Электронная система зажигания Советский патент 1978 года по МПК F02P3/04 

1

Изобретение касается электрооборудования двигaтev eй внутреннего сгорания автомобилей, в частности относится к электронным системам зажигания.

Известные электронные системы зажигания, состоящие из датчика угла поворота коленчатого вала, транзисторного усилителя (коммутатора), на выходе которого включена катушка зажигания 1.

Такие системы зажигания обеспечивают повышенную энергию искрового разряда.

Известны также бесконтактные электронные системы зажигания, обеспечивающие повыщенную точность момента искрообразования 2. Известные системы зажигания обеспечивают на каждой свече в короткий промежуток времени одиночные искры, что нeдocтaтoчJ но для эффективного воспламенения горючей смеси.

Цель изобретения - повыщение надежности и КПД системы зажигания, на выходе которой включается обмотка управления высокочастотного автогенератора.

Указанная цель достигается те.м, что триггер, формирующий импульсы управления выходны.м каскадом системы зажигания, выполнен на элементах НЕ-И, а блок управления высокочастотным генератором включен между

выходом триггера и входом составного транзистора.

Таким образом, изобретение относится главным образом к системе зажигания двигателя внутреннего сгорания, в которой создается высокочдстотная энергия искрового разряда регулируемой продолжительности. Энергия образуется с помощью высокочастотного автогенератора, имеющего обмотку, управляющую

его включением и выключением в начальный и конечный моменты каждого искрового интервала. Система зажигания состоит из фототранзистора и связанного с двигателем согласующего (по времени) устройства, управляющего работой фототранзистора в строгом соответствии с работой двигателя. В качестве такого устройства используется устройство, состоящее из диода инфракрасного излучения, фототранзистора и приводимого от двигателя прерывателя. Это устройство соединяется с транзистором

цепью, включающей триггер с регенерацией. В этой цепи имеется первый усилитель, распЪложенный между фототранзистором и триггером, и второй усилитель, расположенный между триггером и транзистором. В системе также установлено устройство задержки времени, которое переключает составной транзистор по нетечении определенного отрезка времени при остановленном прерывателе и работающем фототранзисторе, управляемом от диода инфракрасного излучения. Устройство задержки времени состоит из переключаемого моностабильного мультивибратора, а в вышеупомянутой цепи имеется вентиль НЕ-И с двумя входами- один от мультивибратора, а второй - от триггера, который, в свою очередь, соединяется с одним из входов мультивибратора. В системе имеется реле, переключатель зажигания и дополнительная цепь, с помощью которой реле соединяется с управляющей обмоткой для остановки генератора при выключении переключателя зажигания.

На фиг. 1 показана схема электронной системы зажигания; на фиг. 2 - вариант схемы электронной системы зажигания с некоторыми дополнительными элементами (некоторые элементы из первой схемы в этой схеме отсутствуют); на фиг. 3 - схема электронной системы зажигания, другой вариант.

Все предлагаемые схемы предназначены для регулирования процесса генерирования искровых сигналов с помощью автогенератора незатухающих высокочастотных колебаний. Такой автогенератор (на чертежах не показан) имеет управляющую обмотку, с помощью которой производится включение и выключение генератора, а следовательно, определяются начальная и конечная фазы искрового сигнала.

Электронная система зажигания выполнена в виде печатной платы, которая отличается высокой надежностью и малыми габаритами. В качестве батареи 1 используется обычный автомобильный аккумулятор на 12 или 24 В. Подаваемое в систему напряжение может меняться от 7,5 до 30 By поэтому, для того чтобы система работала устойчиво, между положительной к.теммой батареи 1 и электронной схе.мой включен стабилизатор 2 напряжения. Стабилизатор 2 соединяется с батареей через диод 3, который защищает систему при случайном

изменении схемы подключения зажимов батареи.

Для сглаживания щумов источника питания используется конденсатор 4, который устанавливается на входе стабилизатора 2. На выходе стабилизатора 2 установлены два конденсатора, которые защищают систему от переходных токов, образующихся при переключениях ее элементов.

Момент подачи в цилиндр двигателя искрового сигнала определяется с помощью устройства 5, установленного в распределителе и состоящего из диода инфракрасного излучения 6, который сфокусирован на-базу фототранзистора 7.

Это устройство имеет также вращающийся прерыватель 8, который механически связан с коленчатым валом двигателя и вращается так, что его отверстия или пазы периодически совмещаются с фототранзистором, и в эти моменты на свечу зажигания двигателя подается искровой сигнал.

При попадании инфракрасного света, излучаемого диодом 6, на фототранзистор 7 происходит его включение и через резистор 9 начинает проходить ток. Прохождение тока через резистор сопровождается снижением напряжения на коллекторе транзистора 7, который соединен с базой транзистора 10. Напряжение на коллекторе 10 транзистора возрастает до напряжения питания, равного выходному напряжению регулятора 2.

В схеме имеются два печатных интегральных элемента 11 и 12, представляющих собой

0 НЕ-И вентили с двумя положительными входами и открытым коллекторным выходом. Вентили соединены друг с другом по триггерной схеме Шмитта через резистор обратной связи 13, соединяющий выход элемента 12 со входом элемента II.

5 При достижении напряжения на входе элемента 11 определенной величины происходит мгновенное нереключение триггера Шмитта, сопровождающееся увеличение.м напряжения на элементе 12. Вырабатываемый триггером сигQ нал подается на вход моностабильного мультивибратора 14, являющегося блоком управления времени работы автогенератора.

Напряжение на выходе из мультивибратора 14 возрастает и подается на вход вентиля НЕ - И 15. Мультивибратор 14, переключаясь, остается в соответствующем положении в течение заранее определенного отрезка времени. Это время определяется постоянной времени цепи, состоящей из резисторов 16 и 17, транзистора 18 и конденсатора 19. Постоянная времени мультивибратора определяет время его переключения при подаче на него следующего переключающего импульса. Однако, если на вход в мультивибратор переключающие импульсы не подаются, то мультивибратор автоматически переключается в первоначальное состояние в

5 конце периода времени, равного его постоянной времени.

Выход второго элемента НЕ - И 12 триггера Шмитта соединен с первым входом вентиля 15, второй вход которого соединен с выходом мультивибратора 14. При падении напряжения

0 на выходе вентиля 15 происходит выключение двух транзисторов 20 и 21, соединенных друг с другом по схеме составного транзистора. При этом на базу транзистора 22 не подается ток, и транзистор 22 запирается.

При запирании транзистора 22 прекращается ток смещения в управляющей обмотке генератора (см. выще), которая через диод 23 и транзистор 22 соединяется с землей.

При прекращении движения тока в управляющей обмотке автогенератор (не показан)

0 Мгновенно включается, генерируя искровой сигнал, имеющий форму незатухающей волны, до тех пор, пока прерыватель 8 не перекроет зазор между, диодом б и фототранзисторо.м 7. В этот момент генератор перестанет вырабатывать искровой колебательный сигнал так как в транзистор 10 ток поступать не будет. Коллекторный ток транзистора 10 протекает через резистор 24, что сопровождается падением напряжения на входе первого элемента 11 триггера Шмитта, переключением триггера и снижением

Q напряжения на его выходе. Низкое напряжение

подается на один из входов вентиля 15, и напряжение на его выходе возрастает, что сонровождается отпиранием транзисторов 20, 21 и 22. При отпирании транзистора 22 генератор перестает вырабатывать искровой сигнал, так как постоянный ток смещения, протекающий через транзистор 22, переводит магнитную цепь генератора в состояние, при котором генератор не может вырабатывать высокочастотный искровой сигнал.

При необходи.мости заглущить двигатель, когда прерыватель 8 находится в положении, в которо.м энергия, излучаемая диодом 6, попадает на фототранзистор 7, напряжение на выходе из триггера Шмитта должно быть достаточно высоким. По истечении определенного промежутка времени, определяемого постоянной времени мультивибратора 14, напряжение на выходе .мультивибратора автоматически падает до нуля. При этом падает до нуля напряжение на входе вентиля 15, и напряжение на его выходе возрастает, что сопровождается выключением автогенератора.

Кро.ме того, в систе.ме зажигания регулирование интервалов искровых высокочастотных сигналов осуществляется непосредственно в зависимости от угла поворота коленчатого вала и не зависит от его оборотов. При низких оборотах коленчатого вала напряжение на коллекторе транзистора 10 будет возрастать сравнительно медленно. Однако, когда это напряжение достигнет определенной величины, все равно за счет наличия обратной связи произойдет переключение триггера Шмитта, т. е. систе.ма обеспечит надежность зажигания двигателя.

Мультивибратор 14 работает на малых оборотах двигателя. Если двигатель не запускается из-за недостаточной .мощности искры и отверстие прерывателя 8 остается расположенны.м перед фототранзистором 7, мультивибратор автоматически переключается, выключая генератор, что уменьщает разрядку акку.мулятора.

Схе.ма, показанная на фиг. 2, принципиально не отличается от схемы, показанной на фиг. 1,и в не.й используются те же самые элементы. Однако в эту схе.му включено реле 25 с катущкой 26, которая соединена через замок зажигания 27 с, источником питания. Подвижный контакт реле 25 поворачивается в указанное положение (фиг. 2), когда ток в катушке 26 отсутствует. При включении замка зажигания 27 в катущку 26 поступает ток,, и контакт 28 размыкает выходную цепь транзистора 22. Это реле предназначено для облегчения подсоединения высоковольтного автогенератора (не показан).

Кро.ме того, данная схема отличается тем, что один из элементов триггера 29 четырехвходовый, а транзисторы 30, 31 соответствуют транзисторам 20 и 21 схемы (фиг. I).

На фиг. 3 показана схема, аналогичная

схеме, показанной на фиг. 2, но отличающаяся от вышеописанных схем тем, что в ней вместо оптического согласующего устройства (фиг. 1) используется прерыватель 32, который механически связан с кулачком двигателя 33.

В этой схе.ме и.меется транзистор 34, который включен в схему аналогично транзистору 10 (фиг. 1), т. е. с резисторо.м 24 в цепи коллектора, и при протекании тока через этот резистор напряжение на входе в триггер Шмитта падает. Для образования искрового сигнала

необходимо открыть выключатель 32. При этом происходит включение транзистора 34 за счет увеличения напряжения, подаваемого на его базу через резистор 35 и диод 36.

20

Формула изобретения

1. Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержап ая датчик угла поворота коленчатого вала, усилитель сигнала датчика, триггер, оконечный составной транзистор, во входную цепь которого включен элемент НЕ - И, а в выходную -

управляющая обмотка высокочастотного автогенератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, триггер выполнен на двух элементах НЕ - П с двумя входами, причем первый вход одного из них подключен к выходу указанного усилителя, второй через резистор соединен с выходо.м другого элемента, который подключен ко входу элемента НЕ - И составного транзистора.

2. Электронная схема зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, она снабжена блоком выключения высокочастотного автогенератора, выполненным на управляемо.м мультивибраторе, вход которого соединен с выходом триггера, а выход - со вторым входом элемента НЕ - И, включенного во входную цепь составного транзистора.

45

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США, кл. 123-148 Е, № 3599618, 1971.

2.Патент Англии, кл. F 113 № 1252324, 1971.

50

..|.Н

г

ох:

4- О25

i