ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности к бесконтакным системам зажигания, работающим в комплекте с магнитоэлектрическими датчиками положения вала двигателя внутреннего сгорания.

Известна электронная система зажигания, описанная в авторском свидетельстве 1273630, МПК F 02 Р 3/04, публ. 30.11.1986 г., содержащая два интегратора, два блока сравнения и формирования импульса открывания силового ключа, силовой ключ и блок коррекции. Формирование импульса открывания силового ключа происходит в момент равенства напряжения на интеграторах, первый из которых заряжается, начиная с момента искрообразования, происходящего в конце импульса с датчика, а второй - с приходом следующего импульса с датчика положения вала двигателя. Заряд интеграторов происходит с разными постоянными времени. Для коррекции длительности импульса открытого состояния силового ключа в моменты ускорения и изменения скважности импульсов с датчика положения вала двигателя введен дополнительный блок коррекции.

Известна также бесконтактная система зажигания, выбранная в качестве прототипа, описанная в патенте РФ 2002974, МПК F 02 Р 3/04, публ. 15.11.1993 г., где формирование длительности импульса открытого состояния силового ключа происходит посредством запоминания длительности паузы с датчика положения вала двигателя за вычитом сформированной определенной задержки, равной половине времени открытого состояния силового ключа в цифровом коде с последующим обнулением счетчиков до окончания единичного входного импульса с датчика за время, равное удвоенной начальной задержке. Для коррекции длительности импульса открытого состояния силового ключа в момент ускорения вала двигателя имеется блок динамической блокировки. Недостатком данной системы является усложнение конструкции за счет введения блока синхронизации и блока динамической блокировки, а также низкая надежность из-за большого тока потребления по причине ограничения тока силового ключа, так как во время ограничения силовой ключ работает в жестких тепловых и электрических режимах.

В электронной системе зажигания, содержащей магнитоэлектрический датчик положения вала двигателя внутреннего сгорания, блок времени накопления, блок токоограничения и силовой ключ, первый выход которого соединен со входом блока токоограничения, а второй выход подсоединен к первичной обмотке катушки зажигания, введение формирователя полупериодных импульсов, соединение выхода датчика положения вала со входом блока токограничения и входом формирователя полупериодных импульсов, соединение выхода формирователя полупериодных импульсов со входом блока времени накопления и входом блока токоограничения, соединение выхода блока времени накопления и выхода блока токоограничения со входом силового ключа позволяет повысить надежность устройства за счет возможности точного задания необходимой длительности импульса накопления и уменьшения времени ограничения тока силового ключа.

Формирователь полупериодных импульсов содержит два конденсатора, резистор, транзистор и диод, причем первый конденсатор подключен к выходу датчика положения вала, резистор подсоединен к базе транзистора, эмиттер которого соединен со второй шиной источника питания, а коллектор соединен со входом блока времени накопления, второй конденсатор включен параллельно резистору, катод диода подсоединен к точке соединения первого конденсатора, резистора и второго конденсатора, а анод - ко второй шине источника питания.

Заявляемое изобретение не известно из уровня техники, следовательно, оно является новым.

Сравнение заявляемого изобретения с другими техническими решениями не позволило выявить решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения, . что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию изобретательского уровня.

На фиг.1 представлена блок-схема электронной системы зажигания.

На фиг.2 показана принципиальная электрическая схема системы.

На фиг.3 - эпюры (временные диаграммы) на отдельных блоках схемы:
а) выходное напряжение датчика положения вала двигателя внутреннего сгорания 1,
б) напряжение на катоде диода 10,
в) напряжение на конденсаторе 27,
г) напряжение на конденсаторе 29,
д) ток катушки зажигания.

Электронная система зажигания содержит магнитоэлектрический датчик положения вала двигателя внутреннего сгорания 1, формирователь полупериодных импульсов 2, блок времени накопления 3, силовой ключ 4, блок токоограничения 5, выход датчика положения вала 1 соединен со входом формирователя полупериодных импульсов 2, выход которого соединен со входом блока времени накопления 3 и входом блока токоограничения 5, выходы которых соединены со входом силового ключа 4, первый выход которого связан со входом блока токоограничения 5, а второй выход подсоединен к первичной обмотке катушки зажигания (не показана), при этом вход блока токоограничения 5 связан также с выходом датчика положения вала 1.

Формирователь полупериодных импульсов 2 содержит конденсатор 6, подключенный к выходу датчика положения вала 1; резистор 7, подсоединенный к базе транзистора 8, эмиттер которого соединен со второй шиной источника питания, а коллектор - со входом блока времени накопления 3; конденсатор 9, включенный параллельно резистору 7; диод 10, катод которого подсоединен к точке соединения конденсатора 6, резистора 7 и конденсатора 9, а анод - ко второй шине источника питания.

Блок времени накопления 3 содержит транзистор 11, база которого через резистор 12 соединена с выходом формирователя полупериодных импульсов 2, а эмиттер подключен ко второй шине источника питания; транзистор 13, база которого через резистор 14 соединена с точкой соединения резистора 15, подключенного к первой шине источника питания, и цепочки, состоящей из последовательно соединенных диодов 16, 17, 18 и подключенной к коллектору транзистора 11; транзистор 19, база которого через резистор 20 соединена с коллектором транзистора 13, а коллектор через резистор 21 соединен со входом силового ключа 4; цепь, состоящую из последовательно соединенных диода 22 и резистора 23 и включенную между выходом датчика 1 и базой транзистора 24, эмиттер которого подсоединен ко второй шине источника питания и базоэмиттерный переход которого зашунтирован резистором 25, а коллектор через резистор 26 соединен с точкой соединения эмиттера транзистора 13 и конденсатора 27, параллельно которому подключен стабилитрон 28; конденсатор 29, включенный между входом резистора 14 и второй шиной источника питания; резистор 30, включенный между первой шиной источника питания и выходом формирователя полупериодных импульсов 2; конденсатор 31, включенный между шинами источника питания; цепь, состоящую из последовательно соединенных диода 32 и резистора 33 и включенную между выходом формирователя полупериодных импульсов 2 и эмиттером транзистора 13; диод 34, включенный между эмиттером транзистора 13 и вторым выходом силового ключа 4; цепь, состоящую из последовательно соединенных диода 35 и резистора 36, вход которой подключен к выходу формирователя полупериодных импульсов 2; цепь, состоящую из последовательно соединенных диода 37 и резистора 38, вход которой подключен к выходу датчика положения вала 1; конденсатор 39, включенный между входом силового ключа 4 и второй шиной источника питания.

Силовой ключ 4 содержит входной транзистор 40, эмиттер которого соединен с базой выходного транзистора 41, а коллектор через резистор 42 подключен к первой шине источника питания, причем в коллекторную цепь выходного транзистора 41 подключается первичная обмотка катушки зажигания (не показана).

Блок токоограничения 5 содержит транзистор 43, коллектор которого соединен со входом силового ключа 4, эмиттер подключен ко второй шине источника питания, а база соединена с точкой соединения резисторов 36 и 38; диод 44, включенный между базой транзистора 43 и эмиттером выходного транзистора 41; резистор 45, включенный между эмиттером выходного транзистора 41 и второй шиной источника питания.

Устройство работает следующим образом. Транзистор 8 после ухода положительного импульса с датчика положения вала 1 (эпюра 1) закрывается, а транзистор 11 открывается. Транзистор 43, будучи открытым положительным импульсом с датчика положения вала 1, остается открытым базовым током по цепи резистор 30 - диод 35 - резистор 36, транзистор 24 закрывается. Транзистор 11 блокирует заряд конденсатора 29. Напряжение на конденсаторе 29 остается равным сумме напряжений на диодах 16, 17, 18 и транзисторе 11. После закрывания транзистора 24 начинается заряд конденсатора 27 (эпюра 3) по цепи резистор 30 - диод 32 - резистор 33. Отрицательный импульс с датчика положения вала 1 заряжает конденсатор 6 через диод 10, который после ухода отрицательного импульса с датчика положения вала 1 начинает разряжаться через резистор 7, конденсатор 9 и базоэмиттерный переход транзистора 8, открывая последний. Емкости конденсаторов 6 и 9 и сопротивление резистора 7 подобраны таким образом, чтобы конденсатор 6 не разряжался в промежутке времени от отрицательного до положительного импульсов с датчика положения вала 1 (эпюра 2). После открывания транзистора 8 транзисторы 11 и 43 закрываются и конденсатор 29 начинает заряжаться через резистор 15 (эпюра 4), а заряд конденсатора 27 блокируется открытым транзистором 8. Напряжение на конденсаторе 27 сохраняется. При достижении на конденсаторе 29 напряжения на 0,6 В больше, чем напряжение на конденсаторе 27, транзистор 13 открывается, соответственно открываются транзисторы 19, 40, 41, через катушку зажигания начинает нарастать ток. Передним фронтом положительного импульса с датчика положения вала 1 транзистор 43 открывается, соответственно закрывая транзисторы 40 и 41, ток через катушку зажигания прекращается (эпюра 5). Во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется импульс высокого напряжения.

Постоянные времени конденсаторов 27 и 29 подобраны одинаковыми с условием, чтобы при самых низких оборотах вращения вала работающего двигателя за полпериода прихода положительных импульсов с датчика положения вала 1 конденсаторы 27 и 29 не заряжались до напряжения питания. Стабилитрон 28 ограничивает заряд конденсатора 27 и позволяет увеличить длительность импульсов накопления энергии в катушке зажигания при запуске двигателя. Диод 44 и резистор 45 вместе с транзистором 43 ограничивают уровень тока через катушку зажигания (транзистор 41) на определенном заданном уровне. Диод 34 позволяет формировать резкий передний фронт импульсов управления силовым ключом. Транзистор 24 разряжает конденсатор 27 положительными импульсами с датчика положения вала 1. Диоды 16, 17, 18 определяют уровень постоянной составляющей напряжения на конденсаторе 29, что позволяет открыть транзистор 13 при высоких оборотах двигателя, обеспечивая неравенство U29-U27>0,6 В, где U29 - напряжение на конденсаторе 29, U27 - напряжение на конденсаторе 27.

Диоды 16, 17, 18 определяют длительность импульсов накопления, их количество зависит от применяемой катушки зажигания и величины максимального тока через катушку зажигания.

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности к бесконтактным системам зажигания, работающим в комплекте с магнитоэлектрическими датчиками положения вала двигателя внутреннего сгорания. Электронная система зажигания содержит магнитоэлектрический датчик положения вала двигателя внутреннего сгорания, блок времени накопления, блок токоограничения и силовой ключ, первый выход которого соединен с входом блока токоограничения, а второй выход подсоединен к первичной обмотке катушки зажигания. В систему дополнительно введен формирователь полупериодных импульсов, причем выход датчика положения вала соединен с входом блока токоограничения и входом формирователя полупериодных импульсов, выход формирователя полупериодных импульсов соединен с входом блока времени накопления и входом блока токоограничения, выход блока времени накопления и выход блока токоограничения соединен с входом силового ключа. Техническим результатом является повышение надежности устройства за счет возможности точного задания необходимой длительности импульса накопления и уменьшения времени ограничения тока силового ключа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электронная система зажигания, содержащая датчик положения вала двигателя внутреннего сгорания, блок времени накопления, блок токоограничения и силовой ключ, первый выход которого соединен со входом блока токоограничения, а второй выход подсоединен к первичной обмотке катушки зажигания, отличающаяся тем, что введен формирователь полупериодных импульсов, причем выход датчика положения вала соединен со входом блока токоограничения и входом формирователя полупериодных импульсов, выход которого соединен со входом блока времени накопления и входом блока токоограничения, выходы которых соединены со входом силового ключа. 2. Электронная система зажигания по п.1, отличающаяся тем, что формирователь полупериодных импульсов содержит два конденсатора, резистор, транзистор и диод, причем первый конденсатор подключен к выходу датчика положения вала, резистор подсоединен к базе транзистора, эмиттер которого соединен со второй шиной источника питания, а коллектор соединен со входом блока времени накопления, второй конденсатор включен параллельно резистору, катод диода подсоединен к точке соединения первого конденсатора, резистора и второго конденсатора, а анод соединен со второй шиной источника питания.