система зажигания для двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая преобразователь постоянного напряжения, первый вход которого подключен к положительной шине постоянного напряжения, а второй соединен с отрицательной шиной, выход преобразователя соединен с накопительным конденсатором через выпрямительный диод, а катушка зажигания, соединенная через контакты прерывателя с отрицательной шиной питания, подключена параллельно накопительному конденсатору, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, схема управления, управляемый напряжением делитель напряжения, триггер Шмидта, мультивибратор, схема И-НЕ, ключ и коммутируемая катушка индуктивности, причем датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя соединен с входом схемы управления, выход которой подключен к входу управления делителя напряжения, один вывод которого подключен к накопительному конденсатору и катоду выпрямительного диода, второй вывод делителя напряжения соединен с отрицательной шиной питания, выход делителя соединен с входом триггера Шмидта, выход которого подключен к первому входу схемы И-НЕ, а выход автоколебательного мультивибратора - к второму входу схемы И-НЕ, выход схемы И-НЕ подключен к входу управления ключом, один выход которого соединен с коммутируемой катушкой индуктивности и анодом выпрямительного диода, а второй вывод ключа - с отрицательной шиной питания, второй вывод коммутируемой катушки подключен к положительной шине питания.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области электрооборудования автомобильной техники и предназначено для улучшения условий пуска и работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

В известных системах зажигания с накоплением энергии и индуктивности ток разрыва, определяющий величину вторичного напряжения, зависит от напряжения аккумуляторной батареи и частоты вращения коленчатого вала двигателя, что ухудшает условия воспламенения рабочей смеси и затрудняет пуск при прокручивании двигателя стартером и на высоких оборотах вращения коленчатого вала.

Известны системы зажигания [1,4] с регулируемым временем накопления, адаптированные к напряжению аккумуляторной батареи, а также микропроцессорные [2] системы зажигания, работающие, например, на регулировании момента зажигания по границе детонации ДВС. Недостатками таких систем является сложность электрической схемы и, соответственно, более низкая надежность работы.

Наиболее близким по технической сущности является устройство [3], стабилизирующее напряжение на системе зажигания автомобиля. Однако стабилизаторы напряжения, в том числе импульсные [4], хорошо известны из литературы. Напряжение на системе зажигания автомобиля не должно оставаться неизменным, в частности при пуске, на высоких оборотах коленчатого вала и при разгоне вторичное напряжение и соответственно ток разрыва первичной цепи должен быть больше. Этого можно добиться увеличением напряжения на системе зажигания при работе ДВС в этих режимах.

Настоящее изобретение направлено на улучшение условий воспламенения рабочей смеси.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в схему стабилизации напряжения дополнительно введены датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, схема управления, управляемый напряжением делитель напряжения, триггер Шмидта, мультивибратор, схема И-НЕ, ключ и коммутируемая катушка индуктивности. Датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя соединен с входом схем управления, выход которой подключен ко входу управления делителя напряжения, один вывод которого подключен к накопительному конденсатору и выпрямительному диоду, второй вывод делителя напряжения соединен с отрицательной шиной питания. Выход делителя напряжения соединен с входом триггера Шмидта, выход которого подключен к первому входу схемы И-НЕ, а выход мультивибратора ко второму входу схемы И-НЕ. Выход схемы И-НЕ подключен к входу управления ключом, один выход которого соединен с коммутируемой катушкой индуктивности и анодом выпрямительного диода, а второй вывод ключа - с отрицательной шиной питания, второй вывод коммутируемой катушки подключен к положительной шине питания.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая система зажигания для ДВС отличается наличием новых элементов: датчика частоты вращения коленчатого вала, схемы управления управляемого напряжением делителя напряжения, триггера Шмидта, мультивибратора, ключа, коммутирующей катушки индуктивности, а также связями между ними.

Таким образом, заявляемая система зажигания соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что предлагаемая система зажигания позволяет регулировать напряжение в классической системе зажигания в зависимости от режима работы ДВС, что позволяет улучшить условия воспламенения рабочей смеси на всех режимах работы двигателя.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена функциональная схема системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания.

Система зажигания состоит из преобразователя постоянного напряжения 13, датчика 1 частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, схемы 2 управления, управляемого напряжением двигателя 3 напряжения, триггера 4 Шмидта, мультивибратора 5, схемы И-НЕ 6, ключа 7, коммутируемой катушки индуктивности 8, выпрямительного диода 9, накопительного конденсатора 10, а также катушки зажигания 11 и прерывателя 12, при этом первый вход преобразователя 13 подключен к положительной шине постоянного напряжения, второй - к отрицательной шине, а его выход соединен с накопительным конденсатором 10 через выпрямительный диод 9. Катушка зажигания 11 соединена через контакты прерывателя 12 с отрицательной шиной питания и подключена параллельно накопительному конденсатору 10.

Датчик 1 частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания соединен со входом схемы 2 управления, выход которой подключен ко входу управления делителя 3 напряжения, один выход которого подключен к накопительному конденсатору 10 и катоду выпрямительного диода 9. Второй вывод делителя 3 напряжения соединен с отрицательной шиной источника питания. Выход делителя 3 напряжения соединен с входом триггера 4 Шмидта, выход которого подключен к первому входу схемы И-НЕ 6. Выход автоколебательного мультивибратора 5 соединен со вторым входом схемы И-НЕ 6, выход схем И-НЕ 6 подключен к входу управления ключом 7, один выход которого соединен с коммутируемой катушкой индуктивности 8 и анодом выпрямительного диода 9, а второй вывод ключа - с отрицательной шиной питания. Второй вывод катушки индуктивности 8 подключен к положительной шине.

Система работает следующим образом. Сигнал, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, с датчика 1 поступает на схему 2 управления, выходное напряжение которой, поступая на делитель 3 напряжения, формирует необходимую зависимость тока разрыва первичной цепи катушки зажигания 11 от частоты вращения коленчатого вала ДВС. Выходное напряжение делителя 3 поступает на вход триггера 4 Шмидта, выходной сигнал которого поступает на первый вход схемы И-НЕ 6. На второй вход схемы И-НЕ 6 поступает сигнал с выхода автоколебательного мультивибратора 5. На выходе схемы И-НЕ 6 импульсы, управляющие работой ключа, появляются только в случае, когда напряжение на входе триггера 4 меньше порогового напряжения триггера.

Напряжение И на выходе делителя 3 рассчитывается по формуле:



где U₃ - напряжение на системе зажигания 11;

R₁и R₂ - сопротивления делителя 3 напряжения.

Из соотношения (1) видно, что, уменьшая коэффициент деления делителя 3 напряжения, можно установить напряжение U больше либо меньше порогового напряжения триггера 4 Шмидта.

В случае, когда напряжение меньше порогового напряжения триггера 4 Шмидта, на выходе схемы И-НЕ 6 появляются импульсы, проходящие от мультивибратора 5, поступающие на вход управления ключа 7. При замыкании ключа 7 коммутируемая катушка индуктивности 8 заряжается от аккумуляторной батареи через время, равное длительности импульса заряда индуктивности 8, ключ 7 закрывается и энергия, запасенная в индуктивности 8 через выпрямительный диод 9, подзаряжает конденсатор 10. Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 10, равное напряжению на первичной цепи катушки зажигания 11, не станет достаточным для того, чтобы напряжение стало больше порогового напряжение триггера 4 Шмидта. В этом случае импульсы на управляющий вход ключа 7 со схемы И-НЕ не поступают, и подзаряд накопительного конденсатора 10 прекращается.

Следовательно, напряжение на системе катушки зажигания 11 может быть определено из выражения



очевидно, что, изменяя сопротивление R₂(либо R₁), можно реализовать любую зависимость U₃ от режима работы ДВС.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать ток разрыва первичной цепи катушки зажигания, что стабилизирует энергию искрового разряда на электродах свечи зажигания и позволяет улучшить условия воспламенения рабочей смеси на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент России F 02 P 3/04 2002974 C1, 1993.

2. Патент России F 02 P 5/145 1733673 A1, 1992.

3. Патент России F 02 P 3/04 1838664, 1993 (прототип).

4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника, - М.: Мир, 1982.