Тиристорная система зажигания Советский патент 1992 года по МПК F02P3/00 

Изобретение относится к тиристорно-, конденсаторным системам зажигания с непрерывным накоплением энергии для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах и .стационарных энергетических установках с любыми типами катушек зажигания и датчиков момента зажигания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет введения функций октан-корректора с плавным изменением времени задержки момента зажигания, многократного искрообразования с коррекцией числа искр в зависимости от оборотов двигателя, аварийного режима с непрерывным искрообразованием, а также повышение надежности противоугонного устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема системы зажигания; на фиг. 2 - эпюры напряжений, .поясняющих работу системы.

Система зажигания имеет первый 1, второй 2 и третий 3 входы блока 4 согласования.

в который входят резисторы 5, 6, инвертор .7, конденсаторы 8, 9, резисторы 10, 11, 12, RS- л-риггер 13, резистор 14 и конденсатор 15, блок 16 функций, в который входят резистор 17, диод 18, конденсатор 19, выключатель 20, диод 21, резистор 22, регулируемый резистор 23, диоды 24 и 25, конденсатор 26, диод 27, пороговое устройство 28, элемент И-НЕ 29, резистор 30, элемент И-НЕ 31 и конденсатор 32, формирователь 33 импульсов, ,в. который входят резисторы 34 и 35, транзистор 36, конденсатор 37, резистор 38, диод 39, транзистор 40 и резистор 41, преобразователь 42 постоянного напряжения в постоянное, электронный ключ 43, накопительный конденсатор 44 и катушку 45 зажигания. Пороговое устройство 28 содержит переключатель 46, элемент Й-НЕ 47 и инвертор 48.

Система зажигания работает следующим образом.

На один из входов 1, 2,-3 блока 4 согласования подается сигнал от датчика момента зажигания. Формы сигналов трех наиболее распространенных датчиков: механического , f

/ at w

00 О

прерывателя (вход 1), индуктивного датчика (вход 2) или датчика Холла (вход 3) показаны соответственно на фиг. 2 а, б, в. Назначением блока согласования является форми рование в момент зажигания сигнала прямоугольной формы со строго определенной скважностью, которая не зависит от формы и длительности входных сигналов. Эта задача решается с помощью RS-триггера 13, на S-вход которого подаются дифференцированный цепочкой RIOC9 сигнал прерывателя и дифференцированный цепочкой после инвертирования с помощью инвертора 7 сигнал датчика Холла. Сигнал индуктивного датчика на S-вход подается с делителя напряжения, образованного резисторами 5 и 10. Любой из этих коротких сигналив устанавливает триггер 13,. на неинвертирующем выходе которого (т. е. и на выходе блока 4 согласования) появляется сигнал высокого логического уровня или «единица (фиг. 2 г). Под действием напряжения этого сигнала конденсатор 15 начинает заряжаться через резистор 14 (фиг. 2 е). Это напряжение подается на / -вход триггера 13, и в тот момент, когда оно достигнет уровня переключения, триггер сбрасывается (момент времени t на фиг. 2 ё), на выходе блока 4 устанавливается сигнал низкого логического уровня или «ноль (фиг. 2 г), а конденсатор 15 начинает разряжаться через резистор 14. После поступления следующего сигнала от датчика момента зажигания триггер 13 снова устанавливается и процесс повторяется. Постоянная времени цепочки R14C15 выбрана такой, чтобы на низких оборотах двигателя конденсатор 15 до прихода очередного сигнала успевал полностью разрядиться, а на средних и выше не успевал При этом достигается два эффекта: на низких оборотах время установленного состояния триггера 13 неизменное и ограничено постоянной времени цепочки / 14С15 а, начиная со средних оборотов и выше, неизменной становится скважность сигналов на выходе блока 4 (фиг. Ч г, е). Как показано ниже, такое формирование сигнала на входе блока 16 функций обеспечивает оптимизацию числа искр в каждом такте режима многократного искрообразования во всем диапазоне двигателя. Назначением блока функций является реализация функций октан-корректора, многократного искрообразования, аварийного зажигания и противоугонного устройства. При отключенном противоугонном устройстве контакты выключателя 20 замкнуты. Под действием выходного сигнала блока 4 согласования (фиг. 2 г) начинает заряжаться конденсатор 26 по цепочке: выход блока 4 - выключатель 20 - регулируемый резистор 23 ,- диод 25 (момент времени t, на фиг. 2 ж). Когда напряжение на конденсаторе 26 достигнет уровня переключения порогового устройства 28 (фиг. 2 и (ч), на его выходе появляется «единица

0

и конденсатор 26 быстро дозаряжается ди напряжения источника питания (фиг. 2 ж). Это состояние сохраняется до момента /з, фиг. 2 ж, когда на выходе блока 4 согласования появляется «ноль (фиг. 2 г), т. е. и на втором входе порогового устройства 28. Устройство 28 переключается (фиг. 2 з), а конденсатор 26 начинает разряжаться через диод 24, резистор 22 и выход триггера 13

Q (фиг. 2 ж). Постоянная времени цепочки: резистор 22. - конденсатор 26 выбрана такой, чтобы конденсатор 26 на низких оборотах двигателя успевал до прихода следующего сигнала датчика разрядиться полностью, а, начиная со средних оборотов двигателя и выше, не успевал. При этом на повышенных оборотах он начинает заряжаться не с нуля, а с некоторого остаточного напряжения, которое с повышением оборотов двигателя возрастает, т. е. время заряда умень0 шается (фиг. 2 ж). Таким образом, на вы-, ходе порогового устройства 28 формируются импульсы прямоугольной формы (фкг. 2 з), задние фронты которых совпадают с задними фронтами импульсов «1 на фиг. 2, а передние, определяющие момент зажигания, от5 стают от передних, совпадающих с моментом появления сигналов датчика момента зажигания (/| на фиг. 2 ж).. Величина запаздывания регулируется практически линейно с помощью резистора 23 от нуля до нескольких миллисекунд. Начиная с определенных оборотов двигателя, запаздывание умень- шается и постепенно исчезает совсем. Так реализуется функция октан-корректора с автоматической регулировкой времени запаздывания момента зажигания в зависи5 мости от оборотов двигателя.. Частота многократного искрообразования задается с помощью релаксационного генератора, собранного на первом и втором логических элементах И-НЕ 29 и 31, резисторе 30 и конденсаторе 32. Первые входы элементов И-НЕ 29

0 и 31 являются разрешающими для релаксационного генератора, и на них подается сигнал с выхода порогового устройства 28 (фиг. 2 з). Пока этот сигнал - «ноль, на выходе релаксационного генератора, т. е. на

5 выходе блока 16 функций, присутствует «единица, транзистор 36 формирователя 33 импульсов открыт,, конденсатор 37 разряжен, и на выходе формирователя 33 напряжение равно нулю. После появления на разрешающих входах «единицы (момент времени

0 на фиг. 2 з) релаксационный генератор начинает работать с частотой, определяемой постоянной времени цепочки: резистор 30 - конденсатор 32 (фиг. 2 и, к). На коллекторе транзистора 36 появляются импульсы, инверсные по отношению к импульсам на вы5 ходе элемента И-НЕ 29 (фиг. 2 л). Эти импульсы дифференцируются цепочкой: резистор 38 - конденсатор 37, усиливаются по мощности эмиттерным повторителем на транзисторе 40 и с выхода формирователя 33

поступают на управляющий вход электронного ключа 43 в виде коротких управляющих импульсов (фиг. 2 м). Количество этих импульсов в каждом такте определяется длительностью сигнала, подаваемого на разре- шающие входы релаксационного генератора (фиг. 2 з), поэтому оно регулируется автоматически в зависимости от оборотов двигателя, причем на низких оборотах число импульсов ограничивается, а по мере их повышения уменьшается. На максимальных оборотах остается один импульс (фиг. 2 м). Управляющие импульсы открывают электронный -ключ 43, который позволяет накопительному конденсатору 44, предварительно заряженному от преобразователя 42 по- стоянногр напряжения в постоянное, разрядиться на первичную обмотку катушки 45 зажигания. В этот момент работа преобразователя 42 срывается. Затем он снова начинает работать и заряжает конденсатор 44, подготавливая очередной такт многократного искрообразования. Для отключения режима многократного искрообразователя достаточно второй вход элемента И-НЕ 29 соединить с плюсом источника питания. Элемент И-НЕ 29 работает как инвертор сиг- налов порогового устройства 28 и по спадающему фронту сигналов на его выходе формируются одиночные импульсы управления ключа 43.

Противоугонное устройство состоит из резистора 17, диодов 18, 21, конденсатора 19 и выключателя 20. При его включении контакты выключателя 20 разомкнуты, и в цепочку заряда конденсатора 26 вводится конденсатор 19. Емкость конденсатора 19 значительно превышает емкость конденсато- ра 26, поэтому его введение в схему в течение 3-6 с после начала запуска двигателя не проявляется. Двигатель запускается как обычно. Конденсатор 19 постепенно заряжается импульсами с выхода .блока 4 согласования, и по мере заряда уменьшается им- пульсное напряжение, подаваемое на конденсатор 26. Это приводит к плавному увеличению задержки в октан-корректоре, которая за 3-6 с достигает максимального значения, после чего искрообразование пре- кращается совсем, когда конденсатор 19 заряжается полностью. Двигатель останавливается. Если зажигание отключается, конденсатор 19 заряжается по цепочке: конденсатор 19 - диод 18 - резистор 17 - минус источника питания - диод 21. -При повторном запуске процесс повторяется, и двигатель опять заводится на несколько секунд. Введение большой задержки момента зажигания внешне проявляет себя как резкое обеднение смеси, причиной которого мо- жет быть засорение жиклеров или отсутствие топлива в поплавковой камере или другие причины, связанные с системой питания. Обороты двигателя падают, а «искра исчезает практически в момент его полной остановки. Проверка «на искру показывает. что система зажигания исправна. Внимание злоумышленника полностью переключается на систему питания, найти и устранить неисправность или средство противоугона в которой быстро практически невозможно, поэтому попытка угона прекращается. При использовании противоугонного устройства- прототипа сразу становится очевидным, что система зажигания не работает. Достаточно небольшого навыка, чтобы за короткое время с помощью проводников с зажимами собрать классическую схему батарейного зажигания (при наличии прерывателя), после чего двигатель заводится без ключа.

Пороговое устройство 28 выполнено в виде соединенных последовательно через нормально замкнутые контакты переключателя 46, третьего элемента И-НЕ 47 и инвертора 48. В случае выхода датчика момента зажигания или блока согласования из строя переключатель 46 необходимо перевести в другое положение. При этом из системы зажигания полностью выводятся датчик момента зажигания и блок согласования. Вход инвертора 48 соединяется с минусом источника питания, и на его выходе появляется постоянный сигнал высокого логического уровня, переводящий релаксационный генератор, формирователь 33 импульсов и силовую часть системы в режим непрерывного искрообразования, который называется аварийным. Этот режим позволяет доехать на машине до станции технического обслуживания при отказе датчика момента зажигания любого (Типа. Во время аварийного режима зажигания раздача импульсов зажигания производится непосредственно ротором в распределителе зажигания. Для защиты крышки распределителя от прогорания во время перехода ротора от одного цилиндра к другому может использоваться разрядник, шунтирующий вторичную обмотку катушки 45 зажигания и прерывающий искрообразование внутри распределителя во время этого перехода.

Формула изобретения

1. Тиристорная система зажигания, содержащая преобразователь постоянного напряжения в постоянное, между выходом которого и общей шиной включены последовательно соединенные накопительный конденсатор и первичная обмотка катушки зажигания, а также электронный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, выполненного в виде эмиттерного повторителя на первом транзисторе, база которого подключена к положительной шине питания через соединенные последовательно диод, первый конденсатор и первый резистор, причем точки соединения анода диода и первого конденсатора соединена через второй резистор с

общей шиной питания, а эмиттер первого транзистора подключен через третий резистор к выходному выводу формирователя импульсов, противоугонное устройство, отличающаяся тем, что, с целью, расширения функциональных возможностей за счет введения функций октан-корректора с плавным изменением времени задержки момента зажигания, многократного искрообразования с коррекцией числа искр в зависимости от оборотов двигателя, в нее введены соединенные последовательно блок согласования, блок функций, в формирователь импульсов введены четвертый резистор и второй транзистор, база которого соединена через четвертый резистор с выходом блока функций, эмиттер соединен с общей шиной питания, а коллектор - с точкой соединения первого резистора и конденсатора, блок согласования содержит RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом цепей, дифференцирующих сигнал датчиков, а его неинвертирующий выход образует выход блока согласования и соединен через пятый резистор с R- входом tfS-триггера, который также подключен к общей шине питания через второй конденсатор, блок функций содержит пороговое устройство с двумя входами, причем вход блока функций соединен с первым входом порогового устройства непосредственно, а с вторым входом порогового устройства посредством двух параллельных цепочек, одна из которых состоит из последовательно соединенных регулируемого резистора и второго диода, а другая - из последовательно включенных шестого резистора и третьего диода, второй вход порогового устройства

соединен с общей шиной питания через третий конденсатор, выход шрогового устройства соединен с его вторым входом через четвертый диод и с первыми .входами двух эле- ментов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ, образующий выход блока функций, соединен с вторым своим входом через седьмой резистор и с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ через четвертый конденсатор.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что для реализации функции аварийного режима с непрерывными ценообразованием, пороговое устройство выполнено в виде

соединенных последовательно через размыкающие неподвижный и подвижный контакты переключателя, третьего элемента И-НЕ и инвертора, второй неподвижный контакт переключателя подключен к общей

0 шине питания, входы третьего элемента И- НЕ образуют входы порогового устройства, а выход инвертора образует выход порогового устройства.

3.Система по п. 1, отличающаяся тем, что для повышения надежности реализации

5 функции противоугонного устройства, между регулируемым резистором и входом блока функций включен пятый конденсатор, за- шунтированный контактами выключателя, вход блока функций соединен с положитель0 ной шиной питания через пятый диод, точка соединения регулируемого резистрра и пятого конденсатора соединена через шестой диод с общей шиной питания, которая соединена с первой шиной питания через восьмой резистор.

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается за счет введения функций октан-корректора, многократного искрообразования, аварийного режима непрерывного искрообразования и повышение надежности противоугонного устройства. Система зажигания содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопительный конденсатор,, ключ, катушку зажигания, формирователь, блок согласования и блок функций. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

0+

Фиг. I

а

S

В

г

д

и

L

1

ж

ttt.

«з

LIUU

.щи

л

пги

П

i-i г

i-i п

П Г

П ГП П

LTU

ш

п

ШШ

LJU-im-L