УСТРОЙСТВО ЗАЖИГАНИЯ ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована, например, в автомобилестроении при проектировании электронных устройств зажигания топлива двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство зажигания топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее накопительный дроссель, одна из обмоток которого через транзистор присоединена к входным выводам источника питания постоянного напряжения и высоковольтному разрядному трансформатору, соединенному с выводами, служащими для образования искры, при этом источник питания постоянного напряжения зашунтирован последовательной цепью, состоящей из второй обмотки дросселя и диода (1). Данное устройство не может обеспечить гарантированного поджига, т.к неспособно развить достаточную мощность в разряднике. Для повышения мощности искры необходимо либо задать большой ток через транзистор, что может привести к выходу его из строя, либо увеличить индуктивность накопительного дросселя, что так же приведет к снижению надежности.
Наиболее близким к данной полезной модели является устройство зажигания топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее накопительный трансформатор, первичная обмотка которого через силовую цепь транзистора подсоединена к источнику постоянного напряжения, а вторичная обмотка соединена с емкостным накопителем энергии, разряжающимся через управляемый ключ по команде зажигания на высоковольтный разрядный трансформатор, соединенный с выводами для получения искры (2). Для обеспечения достаточной надежности работы с гарантированным стабильным поджигом топлива в рабочем цилиндре целесообразно формировать в одном цикле зажигания нескольких последовательных искрообразующих импульсов. Однако известная
схема не может обеспечить данный режим работы, т.к. за один цикл способна сформировать лишь один импульс зажигания (из-за необходимости снижения до нуля напряжения на конденсаторе после каждого его разряда). Кроме того высоковольтный конденсатор, имеющий большую емкость, ненадежен в работе, на нем возможно присутствие остаточных напряжений во время остановки двигателя, что может привести к аварийным ситуациям и сбоям работы.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение надежности работы устройства путем обеспечения гарантированного стабильного зажигания и исключения сбоя работы схемы, а так же повышение ее безопасности.
Технический результат достигается тем, что в устройстве зажигания топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащем накопительный индуктивный элемент, цепь обмотки которого подсоединена через силовую цепь транзистора к выводам источника постоянного напряжения, и управляемый ключ, включенный последовательно в цепь первичной обмотки разрядного трансформатора, выводы вторичной обмотки которого служат для присоединения к искровому разряднику, блок управления (2), накопительный индуктивный элемент выполнен в виде дросселя, параллельно цепи обмотки которого присоединены соответственно введенные тиристор и двуханодный стабилитрон, подключенный так же к выводам цепи первичной обмотки разрядного трансформатора, причем направление проводимости тиристора -встречное относительно направления проводимости транзистора, цепь обмотки дросселя включает в себя датчик тока, соединенный с пороговым узлом, имеющим пороги срабатывания по заданным максимальной и минимальной величинам тока, выход порогового узла подключен к входу блока управления, выполненного обеспечивающим при формировании каждого поджигающего импульса режим накопления энергии в дросселе и следующий за ним режим передачи накопленной энергии в разрядные цепи, причем реализацию первого из которых - путем подачи отпирающего импульса на управляющие цепи тиристора и транзистора с последующим формированием запирающего транзистор импульса по достижении током в цепи обмотки дросселя заданной максимальной величины и отпирающего транзистор импульса - при ее снижении до заданной минимальной величины, а реализацию второго - путем формирования отпирающего управляемый ключ импульса и одновременно с ним либо с задержкой - снятие отпирающего импульса с управляющей
цепи тиристора с одновременной подачей отпирающего транзистор импульса до полного запирания тиристоа и последующим за ней формированием запирающего транзистор импульса.
транзистор импульса.
На чертеже представлена электрическая схема устройства. Устройство содержит накопительный дроссель 1, цепь обмотки которого подсоединена через силовую цепь транзистора 2 к выводам источника постоянного напряжения. Цепь обмотки дросселя 1 включает в себя непосредственно обмотку и датчик тока 3. Датчик тока 3 соединен с пороговым узлом 4, имеющим пороги срабатывания по заданным максимальной и минимальной величинам тока. Пороговый узел может быть выполнен на основе триггерной схемы. Выход порогового узла 4 подключен к входу блока управления 5. Параллельно цепи обмотки дросселя 1 присоединен двуханодный стабилитрон 6, подключенный к выводам цепи первичной обмотки разрядного трансформатора 7, в состав которой входит управляемый ключ 8, который может быть выполнен, например, в виде тристора либо твердотельного реле. Выводы вторичной обмотки разрядного трансформатора 7 служат для присоединения к искровому разряднику. Параллельно цепи обмотки дросселя 1 подключен так же тиристор 9, направление проводимости которого - встречное относительно направления проводимости транзистора 2. Блок управления 5, связанный с цепями управления всех ключевых элементов, выполнен обеспечивающим при формировании каждого поджигающего импульса режим накопления энергии в дросселе и следующий за ним режим передачи накопленной энергии в разрядные цепи, причем реализацию первого из которых - путем подачи отпирающего импульса на управляющие цепи тиристора 9 и транзистора 2 с последующим формированием запирающего транзистор 2 импульса по достижении током в цепи обмотки дросселя 1 заданной максимальной величины и отпирающего транзистор 2 импульса - при ее снижении до заданной минимальной величины, а реализацию второго - путем формирования отпирающего управляемый ключ 8 импульса и одновременно с ним либо с задержкой - снятие отпирающего импульса с управляющей цепи тиристора 9 с одновременной подачей отпирающего транзистор 2 импульса до полного запирания тиристора 9, и последующим за ней формированием запирающего транзистор 2 импульса.
Устройство работает следующим образом.
Процесс зажигания состоит из двух этапов: режима накопления в дросселе 1 энергии, достаточной для осуществления зажигания
топлива, и режима непосредственной ее передачи в разрядные цепи (разрядный трансформатор 7).
При подключении схемы к источнику постоянного напряжения блок-управления 5 подает на цепи управления транзистора 2 и тиристора 9 отпирающий импульс. Ток транзистора 2 и дросселя 1 начинает линейно нарастать до заданной максимальной величины I max, фиксируемой датчиком тока 3, при этом ток через тиристор 9 не протекает. Сигнал с датчика тока 3 поступает на вход порогового узла 4, который при достижении I max в цепи обмотки дросселя 1 дает команду на блок управления 5 к выключению транзистора 2. Напряжение на дросселе 1 меняет полярность и он разряжается через тиристор 9 до напряжения, равного величине падения напряжения на открытом тиристоре 9 (~2 В). Процесс уменьшения тока в цепи обмотки дросселя 1 будет происходить до достижения им заданной минимальной величины, фиксируемой по сигналу с датчика тока 3 пороговым узлом 4, который выдает очередную команду на блок управления к повторному отпиранию транзистора 2. Ток в цепи дросселя 1 и транзистора 2 опять начинает нарастать до заданного максимального значения и процесс повторяется. Из-за постоянной циркуляции тока дроссель 1 будет все время находиться в режиме накопления энергии, достаточной для формирования нескольких последовательных импульсов зажигания в каждом цикле.
В режиме передачи накопленной энергии дросселя 1 в разрядные цепи (при приходе команды на зажигание) блок управления 5 подает отпирающий импульс на управляющую цепь управляемого ключа 8, одновременно с ним либо с задержкой снимает отпирающий импульс с управляющего электрода тиристора 9 и включает транзистор 2 до полного закрытия тиристора 9. Зависимость длительности открытого состояния транзистора 2 от состояния проводимости тиристора 9 можно реализовать путем организации обратной связи по напряжению силовых электродов тиристора 9 с управляющей цепью транзистора. Затем блок управления формирует запирающий транзистор 2 импульс. ЭДС самоиндукции дросселя достигает напряжения стабилизации двуханодного стабилитрона 6, (порядка 400 В), обеспечивающего протекающий через него ток (порядка 5-10 А). Энергию с этим напряжением стабилитрон 6 передает в разрядный трансформатор 7. После прохождения импульса зажигания схема приходит в первоначальное состояние, при котором управляемый ключ 8 закрыт, а транзистор 2 открыт. Для начала формирования очередного импульса зажигания (в этом же цикле или следующем за ним цикле) все процессы повторяются (режим накопления энергии - режим ее отдачи).
Схема накопления энергии дросселем может быть применена для формирования импульсов зажигания в нескольких подключаемых последовательно (соответственно циклам зажигания) идентичных разрядных цепях. Для этого цепи первичных обмоток соответствующих разрядных трансформаторов со своими управляемыми ключами 8 подсоединяют к стабилитрону 6. Введение цепь в работу на формирование в ней импульсов зажигания осуществляют путем включения управляемого ключа, соответствующего этой цепи, при этом управляемые ключи остальных цепей отключены.
Стабилитрон 6 является демпфирующим звеном между источником накопленной электромагнитной энергии (дросселем 1) и ее приемником (разрядными цепями). Ограничение всплесков перенапряжения на дросселе при больших токах позволяет накопить в нем большую энергию и увеличить индуктивность. Это дает возможность сформировать за один цикл зажигания несколько последовательных поджигающих импульсов через короткие промежутки времени (≈20 мк Сек.) для обеспечения гарантированного зажигания.
Обеспечение режима постоянного накопления энергии в дросселе 1 и готовности к работе на поджиг с помощью тиристора 9 с соответствующими узлами обратной связи по току (датчиком тока 3 и пороговым узлом 4) гарантирует высокую надежность срабатывания схемы и стабильный поджиг. Выполнение источника накопления и передачи энергии на одном индуктивном элементе (дросселе) гарантирует безопасность работы устройства.
Таким образом совокупность введенных существенных признаков обеспечивает достижение заданного технического результата.
Повышенная надежность работы схемы позволила ей быть наиболее предпочтительной при проектировании устройств зажигания топлива двигателей внутреннего сгорания, применяемых в различных транспортных средствах.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
Jp 64-053061, F 3/4, 1989 г.
RU 919604, F 3/08, 1974 г.