Формирователь импульсов управления электронной системой зажигания Советский патент 1991 года по МПК F02P5/04 

со

к|

СО

о 4

10

Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано, в частности, для автоматического управления накоплением энергии в катушках электронных систем зажигания двигателей внутреннего сгорания ,

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования угла опережения зажигания в области низких оборотов вала двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.1 приведена электрическая функциональная схема формирователя импульсов управления электронной сие- if темой зажигания; на фиг.2 - временная диаграмма сигналов на входах-вькодах блоков формирователя для случая переключения двигателя из режима низких оборотов в режим высоких оборотов; на фиг.З - временная диаграмма сигналов на входах-выходах блоков формирователя для случая переключения двигателя Из режима высоких оборотов в режим, низких оборотов; на фиг.А - электрическая функциональная схема электронной cиcтe €ы зажигания с формирователем импульсов управления.

Формирователь импульсов управления

13730472

ход - с вторым входом элемента И.ПИ 16, мультиплексор 18, управляющий вход которого соединен с неинвертирующим выходом триггера 15 и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 17, первый и второй информационные входы соединены соответственно с входными шинами 10 и 11, а выходы - с второй группой входов компаратора 6, при этом входная шина 12 соединена с вторым R-BXO- дом триггера 5, вторым R-входом триггера 13, R-входом триггера 15 и вторым R-входом счетчика А.

Электронная система зажигания с формирователем 19 импульсов управления содержит датчик 20 начала отсчета и датчик 21 угловых импульсов, свят эанные с валом 22 двигателя и подключенные к входам блока 23 вьтисления угла опережения зажигания, блоки 24 и 25 программного задания констант

20

Z , и Z соответственно, выходы которых соединены с шинами 10 и 11 соот- 25 ветственно, компаратор 26, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения (на фиг.4 обозна- ,чен Ut,n 1 , . второй вход подключен к точке соединения эмиттера транзисто- электронной системой зажигания содер- 30 ра 27 с резистором 28, а выход - к жит мультиплексор 1, перв: й информа- пмне 9, катушку 29 зажигания, первичная обмотка которой включена между источником питания (на фиг.4 обозначен и) и коллектором транзистора 27, 35 база которого соединена с выходом формирователя 19, причем первый, второй и третий выходы блока 23 соединены с шинами 8, 7 и 12 соответственно, а датчик 21 соединен с шиной 2. 40 На фиг.2, 3 введены следующие обозначения: а- сигнал начальной установки, передаваемый по шине 12; б - сигнал о низкооборотном или высокооборотном режиме работы двигателя, 45 передаваемый по шине 8; в - сигнал на выходе триггера 15;.г - сигнал, передаваемый по шине 7; д - сигнал на выходе переноса счетчика 14; е - сигнал, соответствующий числу Z на выходах счетчика 4;.ж - сигнал на выходе формирователя (выход триггера 5); 3 - сигнал с выхода компаратора 26, передаваемый по шине 9

Формирователь импульсов управления ИЛИ 16, первый вход которого соединен gc электронной системой зажигания рабо- с входной шиной 9, выход - с V-входом тает следующим образом, счетчика 4, 3JleMeHT ИЛИ-НЕ 17, первый вход которого соединен с неинверционный вход которого-соединен с первой входной шиной 2 и входом умножителя 3 частоты, выход которого соединен- с вторым информационным входом мультиплексора 1, вьлсод которого соединен с С-входом счетчика 4, триггер

5,неинвертирующий выход которого, соединенный с управляющим входом мультиплексора 1, является выходом устройства, компаратор 6, входные шины 7 - 12 соответственно, триггер 13, S-вход которого соединен с входной шиной 7, счетчик 14, R-вход которого соединен с иеинвертирующим выходом второго триггера 13, первый R-вход которого соединен с выходом переноса счетчика 14 и первым R-входом триггера 5, триггер 15, D-вход которого соединен с входной шиной 8, а С-вход - с S-входом триггера 5, первым R-входом счетчика 4 и выходом компаратора

6,первая группа входов которого соединена с выходами счетчика 4, элемент

50

Формирователь имеет два режима работы: в диапазоне низких оборотов и в диапазоне высоких оборотов вала

тирующим выходом триггера 13, а выФормирователь импульсов управления электронной системой зажигания рабо- тает следующим образом,

Формирователь имеет два режима работы: в диапазоне низких оборотов и в диапазоне высоких оборотов вала

двигателя. Режим работы устанавливают путем подачи по шине 8 сигнала низкого или высокого логического уровня. Посредством триггера 15, наО-вход которого поступает этот сигнал, а на С-вход - сигнал с компаратора 6, мо- мент переключения режимов синхронизируется началом формирования переднего фронта выходного импульса формирова- теля на выходе триггера 5 и тем самым исключаются сбои в работе формирователя при переключении режимов его работы. Информация о положении задне

вькоде счетчика Н, по которому снимается сигнал блокировки счета счетчика 4. В режиме работы в диапазоне низких оборотов пала двигателя в качестве onopHoi o используется импульс, подаваемый по шине 7.

Величина максимального числа (константы) Z, накаплинлемого в счетчике 4 за цикл работы формирователя, различна для режимов работы в диапазоне высоких и низких оборотов вала двигателя. Поэтому константы 7.« и Zj, рассчитанные соответственно для каждого

Изобретейие относится к автомо- биль.ной электронике и может быть использовано для автоматического управления накоплением энергии в катушках индуктивности электронных систем зажигания двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования угла опережения зажигания в области низких оборотов вала двигателя внутреннего сгорания. Для достижения этой цели в систему зажигания введены второй 13 и третий 15 триггеры, второй счетчик 14, элемент ИЛИ 16, элемент И-НЕ 17, второй мультиплексор 18. На чертеже также показан мультиплексор 1, входная шина 2, умножитель 3 частоты, счетчик 4, триггер 5, .компаратор 6, входные шины 7-12. Предложенный формирователь импульсов управления электронной системой зажигания имеет два режима: в диапазоне низких оборотов и в диапазоне высоких оборотов вала двигателя. Нужный режим устанавливают путем подачи по шине 8 сигналов низкого или высокого логического уров ня. 4 ил. (Л

го импульса на выходе формиро- из указанных режимов работы, подаются вателя передается в формирователь посредством импульса, подаваемого по шине 7. В режиме работы формирователя в диапазоне низких оборотов вала двигателя обеспечивается возможность 20 Формирователя в диапазоне высоких получения информации с положения зад- оборотов вала двигателя, должна быть него фронта до начала формирования переднего фронта импульса управления. С зтой целью импульс по шине 7 подают с опережением на заданный постоянньгй 25 угол поворота вала двигателя относительно угла, при котором должен формироваться задний фронт выходного импульса формирователя. Этот угол выражается определенным количеством периодов сигнала, передаваемого по шине 2, либо, как в данном конкретном случае, - количеством периодов этого же сигнала удвоенной частоты, получаемого на выходе умножителя 3 частоты. Истинное угловое положение импульса, определяющего положение заднего фронта выходного импульса формирователя, вычисляется в формирователе при помопщ триггера 13 и счет- 40 импульс начальной установки, кото- чика 14. Счетчик 14 предназначен для рый передается по шине 12 на формирователь 19. По импульсу начальной установки формирователь 19 принимает следующее состояние. На выходе триг- с гера 15 устанавливается низкий логический уровень, cooтвcтcтвyю п;v й режина вторую группу входов компаратора 6 через мультиплексор 18 в соответствии с выбранным режимом. Константа Z,, соответствующая режиму работы

равна числу периодов сигнала, подаваемого по шине 2, которое формируется между двумя соседними импульсами сигнала. Подаваемого по шине 7. Константа 7., соответствующая режиму работы формирователя в диапазоне низких оборотов вала двигателя, равна числу периодов сигнала, подаваемого на вход 30 умножителя 3 частоты, на которое импульс, подаваемый по шине 7, сдвинут в сторону опережения относительно истинного положения заднего фронта выходного и пульса формирователя. Коды констант Z, и Z подаются на первую и вторую группы входов мультиплексора 18 соответст.хрнно.

После подачи напряжения питания на третьем выходе блока 23 формирует35

подсчета заданного количества импульсов удвоенной частоты, подаваемых на его С-вход с выхода умножителя 3 частоты, и формирования на выходе переноса импульса, определякяцего положение заднего фронта выходного импульса формирователя. Счетчик 4 совместно с компаратором 6 используется при вычислении положения переднего фронта выходного импульса формирователя с учетом изменения оборотов вала двигателя и положения заднего фронта выходного импульса формирователя. В режиме работы в диапазоне высоких оборотов вала двигателя в качестве опориого импульса, инидаирующего новый цикл работы фо рмирователя, используется импульс, формируемый на

50

55

му работы форм1фователя в диапазоне НИЗК1ГХ оборотов вала двит-атсля. В этом режиме на вторую rpyimy входов компаратора 6 через мультиплексор 18 передается код константы Zj. На первую группу входов компаратора 6 с соответствующих выходов счетчика 4 подается код числа, занесенного в счетчик в результате начальной установки. Поскольку коды на первой и второй группах входов компаратора 6 не равны, на его выходе присутствует низкий логический уровень. На выходе

из указанных режимов работы, подаютс Формирователя в диапазоне высоких оборотов вала двигателя, должна быть импульс начальной установки, кото- рый передается по шине 12 на формирователь 19. По импульсу начальной установки формирователь 19 принимает следующее состояние. На выходе триг- гера 15 устанавливается низкий логический уровень, cooтвcтcтвyю п;v й режина вторую группу входов компаратора 6 через мультиплексор 18 в соответствии с выбранным режимом. Константа Z,, соответствующая режиму работы

из указанных режимов работы, подаются Формирователя в диапазоне высоких оборотов вала двигателя, должна быть импульс начальной установки, кото- рый передается по шине 12 на формирователь 19. По импульсу начальной установки формирователь 19 принимает следующее состояние. На выходе триг- гера 15 устанавливается низкий логический уровень, cooтвcтcтвyю п;v й режиравна числу периодов сигнала, подаваемого по шине 2, которое формируется между двумя соседними импульсами сигнала. Подаваемого по шине 7. Константа 7., соответствующая режиму работы формирователя в диапазоне низких оборотов вала двигателя, равна числу периодов сигнала, подаваемого на вход умножителя 3 частоты, на которое импульс, подаваемый по шине 7, сдвинут в сторону опережения относительно истинного положения заднего фронта выходного и пульса формирователя. Коды констант Z, и Z подаются на первую и вторую группы входов мультиплексора 18 соответст.хрнно.

После подачи напряжения питания на третьем выходе блока 23 формирует

0

5

му работы форм1фователя в диапазоне НИЗК1ГХ оборотов вала двит-атсля. В этом режиме на вторую rpyimy входов компаратора 6 через мультиплексор 18 передается код константы Zj. На первую группу входов компаратора 6 с соответствующих выходов счетчика 4 подается код числа, занесенного в счетчик в результате начальной установки. Поскольку коды на первой и второй группах входов компаратора 6 не равны, на его выходе присутствует низкий логический уровень. На выходе

триггера 13 устаиавлипаетг.я низкий логический уровень, который поступает нар -вход счетчика 1А, блокируя РГО работу, и на первьй вход элемента 17 ИЛИ-НЕ. Поскольку на второй вход элемента ИЛИ-НЕ поступает низкий логический уровень с триггера 15s на его выходе присутствует высокий логический уровень; который черр.з элемент ИЛИ 16 поступает на счетчика 4 и блокирует его работу. На выходе триггера 5 устанавлиаается низкий логический уровень, который поступает на управляющий вход мультиплексора 1, который подключает к С-входу счетчика А шину 2, по которой подаются угловые импульсы от датчика 21. Низкий логический у{ овеиь с формирователя 19 подастся на базу транзистора 27, обеспечипая его закрытое состояние. При этом ток Б первичной цепи катушки зажигания 29 отсутствует, по этой же причине отсутствует падение напряжения на резисторе 28. На выходе компаратора 26 присутствует низкий логический уровень, которьй передается по шинз 9, Г. пврт) вькодэ оаока 3 по шине Г. подается низкмй логический уровень, опред гля ощий режи работы формиропателч 19 в диапазоне низших оборотов вала двигателя. Прп вращении вала двигателя на яькоде датчиков 20 и 21 появляются HMnyj;bCb начала отсчета и угловые имиульсм „оответст- венно. Используя эти имлульсы, блок 23 вьтисляет момент разрыва первичной цепи катушки зажигания и с опережением на заданный угол по отношению к вычисленному значению формирует на BToixjM выходе импyJ7ьc, которым на выходе триггера 13 устанавливается вы- соккй логический уровень, разрешающий работу счетчику 1/i и устанавливающий

1373047

писынаот информацию по D-входу в триггер 15. Сигнал высокого логического уровня на выходе формирователя 19 g отпирает транзистор 27, и через первичную цепь катушки зажигания и резистор начинает протекать электрический ток. Одновременно высокий логический уровень на выходе триггера 5 переклю- 10 чает мультиплексор 1, который подключает к С-вкоду счетчика 4 выход умножителя 3 частоты. Счетчик 4 начинает счет импучьсов удвоенной частоты. По нарастания тока в первичной цепи и, ка:ушки гажигания 29 увеличивается . пчцение напряжения на резнсторе 28, и при равенстве его величине опорного

напряжения Ug на выходе компаратора 20 ус : анавливается высокий логичес20 ;ий уровень, который передается по 11ине 9 на формирователь 19 и блокирует работу счетчика 4, Код, сформированный в счетчике 4, соответствует длительности выходного импульса фор2Ь мирователя 19 и используется в следующем цикле работы последнего. Им- пул1о, формируемый на выходе счетчика 14, устанавливает на выходах триггеров 5 и 13 низкие логические уров30 ни. При этом низкий логический уровень на выходе формирователя запирает тргнзнстор,.разрывая первичную цепь катушки зажигания, и на выходе ком- «laparopa 26 устанавливается низкий

.jr логический уровень. Низкий логический уровень на выходе триггера 13 обнуляет счетчик It и блокирует его работу, устанавливает на выходе элемента ИПИ- НЕ 17 высокий логический уровень,

40 который через элемент ИЛИ 16 по

V-входу продолжает блокировать работу счетчика 4, В этом состоянии формирователь находится до появления на шине 7 импульса, по которому формирователь

на выходе элемента ИЛИ-НЕ, а следова- г продолжает работу, как описано выше, тельно и на выходе элемента ИЛИ, низ- Переключение режима работы форми19

кий логический уровень, раэрешакщий работу счетчика 4. Счетчик 4 начинает счет импульсов частотой f, j а счетчик 14 - счет импульсов частотой fj . Счетчик 4 считает имлульсы до тех пор, пока на его выходе не сформируется код числа, рапного константе Zj. В этом случае на выходе компаратора 6 устанавливается- высокий логический уровень, который сбрасывает в нулевое состояние счетчик 4, устанавливает на выходе триггера 5 высокий логический уровень и фронтом за50

55

рователя 19 с диапазона иизких на диапазон высоких оборотов вала двигателя осуществляется путем подачи по птне. 8 сигнала высокого уровня с первого выхода блока 23. Положительным фронтом сигнала с компаратора 6 на выходе триггера 15 устанавливается высокий уровень, запрещающий блокировку счетчика 4 сигналом с. триггера 13 и подключа1сар1й к второй группе входов компаратора 6 через мультиплексор 13 код константы Z, , Блокировка гчетчика 4 в этом режиме происхонапряжения Ug на выходе компаратора 20 ус : анавливается высокий логичес ;ий уровень, который передается по 11ине 9 на формирователь 19 и блокирует работу счетчика 4, Код, сформированный в счетчике 4, соответствует длительности выходного импульса формирователя 19 и используется в следующем цикле работы последнего. Им- пул1о, формируемый на выходе счетчика 14, устанавливает на выходах триггеров 5 и 13 низкие логические уровни. При этом низкий логический уровень на выходе формирователя запирает тргнзнстор,.разрывая первичную цепь катушки зажигания, и на выходе ком- «laparopa 26 устанавливается низкий

логический уровень. Низкий логический уровень на выходе триггера 13 обнуляет счетчик It и блокирует его работу, устанавливает на выходе элемента ИПИ- НЕ 17 высокий логический уровень,

который через элемент ИЛИ 16 по

V-входу продолжает блокировать работу счетчика 4, В этом состоянии формирователь находится до появления на шине 7 импульса, по которому формирователь

19

0

5

рователя 19 с диапазона иизких на диапазон высоких оборотов вала двигателя осуществляется путем подачи по птне. 8 сигнала высокого уровня с первого выхода блока 23. Положительным фронтом сигнала с компаратора 6 на выходе триггера 15 устанавливается высокий уровень, запрещающий блокировку счетчика 4 сигналом с. триггера 13 и подключа1сар1й к второй группе входов компаратора 6 через мультиплексор 13 код константы Z, , Блокировка гчетчика 4 в этом режиме происходит только по шине 9. В остальном работа формирователя в режиме высоких оборотов вала двигателя аналогична описанной для режима низких оборотов.

Формула изобретения

Формирователь импульсов управления электронной системой зажигания, со- держащий первый мультиплексор, перрип информационный вход которого соединеу с первой входной шиной и входом умножителя частоты, выход которого соедис неинвертирунядим выходом второго триггера, первьсй R-вход которого соединен с выходом переноса второго счетчика и первым R-входом первого триггера, тр етий триггер, D-вход которого соединен с третьей входной шиной, а С-вход - с S-входом первого триггера, первым R-входом первого счетчика и выходом компаратора, первая группа входов которого соединена с выходами первого счетчика, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с четвертой входной шиной, а выход - с V-входом -первого счетчика, элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с неинвертирующим выходом второго триггера, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, второй мультиплексор.

нен с вторым информационным входом 15 первого мультиплексора, выход которого соединен с С-входом первого счетчика, первый триггер, неинвертирующий выход которого, соединенный с управляющим входом первого мультиплексора, 20 управляющий вход которого соединен с является выходом устройства, компар а- неинвертирующим выходом третьего триггера и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй информационные входы соединены соответственно с пятой и 25 шестой входными пшнами, а выходы - с второй группой входов компаратора, при этом седьмая входная шина соединена с вторым R-входом первого триггера, вторым R-входом второго тригге- соединен с второй входной шиной, вто- ЗО ра, R-входом третьего триггера и второй счетчик, R-вход которого соединен рым R-входом первого счетчика.

тор, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую входные шины, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования угла опережения зажигания в области низких оборотов вала двигателя внутреннего сгорания, в него введены второй триггер, S-вход которого

с неинвертирунядим выходом второго триггера, первьсй R-вход которого соединен с выходом переноса второго счетчика и первым R-входом первого триггера, тр етий триггер, D-вход которого соединен с третьей входной шиной, а С-вход - с S-входом первого триггера, первым R-входом первого счетчика и выходом компаратора, первая группа входов которого соединена с выходами первого счетчика, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с четвертой входной шиной, а выход - с V-входом -первого счетчика, элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с неинвертирующим выходом второго триггера, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, второй мультиплексор.

управляющий вход которого соединен с неинвертирующим выходом третьего триггера и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй информационные входы соединены соответственно с пятой и шестой входными пшнами, а выходы - второй группой входов компаратора, ри этом седьмая входная шина соедиена с вторым R-входом первого тригера, вторым R-входом второго тригге- а, R-входом третьего триггера и втоым R-входом первого счетчика.

cpui.Z

Фиг.

-Z/

--z/

ill

CM

;

XV

|C

vl/

N

I

T

N

&