СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02P3/55 

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

Известна система зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая источник постоянного тока, катушку зажигания, датчик углового положения коленчатого вала, транзисторный коммутатор, электронный блок формирования сигнала управления коммутатором и датчик тока в первичной цепи катушки зажигания [1]
Эта система не позволяет изменять угол опережения зажигания в зависимости от таких параметров, как температура окружающей среды, давление, влажность и т.п. Кроме того, для управления электронным блоком использован датчик углового положения коленчатого вала, выполненный в виде генератора переменного тока, что ограничивает возможность использования системы на различных двигателях.

Наиболее близкой к заявленной и принятой в качестве прототипа является система зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена к источнику постоянного тока через полупроводниковый коммутатор, микропроцессорный блок, выход которого подключен к входу коммутатора через транзисторный усилитель, источник питания микропроцессорного блока, устройство контроля тока с датчиком тока, включенным в цепь первичной обмотки катушки зажигания, и первым компаратором, выход которого подключен к одному входу микропроцессорного блока, и датчик углового положения коленчатого вала двигателя, подключенный к другому входу микропроцессорного блока [2]
Такая система не содержит средств, предотвращающих длительный разряд источника тока на первичную обмотку катушки зажигания в случае выхода из строя микропроцессорного блока. Кроме того, она не позволяет защитить первичную цепь катушки зажигания от нагрузки по току.

Изобретение позволяет устранить указанные недостатки путем принудительного запирания коммутатора в случае, если микропроцессорный блок длительное время выдает сигнал на замыкание цепи первичной обмотки катушки зажигания. Кроме того, изобретение позволяет ограничить величину тока, протекающего через первичную обмотку катушки.

Указанный технический результат достигается тем, что система зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена к источнику постоянного тока через полупроводниковый коммутатор, микропроцессорный блок, выход которого подключен к входу полупроводникового коммутатора через транзисторный усилитель, источник питания микропроцессорного блока, устройство контроля тока с датчиком тока, включенным в цепь первичной обмотки катушки зажигания, и первым компаратором, выход которого подключен к одному входу микропроцессорного блока, и датчики параметров работы двигателя, подключенные к соответсвующим входам микропроцессорного блока, снабжена блоком защиты, содержащим подключенное к источнику постоянного тока или к источнику питания микропроцессорного блока, интегрирующее звено с времязадающим конденсатором, разделительными диодами, один из которых включен между входом транзисторного усилителя и выходом микропроцессорного блока, а другой между входом транзисторного усилителя и выходом интегрирующего звена, и ключевым элементом для разряда времязадающего конденсатора, включенным параллельно обкладкам последнего и имеющим вход управления, соединенный с выходом микропроцессорного блока.

Устройство контроля тока может быть снабжено вторым компаратором, выход которого подключен к входу полупроводникового коммутатора, а датчик тока выполнен в виде делителя напряжения, к средней точке которого подключен измерительный вход первого компаратора, а к крайней точке измерительный вход второго компаратора. При этом делитель напряжения может быть выполнен из двух резисторов равного номинала.

На чертеже представлена электрическая схема системы зажигания.

Система зажигания содержит источник питания постоянного тока, выполненный в виде аккумуляторной батареи 1, катушку 2 зажигания, первичная обмотка которой подключена к аккумуляторной батарее 1 через полупроводниковый коммутатор 3, микропроцессорный блок 4, выход которого подключен к входу коммутатора 3 через транзисторный усилитель 5, стабилизированный источник 6 питания микропроцессорного блока, датчик углового положения коленчатого вала, представляющий собой, например, прерыватель 7 системы зажигания. Устройство 8 контроля тока состоит из датчика 9 тока, представляющего собой делитель напряжения на резисторах 10 и 11, равного номинала, и компараторов 12, 13, первый из которых включен между средней точкой делителя напряжения и микропроцессорным блоком, а второй между крайней точкой делителя напряжения и входом коммутатора 3. К входам микропроцессорного блока 4 подключены также датчики 14, 15 и 16 параметров двигателя, а именно температуры, давления и частоты вращения двигателя. Система снабжена блоком 17 защиты, содержащим интегрирующее звено 18, состоящее из конденсатора 19 и pезистора 20, разделительные диоды 21 и 22, один из которых включен между входом транзисторного усилителя 5 и выходом микропроцессорного блока 4, а другой между входом транзисторного усилителя 5 и выходом интегрирующего звена 18. К конденсатору 19 подключен ключевой элемент 23, состоящий из транзистора 24, диода 25 и резистора 26. База транзистора 24 через резистор 26 подключена к входу микропроцессорного блока 4. Постоянная времени RS-цепи, состоящей из конденсатора 19 и резистора 20, значительно больше максимально возможного интервала времени между импульсами, поступающими с микропроцессорного блока во время работы двигателя. Между аккумуляторной батареей 1 и катушкой зажигания 2 включен контакт 27 замка зажигания. Коммутатор 3 состоит из транзисторов 28-30.

Система работает следующим образом.

При накоплении энергии в катушке зажигания контакт прерывателя 7 замкнут и микропроцессорный блок выдает нулевой сигнал. Транзисторы 5 и 24 при этом закрыты, а транзисторы 28-30 открыты. Конденсатор 19 интегрирующего звена 18 заряжается.

Однако, так как постоянная времени цепи, состоящей из резистора 20 и конденсатор 19, значительно больше длительности периода накопления энергии, напряжение, появляющееся на обкладках конденсатора 19, недостаточно для отпирания транзистора 5.

После размыкания контакта прерывателя 7 микропроцессорный блок выдает команду на искрообразование и на его выходе появляется единичный сигнал. Транзисторы 24 и 5 при этом открываются, а транзисторы 28, 29 и 30 закрываются и во вторичной обмотке катушки 2 зажигания индуктируется импульс высокого напряжения. Конденсатор 19 при этом разряжается через диод 25 и транзистор 24.

Микропроцессорный блок 4 обрабатывает сигналы датчиков 8, 14 16 и задает требуемую длительность накопления энергии в катушке зажигания и оптимальный для данного режима работы двигателя угол опережения зажигания.

Компаратор 12 срабатывает в момент, когда ток в первичной обмотке катушки зажигания достигает заданной величины, и выдает сигнал в микропроцессорный блок 4, который корректирует время накопления энергии в следующем цикле работы схемы. Если ток через первичную обмотку катушки 2 превышает максимально допустимую величину, срабатывает компаратор 13 и транзисторы 28, 29 и 30 закрываются.

Если микропроцессорный блок 4 выйдет из строя и на его выходе длительное время будет нулевой сигнал, конденсатор 19 заряжается до напряжения, необходимого для отпирания транзистора 5. Причем процесс отпирания транзистора 5 протекает плавно. Следовательно, транзисторы 28-30 плавно запираются и энергия, накопленная в катушке зажигания, частично выделяется в виде тепла на выходном транзисторе 30. При этом величина импульса напряжения, возникающего во вторичной обмотке катушки, недостаточна для искрообразования. После заряда конденсатора 19 и перехода транзистора 5 из активного режима в режим насыщения транзисторы 28-30 закрываются.

Использование: в системах зажигания для двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит источник 1 постоянного тока, катушку 2 зажигания, полупроводниковый коммутатор 3, микропроцессорный блок 4, транзисторный усилитель 5, стабилизированный источник 6 питания, прерыватель 7, устройство контроля тока 8 13, N датчиков 14 16 параметров двигателя, блок 17 защиты, интегрирующее звено 18, два разделительных 21,22 диода, ключевой элемент 23, ключ 27 замка зажигания. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена к источнику постоянного тока через полупроводниковый коммутатор, микропроцессорный блок, выход которого подключен к входу полупроводникового коммутара через транзисторный усилитель, источник питания микропроцессорного блока, устройство контроля тока с датчиком тока, включенным в цепь первичной обмотки катушки зажигания, и первым компаратором, выход которого подключен к одному входу микропроцессорного блока, и датчики параметров двигателя, подключенные к соответствующим входам микропроцессорного блока, отличающаяся тем, что она снабжена блоком защиты, содержащим подключенное к источнику постоянного тока или к источнику питания микропроцессорного блока интегрирующее звено с времязадающим конденсатором, разделительные диоды, один из которых включен между входом транзисторного усилителя и выходом микропроцессорного блока, а другой между входом транзисторного усилителя и выходом интегрирующего звена, и ключевой элемент для разряда времязадающего конденсатора, включенный параллельно обкладкам последнего и имеющий вход управления, соединенный с выходом микропроцессорного блока. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство контроля тока снабжено вторым конденсатором, выход которого подключен к входу полупроводникового коммутатора, а датчик тока выполнен в виде делителя напряжения, к средней точке которого подключен измерительный вход первого компаратора, а к крайней точке измерительный вход второго компаратора. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что делитель напряжения может быть выполнен из двух резисторов равного номинала.