катушка, датчик Холла, и даже оптрон. В схеме CDI скутеров Сузуки тиристор открывается второй полуволной напряжения, снимаемой с заряжающей катушки — первой полуволной через диод заряжается конденсатор, второй полуволной открывается тиристор. Замечательная схема с минимумом компонентов.

Если двигатель имел зажигание с прерывателем, то у него нет катушки, которую можно было бы использовать, как заряжающую. Очень часто используют повышающий трансформатор, который позволяет поднять напряжение низковольтной катушки до необходимого.

На авиамодельных двигателях экономится каждый грамм веса и каждый миллиметр габарита, поэтому у них нет магнита-ротора. Иногда прямо на вал двигателся клеится маленький магнитик, рядом с которым стоит датчик Холла. Конденсатор заряжается через преобразователь напряжения, который из 3-9В от батарейки делает 250В. Схему преобразователя напряжения в этой статье подробно рассматривать не будем, скажу только, что самое большое распространение получили схемы на основе автогенераторов, ШИМ-контроллеров и инверторного типа.

Если вместо диода D использовать диодный мост, то мы сможем снимать обе полуволны напряжения с катушки. Следовательно можно повысить емкость конденсатора С, что усилит искру.

Настройка УОЗ

Смысл настройки зажигания — получить искру в нужный момент. Если катушки на статоре сделаны неподвижными, то единственный путь — повернуть магнит-ротор относительно цапфы коленвала в нужное положение. Если ротор посажен на шпонку, то придется перепиливать шпоночный паз.

Если у вас используется датчик, то необходимо подобрать его оптимальное положение.

Угол опережения зажигания (УОЗ) выставляется согласно справочным данным по двигателю. Есть несколько способов, которые позволяют отпределить момент искрообразования, но я их сознательно рассматривать не буду. Пользуясь «колхозными» методами я не раз допускал ошибку. Самый правильный, точный и надежный в этом деле инструмент — автомобильный стробоскоп. Поворачиваем ротор в положение, в котором должно происходить искрообразование, ставим метки на роторе и статоре. Включаем стробоскоп, у него есть провод с зажимом, который мы вешаем на высоковольтный провод катушки зажигания. Запускаем двигатель, подсвечиваем метки стробоскопом. Меняя положение датчика добиваемся совпадения меток.


Обсуждение статьи «Принцип работы электронного зажигания CDI»


www.magazinmopedov.ru

Конденсаторная система — зажигание — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Конденсаторная система — зажигание

Cтраница 2


На рис. 9 приведена принципиальная схема конденсаторной системы зажигания. Как видно, новыми по сравнению с батарейной системой зажигания элементами являются преобразователь напряжения ПН, накопительный конденсатор Ci, коммутатор К и схема управления СУ.  [17]

В книге подробно описаны практические конструкции контактных и бесконтактных электронных конденсаторных систем зажигания, электронных регуляторов напряжения, а также приборов для обслуживания автомобиля.  [18]

По принципу действия прибор Искра-5 относится к конденсаторной системе зажигания с импульсным накоплением энергии и стабилизированным вторичным напряжением. Прибор Искра-5 является наиболее совершенным из всех приборов серии Искра и ПАЗ.  [20]

По принципу действия прибор Старт относится к конденсаторной системе зажигания с непрерывным накоплением энергии.  [21]

По принципу действия прибор Электроника-ЗМ-К относится к конденсаторным системам зажигания с непрерывным накоплением энергии.  [22]

Вместе с тем отмеченные в предыдущих параграфах преимущества конденсаторных систем зажигания, заключающиеся в значительном увеличении срока службы свечей и устранении необходимости ухода за свечами, остаются в силе и в данном случае, так как длительность искрового разряда в свече остается в несколько раз меньше, чем в обычной батарейной системе зажигания, а фронт нарастания напряжения на свече такой же, как и в обычной конденсаторной системе.  [24]

По принципу действия прибор Электроника Б-5-31 относится к конденсаторной системе зажигания с импульсным накоплением энергии.  [25]

Длительность искрового разряда ( искры) в описанных выше конденсаторных системах зажигания значительно меньше, чем в обычной батарейной или транзисторной системе. Это является преимуществом конденсаторной системы зажигания с точки зрения срока службы свечей, так как устраняется бесполезная эрозия их электродов. Однако при запуске холодного двигателя на переобогащенной смеси длинная искра может оказаться весьма полезной.  [26]

На рис. 14 показана осциллограмма напряжения на контактах прерывателя в описываемой конденсаторной системе зажигания. Амплитуда напряжения на контактах в конденсаторной системе не превышает напряжения аккумуляторной батареи ( 12 В), а в батарейной системе превышает 300 В.  [27]

Наряду с этими двумя системами все чаще упоминают о так называемой конденсаторной системе зажигания низкого напряжения. В этой системе имеется конденсатор, между обкладками которого создается разность потенциалов в несколько тысяч вольт и который дает в момент зажигания искровой разряд в свечах сссбой конструкции. Искра, создаваемая такой системой зажигания, по своей природе отличается от обычной искры высокого напряжения ( см. фиг. При конденсатсрнсм зажигании используются свечи особой конструкции, так называемые свечи скользящей искры; в этих свечах искра скользит вдоль поверхности пслупроводника по направлению к электроду, соединенному с массой. Для свечей такого типа достаточно менее высокое пробивное напряжение, чем для свечей, в которых искра проскакивает через воздушный промежуток между электродами; однако указанные свечи не обладают достаточным сроком службы.  [28]

Известны также другие схемные решения, обеспечивающие компенсацию снижения энергии искрообразования в конденсаторной системе зажигания в момент запуска двигателя стартером. Например, питание системы зажигания может быть осуществлено от стабилизатора напряжения, поддерживающего напряжение питания постоянным независимо от того, включен стартер или нет. Однако такой способ неэкономичен, так как часть мощности батареи бесполезно теряется на стабилизаторе.  [29]

В результате возникает разряд более высокой энергии и температуры, чем в обычных конденсаторных системах зажигания, длительность разряда увеличивается почти в 3 раза. Это обстоятельство положительно влияет на работу двигателя, уменьшая токсичность отработавших газов и облегчая пуск горячего двигателя.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Конденсаторная система зажигания | Система зажигания

Система зажигания, использующая разряд конденсатора (capacitor discharge ignition — CDT), была в эксплуатации много лет на некоторых моделях Porsche 911 и Ferrari.

Рис. Конденсаторная система зажигания (CDT)

На рисунке показана блок-схема конденсаторной системы зажигания. Она работает от напряжения постоянного тока приблизительно в 400 В, получаемого от генератора колебаний, трансформатора и выпрямителя. Это высокое напряжение используется для заряда конденсатора. В момент зажигания конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, обычно при помощи тиристора. Быстрый разряд через первичную обмотку создает очень высокое выходное напряжение на вторичной обмотке. Это напряжение имеет значительно меньшее время нарастания по сравнению с обычными системами. Как правило, скорость нарастания напряжения для конденсаторной системы зажигания составляет 3-10 кВ/мкс по сравнению с индуктивной системой, которая дает только 300-500 В/мкс. Очень быстрое повышение и уровень высокого напряжения гарантируют, что искру даст даже закопченная или загрязненная маслом свеча. Недостаток, однако, заключается в том, что длительность искры будет настолько мала, что может вызвать проблемы, особенно в период запуска двигателя. Часто этот недостаток преодолевают средствами многоискрового зажигания. С другой стороны, при использовании метода прямого зажигания (одна катушка для каждой свечи) продолжительность искры вполне приемлема.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Практические схемы конденсаторной контактной системы зажигания



из «Электроника в автомобиле Изд2 »

На рис. 12 приведена принципиальная электрическая схема конденсаторной тиристорной системы зажигания для автомобилей, у которых с корпусом соединен минус аккумуляторной батареи. [c.23]
Схема конденсаторной контактной системы зажигания для автомобилей, у которых с корпусом соединен минус аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 12 В. [c.23]
Энергия искрообразования накапливается в конденсаторах С и С4. [c.24]
Трансформатор Три транзисторы Г1 и Гг, диоды Д1—Д4 и резисторы —R образуют двухтактный преобразователь постоянного напряжения, собранный по схеме с общим эмиттером и преобразующий низкое напряжение аккумуляторной батареи (12 В) в высокое (300—400 В). [c.24]
Схема преобразователя построена таким образом, что транзисторы Г1 и Гг могут быть установлены на общий радиатор, электрически соединенный с корпусом автомобиля. Резисторы Яг и Яг служат для подачи отрицательного смещения на базы транзисторов Т1 и Гг, необходимого для запуска преобразователя. Резисторы и Як ограничивают токи баз транзисторов. Тиристоры Дт и Д служат для бесконтактного подключения конденсаторов Сз и к первичной обмотке катушки зажигания в момент размыкания контактов прерывателя. [c.24]
Диоды Дв—Дп, конденсатор С5 и резисторы Яз—Яц образуют схему формирования импульсов, поступающих на управляющий электрод тиристора Да в момент размыкания контактов прерывателя. Диод Д5 и конденсатор С] образуют низкочастотный фильтр, предотвращающий проникновение помех в цепи управления тиристоров. [c.24]
Система зажигания работает следующим образом. Допустим, что в момент включения питания контакты прерывателя разомкнуты. При подаче напряжения питания управляющий электрод тиристора Да через резистор Ят оказывается подключенным к отрицательному, а катод тиристора через диод Д5 — к положительному полюсу аккумулятора. В результате на управляющий электрод тиристора подается отрицательное напряжение, величина которого ограничивается диодом Дя на уровне 0,7—0,8 В. [c.24]
Преобразователь запускается и заряжает конденсаторы Сз и С4 до напряжения примерно 400 В (момент на рис. 13). Тиристоры Д и Да заперты, так как их суммарнбе напряжение переключения больше 400 В. Через резисторы Яь, Яе и диод Дб протекает ток и, так как сопротивления резисторов Яь и Яе одинаковы, к каждому из тиристоров Дт и Да подводятся примерно одинаковые напряжения (200—220 В). Конденсатор Сг заряжается через резистор Яя до напряжения, имеющегося а резисторе Яе. [c.24]
При замыкании контактов прерывателя конденсатор С5 заряжается через диоды Дь, Да и резистор Яэ почти до полного напряжения аккумуляторной батареи. [c.26]
Резистор Я9 создает некоторую задержку заряда конденсатора Съ, что необходимо для устранения влияния дребезга контактов прерывателя в момент их замыкания. [c.26]
В момент времени tl при размыкании контактов прерывателя конденсатор Сь разряжается через диод Дю, промежуток управляющий электрод — катод тиристора Дв и резисторы Яп, Я12. На управляющий электрод тиристора Да подается положительное напряжение. Тиристор Да переключается, и напряжение на конденсаторе Сг оказывается приложенным через резистор к промежутку управляющий электрод — катод тиристора Дт плюсом к управляющему электроду. Тиристор Д также переключается. Первичная обмотка катушки зажигания подключается к заряженным до напряжения 400 В конденсаторам Сз и С4, и напряжение на ней в течение нескольких микросекунд возрастает от О до 400 В. [c.26]
Переключившиеся тиристоры шунтируют преобразователь, и его генерация срывается. Преобразователь прекращает свою работу. [c.26]
Резистор / 1о и диод Дц пропускают отрицательный импульс от катушки зажигания, который перезаряжает конденсатор Сь, как только тиристоры переключатся. Тем самым снимается положительное смещение с управляющего электрода тиристора Да и исключается возможность многократного переключения тиристоров, когда контакты прерывателя разомкнуты. Благодаря цепочке Я о, Дп положительное напряжение на управляющий электрод тиристора Да подается в виде короткого испульса длительностью около 10 мкс, что обеспечивает образование лишь одной искры после размыкания контактов прерывателя. [c.26]
Скорость нарастания вторичного напряжения зависит от параметров катушки зажигания. При применении серийных катушек, например типа Б-1, искра возникает примерно через 5—10 мкс с момента размыкания контактов прерывателя (момент I2 на рис. 13). [c.26]
Индуктивность первичной обмотки катушки зажигания и конденсаторы Сз, i, соединенные между собой через переключившиеся тиристоры Д и Да, образуют колебательный контур, в котором возникают затухающие колебания. Напряжение на конденсаторах Сз и i, как видно на рис. 13, сдвинуто по фазе относительно напряжения на первичной обмотке катушки зажигания примерно на я, а ток в контуре отстает от этого напряжения на я/2. [c.26]
В момент времени tз, когда ток в контуре равен нулю, тиристоры выключаются, но преобразователь напряжения все еще запуститься не может, так как напряжение на конденсаторах Сз и С4 к этому моменту достигает максимального отрицательного значения. Через диоды Д1—Дi протекает ток. Открытые диоды шунтируют преобразователь, не давая возможности ему запуститься. Через полпериода, в момент ti, когда ток в контуре вновь уменьшается до нуля, диоды Д1—Д4 запираются, преобразователь запускается и примерно через 3 мс заряжает конденсаторы Сз и С до напряжения 400 В. В катушке зажигания затухают собственные колебания. [c.26]
Энергия, выделяемая в искре, при прочих равных условиях зависит От размеров искрового промежутка свечи. С увеличением размеров искрового промежутка напряжение /г уменьшается и, как это следует из формулы (6), энергия, выделяемая в искре, увеличивается. [c.27]
Из рис. 13 видно, что длительность искры в описываемой конденсаторной системе (при работе с катушкой зажигания Б-1) равна примерно 0,2 мс, причем искра состоит из двух отдельных искр, соответствующих положительной и отрицательной полуволнам тока в первичной обмотке катушки зажигания. [c.27]
Сравнительно малую длительность искры следует отнести к преимуществам конденсаторной системы зажигания. Как показывают исследования [3], в исправном и правильно рассчитанном двигателе после достижения нормального теплового режима воспламенение рабочей смеси происходит в течение 10—15 мкс, и искра длительностью свыше 1000 мкс, имеющая место в батарейной системе зажигания [1], бесполезна и вызывает лишь эрозию электродов свечей, сокращая их срок службы. Срок службы свечей в конденсаторной системе зажигания поэтому увеличивается в несколько раз. [c.27]
На рис, 14 показана осциллограмма напряжения на контактах прерывателя в описываемой конденсаторной системе зажигания. Сравним ее с осциллограммой напряжения на контактах прерывателя в обычной батарейной системе зажигания (см. рис. 5). Амплитуда напряжения на контактах в конденсаторной системе не превышает напряжения аккумуляторной батареи (12 В), а в батарейной системе превышает 300 В. [c.27]

Вернуться к основной статье

mash-xxl.info

способ модернизации конденсаторного зажигания с непрерывным накоплением энергии — патент РФ 2364745

Изобретение относится к электрооборудованию конденсаторных систем многоискрового зажигания с непрерывным накоплением энергии и может быть использовано при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Способ модернизации конденсаторных систем зажигания с непрерывным накоплением энергии заключается в том, что сигналом генерации искрового разряда открывают ведущий силовой электронный ключ, соединяющий с первичной обмоткой катушки зажигания образующий с ней колебательный контур и заряженный от преобразователя постоянного напряжения накопительный конденсатор. Электрический разряд накопительного конденсатора создает в этом контуре ряд колебаний переменного тока. Колебания переменного тока протекают по первичной обмотке катушки зажигания и трансформируются ее вторичной обмоткой в высоковольтные разнополярные импульсы многоискрового разряда. Напряжением преобразователя постоянного напряжения заряжают аккумулирующий конденсатор. Аккумулирующий конденсатор при пуске двигателя внутреннего сгорания заряжает накопительный конденсатор с исходной полярностью. Дoзapядом нaкопительнoгo конденсатора в каждом цикле генерации искровых разрядов компенсируют потери его напряжения от токов утечек силовой цепи и от отбора мощности на генерацию искрового разряда. Дозаряд накопительного конденсатора обеспечивается включением ведомого силового электронного ключа в моменты времени, соответствующие заряду накопительного конденсатора в исходной полярности и совпадающие с переходом переменного тока первичной обмотки катушки зажигания через нулевое значение. Блокированием открытия ведущего силового электронного ключа регулируют длительность искрового разряда в функции оборотов двигателя внутреннего сгорания при помощи схемы ограничения длительности искрового разряда. Технический результат заключается в исключении появления экстремальных нагрузок в процессе генерации регулируемых по мощности и длительности искровых разрядов, использовании для энергообеспечения процесса генерации искровых разрядов двухтактных двухконтурных преобразователей постоянного напряжения с внешним возбуждением и самовозбуждением, способных обеспечить питание нескольких каналов искрообразования. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2364745

Предлагаемое изобретение относится к электрооборудованию конденсаторных систем многоискрового зажигания с непрерывным накоплением энергии и может быть использовано при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Искрообразование в этих системах сопровождается значительным изменением потребляемой мощности от холостого хода до максимальной, обусловленной периодическим короткозамкнутым или близким ему состоянием нагрузки, которое является дестабилизирующим фактором экстремального характера (далее «экстремальная нагрузка»), как и сопутствующие этому состоянию физические процессы, вследствие которых прерывается работа двухтактных (двухзвенных) автогенераторных (с самовозбуждением) преобразователей постоянного напряжения (далее ППН), что существенно ограничивает возможности энергообеспечения процесса искрообразования, особенно на больших оборотах ДВС.

Это связано с тем, что экстремально возрастающий с током вторичной обмотки силового трансформатора ее магнитный поток размагничивает магнитный поток первичной обмотки, что автоматически сопровождается исчезновением импульсных напряжений управления (возбуждения) силовых транзисторных ключей, их закрытием и прерыванием процесса генерации до момента полного снятия экстремальной нагрузки. Двухтактные (двухзвенные) преобразователи постоянного напряжения с внешним (независимым) возбуждением не имеют такой возможности самозащиты. Экстремальная нагрузка у них ведет к опасному для силового контура росту намагничивающего тока первичной обмотки силового трансформатора, ограничение которого требует применения принудительного закрытия силовых транзисторных ключей путем снятия их внешнего управления или других более сложных мер защиты. Это делает проблематичным их применение в упомянутых устройствах конденсаторного зажигания несмотря на существенные преимущества перед автогенераторными как по более высокой частоте преобразования и связанного с этим уменьшения габаритов, так и по эффективной стабилизации выходных напряжений во всем диапазоне нагрузок. Исключение составляют системы многотрансформаторных ППН (см. опубликованные сведения по заявке № 2006108967/06 от 21.03.2006 г. этих же авторов, дата публикации 27.09.2007 г.) с внешним (независимым) возбуждением, но они предназначены для обеспечения двух и более экстремальных нагрузок и существенно отличаются от классических систем.

Задачей предлагаемого способа является расширение арсенала технических средств систем конденсаторного зажигания с непрерывным накоплением энергии, позволяющего:

1. Исключить появление экстремальных нагрузок двухтактных (двухзвенных) ППН в процессе искрообразования.

2. Использовать для энергопитания упомянутых конденсаторных систем наряду с двухтактными автогенераторными такие же ППН с внешним возбуждением.

3. Обеспечить генерацию регулируемого по энергетической мощности (по амплитуде разрядного тока) искрового разряда с помощью дозарядов накопительного конденсатора, компенсирующих потери:

а) на утечке тока в его силовой цепи в период между циклами генерации;

б) отбора энергии на трансформирование высоковольтных импульсов искрового разряда, ограничиваемого по длительности в функции оборотов ДВС.

4. Обеспечить энергообеспечение от одного двухтактного ППН с самовозбуждением или с внешним возбуждением нескольких источников регулируемого искрового разряда для многоканального искрообразования (например, для многокатушечных систем).

Аналогами предлагаемого способа являются существующие многоискровые конденсаторные системы ОН-427 (Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Электронные системы зажигания. Авторы А.Г.Ходасевич, Т.И.Ходасевич. Москва, Антелком, 2001, стр.8), а также аналогичное и равноценное по технологическим возможностям устройство П.Гацанюка — «Усовершенствованная электронная система зажигания» — опубликованное на стр.52-62 сборника «В помощь радиолюбителю» № 101, Москва, ДОСААФ, 1988 (далее источник Л1), которое принято в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) из-за простоты схемных решений и конструкции, весьма важных для надежности подобных систем.

Прототипу также присущи все упомянутые выше недостатки: при открытии тринистора VSI (рис.1 стр.54 Л1) закорачивается на корпус нагрузка ППН, прерывающая генерацию на время ее экстремального состояния, составляющего 1,3 мсек (рис.5 Л1), что в сумме со временем полного восстановления прерванной генерации составляет около 2 мсек (а у других аналогов и более того). На больших оборотах ДВС, когда искровые разряды следуют с соизмеримым по времени периодом, такие потери ведут к значительному снижению напряжения заряда накопительного конденсатора С4 и параметров искрового разряда. Увеличить энергоотдачу ППН в таком режиме повышением частоты преобразования и выходного напряжения не представляется возможным, т.к. частота для этого типа ППН уже является предельной (800 Гц, стр.53 Л1), а отсутствие эффективной системы стабилизации выходного напряжения для подобных ППН вело бы к недопустимым перенапряжениям на малых и средних оборотах ДВС. Применение в таком устройстве ППН с внешним возбуждением решало бы эти проблемы, но, в свою очередь, ставило не менее сложную задачу по защите их от перегрузки при включении тринистора VSI. Предлагаемый способ модернизации конденсаторных систем зажигания, позволяющий решить упомянутые проблемы, входящие в объем поставленной ранее более обширной технической задачи, заключается в нижеследующем.

Двухтактный (двухзвенный) автогенераторный или с внешним возбуждением ППН нагружается на дополнительно введенный аккумулирующий конденсатор, превосходящий на порядок и более по электрической емкости накопительный конденсатор (с оптимальной емкостью 1,0 мкФ), который в процессе пуска ДВС (соответствующего началу всего цикла искрообразования) однократно заряжается через токоограничивающий резистор напряжением аккумулирующего конденсатора. Далее сигналом генерации искрового разряда (импульсом контактного или бесконтактного прерывателя) включается ведущий силовой электронный ключ, создающий электрическую цепь разряда накопительного конденсатора на первичную обмотку катушки зажигания, совместно образующих параллельный колебательный контур, в котором инициируются колебания переменного тока, трансформируемые вторичной обмоткой этой катушки в высоковольтные разнополярные импульсы искрового разряда. При этом в моменты времени, соответствующие перезаряду накопительного конденсатора в исходной полярности (с положительным потенциалом на аноде ведущего силового электронного ключа) электродвижущей силой самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания и совпадающие с переходом через нулевое значение переменного тока этой обмотки, включается ведомый силовой электронный ключ (также дополнительно введенный), создающий цепь дозаряда накопительного конденсатора напряжением аккумулирующего. Короткий по времени импульс, включающий ведомый силовой электронный ключ, формируется на трансформаторе тока, включенного в цепь первичной обмотки катушки зажигания и выдающего разнополярные импульсные сигналы с экстремумом в моменты перехода ее тока через нулевое значение. (Таким же, но более коротким по времени сигналом этого трансформатора вначале первого периода колебаний тока каждого цикла генерации искрового разряда производится дозаряд накопительного конденсатора, компенсирующий утечки тока в силовой цепи этого конденсатора в период между циклами генерации, см. далее.) Одновременно таким же сигналом с аналогичного трансформатора тока вновь (но уже не от прерывателя) включается ведущий силовой электронный ключ, создающий цепь разряда накопительного конденсатора на первичную обмотку катушки зажигания с генерацией следующего периода колебаний с восполненной дозарядом энергией и т.д. При этом естественно возникает необходимость ограничения длительности искрового разряда в обратной зависимости от числа оборотов (в функции оборотов) ДВС. Это ограничение осуществляется соответствующей схемой контроля длительности (см. ниже), блокирующей очередной сигнал включения ведущего силового электронного ключа с его трансформатора тока. При этом ведомый силовой электронный ключ включается аналогичным импульсным сигналом своего трансформатора тока и дозаряжает накопительный конденсатор до уровня напряжения аккумулирующего, подготавливая схему к выработке следующего искрового разряда по очередному сигналу его генерации (с контактного или бесконтактного прерывателя).

В описании и реализации предлагаемого способа использован признак «дозаряда накопительного конденсатора», по своей физической сущности напоминающий ранее раскрытый признак «поддержание энергии колебаний переменного тока первичной обмотки катушки зажигания» (см. заявку этих же авторов рег. № 2005127310 от 30.08.2005 г. и патента к ней, дата регистрации 10.12.2007 г., бюллетень 34). Различие этих признаков заключается в следующем: в предлагаемом способе заряд и дозаряды накопительного конденсатора производятся из одного источника, не имеющего нагрузки экстремального характера, а в упомянутой заявке от разных — там заряд накопительного конденсатора осуществляется от источника (ППН), работающего на экстремальную нагрузку, а дозаряд (т.е. поддержание энергии колебаний) от вспомогательного (см. эл./схему фиг.4 этой заявки, соответственно источники 5 и 20). Кроме того, в этой схеме компенсация потерь напряжения накопительного конденсатора из-за токов утечки в период между циклами генерации искровых разрядов осуществляется одновременно с зарядом этого конденсатора от источника с экстремальной нагрузкой. Для реализации электросхемы этой заявки необходимы два двухтактных (двухзвенных) ППН классического типа, один из которых (5 с выпрямителем 4) должен быть только автогенераторным (с самовозбуждением), а другой может быть с внешним (независимым) возбуждением или оба замещены одним многотрансформаторным ППН (см. выше). Также в этой заявке не раскрыто влияние упомянутого признака на заявляемый в предлагаемом способе технический результат по устранению экстремального состояния нагрузки ППН, имеющему важные технологические последствия.

На электрической схеме фиг.1 представлен вариант реализации способа с использованием классического двухтактного двухзвенного симметричного ППН с внешним возбуждением.

На ждущих мультивибраторах 1а, 1б, включенных по кольцевой схеме, и выходного усилителя на транзисторах 2, 3, коллекторной нагрузкой которых является выходной трансформатор 4, образован задающий генератор внешнего возбуждения ППН. Его парафазные сигналы со вторичных обмоток трансформатора 4 подаются на база-эмиттерные переходы силовых транзисторных ключей 5, 6, попеременное открытие которых создает в первичной обмотке выходного силового трансформатора 7 импульсный ток переменного направления, преобразуемого его вторичной обмоткой и выпрямителем 8 в повышенное постоянное напряжение заряда аккумулирующего конденсатора повышенной емкости 9. Схема управления ППН питается с интегрального стабилизатора 10 пониженным напряжением 5 В. На компараторе 11 выполнена стабилизация выходного напряжения ППН. На его вход А подается уставка опорного напряжения, на вход В — масштабный аналог стабилизируемого напряжения с резисторного делителя 12, 13. При достижении им уровня напряжения уставки на входе А на выходе С появляется сигнал низкого уровня, останавливающий работу мультивибраторов 1a, 1б и, наоборот, осуществляя стабилизацию выходного вторичного напряжения ППН широтно-импульсным модулированием колебаний первичного.

Работа эл/схемы по генерации искрового разряда заключается в нижеследующем. При включении пускового реле стартера ДВС параллельно включается реле 14 на короткое время, определяемое постоянной времени зарядной цепи конденсатора 15, и своим замыкающим контактом 16 через токоограничивающий резистор 17 заряжает накопительный конденсатор 18 до уровня напряжения аккумулирующего конденсатора 9. При этом при провороте коленвала ДВС замыкается контакт 19 механического прерывателя, включающий в процесс генерации схему ограничения длительности искрового разряда, состоящую из транзисторов 20, 21, конденсатора 22 и компаратора 23. При этом транзистор 20 запирается, конденсатор 22 заряжается до напряжения на входе В компаратора 23, превышающего уставку на его входе А, устанавливаемую резистором 25, на выходе С появляется сигнал низкого уровня, запирающий транзистор 21, который снимает шунтирование управляющего электрода ведущего силового электронного ключа 26 на его катод. При разрыве контакта 19 прерывателя вырабатывается импульсный сигнал запуска цикла генерации искрового разряда (копия прототипа), который через конденсатор 27 и диод 28 открывает ведущий силовой электронный ключ 26, который создает классическую цепь разряда накопительного конденсатора 18 на первичную обмотку катушки зажигания 29 с формированием первого периода колебаний ее тока (фиг.2 график 2), проходящего и по первичным обмоткам трансформаторов тока 30 и 31, включенных последовательно в эту цепь. Эти трансформаторы выдают на своих вторичных обмотках импульсные сигналы, получаемые дифференцирированием по скорости изменения проходящего по их первичным обмоткам тока и имеющие экстремумы при переходе этого тока через нулевое значение, которое совпадает с окончанием перезаряда ЭДС самоиндукции катушки зажигания 29 (см. диаграммы фиг.2) накопительного конденсатора 18 в полярности, противоположной исходной в моменты времени t 1, t3, t5 и т.д. (соответственно импульсы a2, a4, a6 и в2, в4, в6 и т.д.), и совпадающей с исходной — в моменты времени t2, t4, t6 (соответственно импульсы а3, а5, а7, в3, в5, в7 и т.д.) В начале каждого искрового разряда передним фронтом первого полупериода тока первичной обмотки (время его действия от t0 до t1) на этих трансформаторах выделяются импульсы а1 и в1, но более короткие по времени (т.к. в их формировании не участвует задний фронт отрицательного предшествующего полупериода, которого просто нет). Их значение и использование пояснено ниже.

Трансформатор тока 31 служит для управления ведущего силового электронного ключа 26, а такой же трансформатор 30 — для управления ведомого силового электронного ключа 32 (соответственно диаграммы их сигналов 3 и 4 фиг.2). Резисторы в нагрузке их вторичных обмоток служат для корректировки амплитуды импульсов, а шунтирующие диоды — для закорачивания отрицательных (импульсов а и в с четными номерами), не используемых в процессе генерации искрового разряда, в начале каждого из которых на управляющий электрод ведущего силового электронного ключа (уже открытого по сигналу прерывателя) подается дополнительный импульс а1 с трансформатора тока 31, лишь подтверждающий его открытое состояние. Импульс же в1 имеет более важное значение: на малых оборотах, например 300 об/мин, четырехцилиндрового ДВС период следования искровых разрядов t разр составляет 0,1 сек (без вычета малой длительности самого искрового разряда). При этом при сопротивлении изоляции силовых цепей накопительного конденсатора, например, 250 кОм (что вполне удовлетворительно для устройства зажигания, работающего в условиях повышенной влажности и температуры) постоянная времени разряда этого конденсатора емкостью 1,0 мкФ (см. выше) составит 0,2 5 сек, а его напряжение к началу цикла генерации следующего искрового разряда из-за потерь на утечки составит:

, где

Uкон — конечное напряжение заряда конденсатора;

Uнач — начальное напряжение заряда;

е=2,718 — основание натурального логарифма;

tраз — период следования искровых разрядов, сек;

— постоянная времени разряда, сек.

Тогда

Совершенно очевидно — потери напряжения значительны, приблизительно такие же, как при отборе энергии колебаний на генерацию первого периода искрового разряда у прототипа — около 1/3 (рис.5 Л1), а при сопротивлении изоляции 100 кОм они увеличиваются до 2/3 начального напряжения.

Поэтому наличие импульса в1 (фиг.2) в начале генерации каждого искрового разряда в данной схеме имеет важное значение, позволяющее компенсировать неизбежные потери заряда накопительного конденсатора 18 из-за утечек в период между искровыми разрядами восстановлением (дозарядом) его напряжения, ведущего к возрастанию амплитуды первого периода тока катушки зажигания (но не в полной мере, т.к. из-за более короткого по времени импульса в1 эта амплитуда всегда несколько меньше амплитуды следующего второго периода, см. диаграмму 1 фиг.2). Естественно с повышением сопротивления изоляции и увеличением оборотов ДВС величина и негативное влияние утечек значительно снижаются. Например, при 1200 об/мин и том же сопротивлении изоляции (250 кОм) потери напряжения составляют менее 10%.

Таким образом, при подготовке исходного состояния накопительного конденсатора 18 к циклу генерации очередного искрового разряда он дозаряжается напряжением аккумулирующего конденсатора 9 дважды — по моменту окончания предыдущего искрового разряда (см. ниже) и по моменту начала очередного, а в течение процесса генерации — в каждом полупериоде, соответствующем перезаряду накопительного конденсатора 18 в исходной полярности.

При этом у прототипа постепенный (мягкий) заряд накопительного конденсатора 4 осуществляется по цепи корпус — мостовой выпрямитель — накопительный конденсатор — катушка зажигания — корпус.

В предлагаемом способе дозаряд накопительного конденсатора 18 имеет импульсный и кратковременный характер и осуществление его по такой же цепи вызывало бы генерацию катушкой зажигания внеочередного высоковольтного импульса разрядного тока, не совпадающего с тактами рабочего цикла ДВС. Поэтому дозаряд осуществляется непосредственно с аккумулирующего конденсатора 9 на накопительный 18, что к тому же ускоряет этот процесс и снижает потери энергии.

При этом цепь перезаряда накопительного конденсатора 4 ЭДС самоиндукции катушки зажигания в исходной полярности у прототипа через цепь мостовых выпрямителей VD3÷VD10 (рис.1 Л1) заменена в способе одним силовым диодом 33, встречно-параллельно шунтирующим ведущий силовой электронный ключ 26. При этом (см. выше) в момент времени t1 (диагр.1 фиг.2) заканчивается перезаряд накопительного конденсатора 18 ЭДС самоиндукции катушки зажигания в полярности, противоположной исходной, и начинается генерация второго полупериода тока первичной обмотки катушки зажигания во временном интервале от t1 до t2 (диагр.2 фиг.2), по моменту окончания которого (время t 2) заканчивается перезаряд накопительного конденсатора 18 по цепи корпус — анод силового диода 33 — накопительный конденсатор — трансформаторы тока 30 и 31 — катушка зажигания — корпус, а также выдаются трансформаторами тока совпадающие по времени импульсные сигналы a3 и в3. Последний из них, в3, поступает на базоэмиттерный переход силового транзисторного ключа 32, открывает его, дозаряжая накопительный конденсатор 18 и уравнивая его напряжение, уменьшившиеся приблизительно на 1/3 от своего начального в результате отбора мощности на первый период искрового разряда (аналогично, как у прототипа, рис.5 Л1) с напряжением аккумулирующего конденсатора, подготавливая генерацию следующего регулируемого по мощности периода колебаний тока первичной обмотки катушки зажигания и соответственно тока искрового разряда. В это же время импульсный сигнал в3 поступает на управляющий электрод ведущего электронного ключа 26 (блокирующий транзистор 21 при этом закрыт, см. выше), открывает его. Начинается генерация следующих периодов тока первичной обмотки катушки зажигания и соответствующих им периодов искрового разряда с приведенной выше последовательностью физических процессов до срабатывания схемы ограничения длительности разряда, которая работает следующим образом: при разрыве электрической цепи прерывателем 19 начинается цикл генерации искрового разряда (см. выше) и открывается транзистор 20, замыкающий на корпус цепь разряда конденсатора 22 через переменный резистор 24, которым устанавливается постоянная времени этого разряда. При снижении напряжения на входе В компаратора 23 до уровня уставки на входе А на его выходе С появляется сигнал высокого уровня, открывающий транзистор 21, который замыкает на корпус управляющий электрод ведущего силового электронного ключа 26, блокируя его открытие последним импульсом в искровом разряде, например импульсом а7 (диаграмма 3, фиг.2). При этом его аналог импульс в7 открывает ведомый силовой электронный ключ 32, который дозаряжает накопительный конденсатор 18, подготовив его к генерации следующего искрового разряда по сигналу с прерывателя 19. С изменением оборотов ДВС меняется время и уровень заряда конденсатора 22 и соответственно время его разряда, от которого зависит продолжительность закрытого состояния транзистора 21 и соответственно длительность искрового разряда, которая настраивается переменным резистором 24 (по постоянной времени заряда-разряда) и корректируется таким же резистором 25 по уровню (уставке) напряжения срабатывания схемы ограничения длительности разряда.

На фиг.3 представлены параметры регулируемого искрового разряда устройства зажигания, выполненного по предлагаемому способу. На диаграмме 1 фиг.3 проиллюстрирован характер изменения тока искрового разряда из десяти периодов (на частоте генерации 10÷12 Гц или 300÷360 об/мин ДВС), измеренный на нагрузочном резисторе сопротивлением 14 Ом по методике прототипа (рис.7, стр.60, Л1). Длительность этого разряда, регулируемая схемой его ограничения, ступенчато меняется с изменением оборотов ДВС в соответствии с кривой второго порядка «f» (диагр.2, фиг.3), отдаленно соответствующей кривой разряда конденсатора 22 фиг.1. При этом амплитуды разрядного тока оставшихся периодов остаются неизменными. Например, искровой разряд из шести колебаний разрядного тока наступит при частоте его генерации 62 Гц и будет сохраняться до 82 Гц (диагр.2, фиг.3). В этом диапазоне потребляемый ППН ток нагрузки изменится от 7,5 А до 9,5 А. (линия I диагр.2, фиг.3). На частоте генерации искровых разрядов около 180 Гц останется только 2 периода колебаний (1 и 2 диагр.1, фиг.3), которые будут сохраняться до частоты 240 Гц с изменением тока нагрузки ППН в этом диапазоне частот от 8 А до 10,5 А. Первый период ( № 1, диагр.1 фиг.3) сохраняется без изменения амплитуды от 240 Гц до 600 Гц (и даже до 800 Гц при перестройке схемы ограничения длительности) с значительным ростом потребляемого тока. Возврат к искровому разряду, например, из 6 периодов произойдет на частоте этих разрядов около 82 Гц и будет сохраняться до частоты 62 Гц с изменением тока нагрузки ППН от 9,5 А до 7,5 А и т.д. Во всем диапазоне нагрузок напряжение аккумулирующего и накопительного конденсаторов остается практически неизменным — уменьшение не более 2% в области пиковых нагрузок при трех или четырех колебаниях в искровом разряде, достигающих тока нагрузки 11,5 А (диагр.2, фиг.3), в режиме холостого хода ППН (без искрообразования) не превышающего 0,25 А. Аналогичные параметры прототипа существенно скромнее. Недостатком способа является необходимость поддержания высокого сопротивления изоляции силовых цепей накопительного конденсатора, на которое значительное влияние оказывают утечки ведущего силового электронного ключа. Приведенные на диаграммах фиг.3 параметры не являются предельными и могут быть изменены, в том числе в сторону их усиления, для чего достаточно применить более мощный ППН.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет:

1. Исключить появление экстремальных нагрузок в процессе генерации искровых разрядов, что делает возможным применение для его реализации наряду с двухтактными (двухконтурными) автогенераторными таких же ППН с внешним (независимым) возбуждением.

2. Обеспечить генерацию регулируемого по длительности в функции оборотов ДВС и по энергетической мощности (амплитуде разрядного тока) искрового разряда с помощью дозарядов накопительного конденсатора, компенсирующих потери его напряжения:

а) из-за утечек его силовой цепи в период между циклами генерации искровых разрядов;

б) вследствие отбора энергии на трансформирование импульсов искрового разряда.

3. Надежно обеспечить генерацию искровых разрядов на запредельных, недосягаемых для прототипа и всех аналогов частотах, например для сверхвысокооборотных ДВС.

4. Обеспечить надежное энергообеспечение от одного двухтактного (двухконтурного) ППН (автогенераторного или с внешним возбуждением) нескольких источников регулируемого искрового разряда для многоканального искрообразования.

Вариант такой реализации способа для четырех каналов искрообразования поясняет электросхема фиг.4. Она состоит из четырех каналов, идентичных по построению и функционированию одноканальной схеме фиг.1. Исключение составляет общий для всех каналов силовой трансформатор 7 с четырьмя вторичными нагрузками 9 (1÷4), аналогами аккумулирующего конденсатора 9 фиг.1, гальванически связанных по положительному потенциалу на коллекторе также общего для всех ведомого силового электронного ключа 32, поочередно управляемого каждым из генерирующих искровой разряд каналов импульсами своего трансформатора тока 30 (1÷4). При этом дозаряд накопительных конденсаторов 18 (1÷4) со своих аккумулирующих 9 (1÷4) осуществляется одновременно по всем каналам через развязывающие диоды 36 (1÷4), наиболее интенсивный по каналу, где идет генерация искрового разряда, по остальным только компенсация токов утечек. Ограничение длительности искровых разрядов, аналогичное одноканальной схеме фиг.1, за исключением необходимости инвертирования выходного сигнала транзистора 21, для чего достаточно поменять местами входы А и Б компаратора 23.

Первичная обмотка трансформатора 7 и схема управления ППН не показаны, так как преобразователи могут быть как автогенераторными, так и с внешним возбуждением. Их выбор для конкретной конструкции зависит от:

1. стоимости,

2. сложности конструкции,

3. надежности обеспечения требуемых технологических параметров искрового разряда.

Наиболее просты и дешевы конструкции с двухтактными автогенераторными ППН, но они значительно уступают по габаритам и параметрам искрового разряда преобразователям с внешним возбуждением.

В описании представлен вариант схемы ограничения длительности искрового разряда в функции оборотов ДВС по кривой разряда конденсатора 22 фиг.1. Эта зависимость может быть выполнена также прямолинейной с использованием генераторов, линейно-изменяющихся во времени напряжений или по более сложному варианту с применением цифровых и аналоговых микросхем для реализации заданной оптимальной конфигурации искрообразования, точно соответствующей требуемым параметрам конкретного технологического процесса.

Для реализации способа пригодны радиодетали широкого применения. Исключение составляет ведомый силовой электронный ключ, который при перезаряде накопительного конденсатора в полярности, противоположной исходной, находится под воздействием суммарного напряжения аккумулирующего и накопительного конденсаторов, поэтому должен быть не только мощным, но и высоковольтным.

Перечень графического материала

Фиг.1 — электросхема варианта реализации способа (одноканальное исполнение).

Фиг.2 — диаграммы привязки по времени напряжений накопительного конденсатора, тока первичной обмотки катушки зажигания и импульсных сигналов трансформаторов тока.

Фиг.3 — диаграммы параметров искрового разряда конкретного устройства реализации способа.

Фиг.4 — электросхема варианта реализации способа для четырехканального искрообразования (многокатушечная система).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ модернизации конденсаторных систем зажигания с непрерывным накоплением энергии, заключающийся в том, что сигналом генерации искрового разряда открывают ведущий силовой электронный ключ, соединяющий с первичной обмоткой катушки зажигания образующий с ней колебательный контур и заряженный от преобразователя постоянного напряжения накопительный конденсатор, электрический разряд которого создает в этом контуре ряд колебаний переменного тока, протекающего по первичной обмотке катушки зажигания и трансформируемого ее вторичной обмоткой в высоковольтные разнополярные импульсы многоискрового разряда, отличающийся тем, что напряжением преобразователя постоянного напряжения заряжают аккумулирующий конденсатор, с которого при пуске двигателя внутреннего сгорания заряжают накопительный конденсатор с исходной полярностью, дозарядом которого в каждом цикле генерации искровых разрядов компенсируют потери его напряжения от токов утечек силовой цепи и от отбора мощности на генерацию искрового разряда включением ведомого силового электронного ключа в моменты времени, соответствующие заряду накопительного конденсатора в исходной полярности и совпадающие с переходом переменного тока первичной обмотки катушки зажигания через нулевое значение, регулируют длительность искрового разряда в функции оборотов двигателя внутреннего сгорания блокированием открытия ведущего силового электронного ключа схемой ограничения его длительности, что позволяет исключить появление экстремальных нагрузок в процессе генерации регулируемых по мощности и длительности искровых разрядов, использовать для энергообеспечения процесса генерации искровых разрядов двухтактных двухконтурных преобразователей постоянного напряжения с внешним возбуждением и самовозбуждением, способных обеспечить питание нескольких каналов искрообразования.

www.freepatent.ru

Электронное зажигание для автомобиля | Meanders.ru

В данной статье расскажем про электронное зажигание для автомобиля. Покажем схему электронного зажигания.

В 90-е годы у меня был автомобиль ВАЗ-2101, Фиатовской сборки, который мне достался от моего деда. Качество автомобиля было таким, что после перегрева двигателя с лопанием компрессионных колец и 90 километрового возвращения до дома, при капитальном ремонте этого двигателя даже не потребовалась расточка блока цилиндров. Поверхности цилиндров при 200 000 пробеге были идеальными. При расходе 7 литров на 100 километров пути, на трассе моей «копейке» не хватало пятой передачи. Один был существенный недостаток – канифолила мозги контактная система зажигания. Уж слишком часто нагорали контакты прерывателя. Покопавшись в радиолюбительской литературе я нашел то, чего моей «ласточке» не хватало – схему электронного зажигания. После установки этой схемы на автомобиль, расход уменьшился до 6,5 литров на 100 километров пути, а проблем с перебоями зажигания не стало. Я давно уже пересел на японца, а вот мой отец – фанат «классики» никогда от неё не отказывался. А сколько по стране ещё бегает Жигулёнков? Схему электронного зажигания, которую я собирал на свою «копейку», я давно уже потерял, но нашёл другую схему, которая почти не отличалась от моей. После некоторой доработки, я собрал для отца предлагаемую ниже схему и что замечательно, у него расход топлива тоже упал приблизительно на 0,5 литра.


Предлагаемая схема электронного зажигания предназначена для установки на автомобили только с контактной системой зажигания.

 

Схема, установленная к стандартной системе контактного зажигания, имеет следующие преимущества:

  • не обгорают контакты прерывателя;
  • предусмотрена схема защиты катушки зажигания от возможного сгорания в результате длительного включения зажигания без вращения двигателя;
  • искра формируется в колебательном режиме, другими словами формируется несколько коротких импульсов, что улучшает качество сгорания паров бензина в цилиндрах ДВС.


Рассмотрим работу схемы электронного зажигания:

При замыкании и размыкании контактов прерывателя SK импульс проходит через С1, кратковременно открывая VT1, VT2 и VT3. При закрывании VT3 возникает искра. С3 немного сглаживает пик импульса высокого напряжения появляющегося между коллектором и эмиттером VT3, защищая его от пробоя. Когда в результате самоиндукции катушки зажигания и заряда С3 напряжение между коллектором и эмиттером достигнет порядка 230 вольт, происходит первичный пробой диода VD3. В результате этого, ток снова пойдёт через первичную обмотку катушки. С3 обеспечивает кратковременную задержку закрывания диода VD3, позволяя насытиться катушке зажигания. Когда диод закрывается, возникает вторая искра, которая немного слабее первой. Процесс образования искры имеет затухающий характер, может повториться несколько раз, и зависит от напряжения пробоя диода VD3 и емкости конденсатора С3. Длительность каждого импульса искрообразования короче, чем один импульс стандартной системы зажигания, а общая длительность пачки импульсов зажигания больше. В результате этого происходит многократное воспламенение паров топлива, без уменьшения срока службы свечей зажигания. Топливо сгорает лучше, уменьшается нагар свечей, что в свою очередь снижает расход бензина.

В случае длительно замкнутых контактов прерывателя, конденсатор С1 постепенно заряжается через замкнутые контакты, ток через конденсатор убывает, соответственно и транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от возможного перегрева.

Элементы схемы: Резисторы – любые, на мощность не ниже указанной на схеме. Их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 20%, схема будет работать надёжно. Электролитические конденсаторы любого типа, на напряжение не ниже указанного на схеме. Диод VD1 — любой маломощный импульсный. Диод VD2 – любой маломощный выпрямительный. Диод VD3 используется и как защитный диод в цепи коллектор-эмиттер транзистора VT3, и как стабилитрон. Обратное напряжение пробоя диода VD3 равное 200…250 вольтам определяет скорость и амплитуду повторных импульсов зажигания, поэтому в качестве VD3 применимы мощные импульсные диоды 2Д213А, 2Д213Б, 2Д231 с любым индексом, 2Д245Б, или два последовательно соединённых 2Д213В. Возможно подобрать диод и другого типа,

meanders.ru