Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02P3/04 

38 щем бесконтактный датчик угла поворота вала двигателя, соединенный - eрез операционный усилитель, снабженный блоком регулирования времени протекания тока в выходном транзисторе, нагрузкой которого является первичная обмотка катушки зажигания, блок регулирования времени протекания тока выполнен в виде интегратора, включенног между инвертируемым и неинвертируемым входами операционного усилителя через две параллельные цепи, образованные последовательным соединением по меньшей мере одного диода и одного резистора, -каждая из которых вместе с интегратором подсоединена к общей точке соединения коллекторов двух последовательно соединенных транзисторовразной проводимости, причем база п-ртранзистора соединена с коллектором предоконемного транзистора, а база р-п-р транзистора через каскадное соединение промежуточного и контрольного транзисторов соединена с резистором, включенным в цепь эмиттера выходного транзистора. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства зажигания, на фиг. 2 - диаграммы, объясняющие рабочий процесс в устройстве зажигания. Устройство для зажигания питается от источника постоянного тока, которым может быть батарея .автомобиля. От плюсового полюса источника 1 тока отходит положительный пи,тающий рабочий проводник 2 с замком 3 зажигания, от минусового полюса - отрицательный питающий проводник t, имеющий соединение с массЪй. Положительный питающий проводник 2 идет через первичную обмотку 5 катушки 6 зажигания и является нагрузкой выходного транзистора 7 и после этого через контрольный резистор 8 - к отрицательному питающему проводнику А. Конец, первичной обмотки 5, соединенный с транзистором 7 через вторичную обмотку 9 катушки 6 зажигания, соединен со свечой 10 зажигания. Положительный питающий проводник 2 после источника 1 тока ответвляется к диоду 11, работающему как предохранитель переполюсовки, чтобы пос ле этого через два последовательно включенных резистора 12, 13 подойти к отрицательному проводнику А. Между резисторами 12, 13 находится точка 1 потенциалi который равен почти половине напряжения источника 1 тока. Устройство зажигания имеет блок 15 регулирования времени протекания тока, который в предпочтительном случае создается операционным усилителем 16 с инвертируемым входом 17, с неинвертируемым входом 18, а также с параллельно включенным резистором 19, лежащим между неинвертируемым входом 18 и его выходом 20 управления. Кроме того, операционный усилитель 16 проводником 21 соединен с катодом диода 11, а проводником 22 - с отрицательным питающим проводником 4„ Неинвертируемый вход 18 через резистор 23 соединяется с точкой схемы управления. От неинвертируемого входа 17 отходит соединение, идущее через два последовательно соединенных резистора 24, 25, и затем через бесконтактный датчик 2б угла поворота коленчатого вала двигателя к точке.14. Общее соединение-резисторов 24, 25 через конденсатор 27, защищающий от вторичного импульса блок 15, подключено к точке 14. В предпочтительном случае бесконтактный датчик 26 может быть выполнен в виде генератора переменного тока и вырабатывать переменное напряжение (J, которое имеет форму, подобную изображенной на диаграмме напряжения (.фиг. 2а),: Инвертируемый вход 17 кроме того, через резистор 28 соединен с отрицательным питающим проводником 4, а через две параллельные цепи 29 и 30 управления - с интегратором 31 интегрирующее значение которого изображает напряжение регулировки, передвигающее порог включения и12(фиг. 2а). Первая цепь 29 управления включает в себя последовательное соединение резистора 32 и диода 33 с катодом, повернутым к интегратору 31, а во вторую цепь 30 управления входит последовательное соединение резистора З и диода 35 с анодом, повернутым к интегратору 31. Резистор 32 разделяется на два резистора Зб и 37, причем общее соединение этих резисторов 36 и 37 находится на аноде диода 38, катод которого соединен с точкой 14. Кроме того, общее соединение этих резисторов Зб, 37 через последовательно соединенные резистор 39 и диод 40 в направлении прохода напряженным от источника 1 тока подключено к коллектору транзистора РПР) 41, база которого через резистор 42 соединена с выходом 20 операционного усилителя 16. Транзистор k своей базой через резис тор k3 и своим эмиттером непосредстве но соединен с катодом диода 11. Интегратор 31 в простейшем случае образуется конденсатором k, который своим подсоединением, повернутым к цепям 29, 30 управления, находится на точке Т. Но при этом также возмож но, что конденсатор 4 может присоеди няться к непоказанному операционному усилителю, выполняющему роль интегратора 31 о Интегратор 31 своим соединением, повернутым к цепям 29, 30 управления, соединен с коллектором первого (РПР} транзистора kS управления, а также с коллектором второго (ПРП) транзистора 6 управления. Первый транзистор k управления своим эмиттером через резистор kj, а базой через резистор iB соединен с катодом диода 11. Второй транзистор 46 управления своим эмиттером через резистор 9 и базой через резистор 50 соединен с отрицательным питающим проводникомо База второго транзистора 46 управления через резис тор 51 подключается к аноду блокирующего диода 52, катод которого находит ся как на коллекторе (ПРП) промежуточ ного транзистора 53,-так и на катоде другого блокирующего диода 5, подклю ченного своим анодом через резисто|э 55 к базе первого транзистора k5 управления. Анод блокирующего диода 52 через резистор 5б еще подключен к коллектору транзистора 41, соединенному через резистор 57 с базой промежуточного транзистора 53. Точка .соединения контрольного резистора 8 с эмиттером выходного транзистора 7 соединена через резистор 58 с базой (ПРП) контрольного транзистора 59. Коллектор контрольного транзис тора 59 подключен к базе промежуточно го транзистора 53 Кроме того, эмиттер выходного транзистора 7 через резистор 60 соединен е базой последовательного транзистора 61 типа ПРП, Коллектор дополнительного транзистора 61 подключен к базе следующего транзистора 62 типа ПРП, который вместе с транзистором .7 образует схему Дарлингтона, а своей базой через резистор 63 подключается к коллектору транзистора 41. Устройство зажигания работает следующим образом. При включенном замке зажигания и работающем двигателе внутреннего сгорания имеющийся сигнал управления, полученный от бесконтактного датчика 26, периодически достигает порога включения и(фиг, 2а) блока 15 регулирования времени протекания тока в выходном транзисторе, 8 этот момент на его выходе 20 появляется потенциал Uj. (фиг.- 2li), что примерно соответствует потенциалу отрицательно- го питающего проводника , Тогда транзистор 41 открывается. Поэтому транзистор б2, а также транзистор 7 открываются, и зарядный ток начинает проходить через первичную обмотку 5 кагушки 6 зажиганиягПорог включения 0л блока 15 регулирования при разгоне двигателя внутреннего сгорания находится около нулевого значения, то есть только около потенциала точки 14, поэтому гарантируется, что блок 15 регулирования при разгоне двигателя надежно включается сигналом управления, получаемым от датчика 2б. Через открытый транзистор 41 ток также подается к базе промежуточного транзистора 53, поэтому последний также открыт, что, в свою очередь, обеспечивает открытое состояние транзистора 45 Благодая этому на интеграторе 31 появляется первое изменение лОд(фиго 2с) интегрирующего значения U, которое опять оканчивается, как только поток тока в первичнс)й обмотке 5 достигает установленного контрольного значения . 2в). Тогда паде- . ние напряжения на контрольном резисторе 8 достигает значения, при котором транзистор 59 становится проводящим. Из-за этого, транзистор 59 закрывается, что вызывает запирание транзистора 45. В связи с тем, что транзистор 41 открыт, а транзистор 53 закрылся, открывается транзистор 46. Этот момент соответствует вторбму изменению напряжения U( фиг. 2с) AlJ-;. Это второе изменение ЛУ-/ оканчи- . вается, как только сигнал управления от датчика сигналов достигнет порога включений DO, (фиг. 2а) блока 15 регулирования На выходе 20 управления блока 15 регулирования появляется потенциал (Jy(o (фиг. 2|), который приблизительно меньше потенциала положи-° тельного питающего проводника 2. Транзистор 41 закрывается, что вызывает , запирание транзистора 46. При этом за/8канчивается второе изменение AUy (фиг. 2с). Закрывание транзистора М вызывает запирание транзистора 7 что вызывает прерывание тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания, во вторичной обмотке 9 возникает импульс высокого напряжения, который вызывает электрический пробой насвече 10 зажи гания. Дополнительный транзистор 61 служи для того, чтобы после достижения вели чины тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания номинального значения З.. 2в:) происходило его ограниче ние. При этом режим транзистора 61 необходимо выбирать так, чтобы при разгоне двигателя внутреннего сгорания ток в первичной обмотке 5 катушки зажигания после достижений номинального значения 3 на отрезке времени Ь (фиг. 2в) сохранял эту величину, чтобы несмотря на сокращение продолжи.тельности прохождения тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания накап ливалась требуемая энергия. При запуске и разгоне двигателя внутреннего сгорания второе изменение sU-jимеет большую длительность по времени, чем первое изменение ,, поэтому интегрирующее значение U пос ле второго изменения u-U-j каждый раз становится меньше, чем интегрирующее значение иg перед первым изменением jMJg. Этот сигнал через первую цепь 29 управления воздействует на инвертируе вход 17 таким образом, что порог : включения фиг. 2 а) блока 15 ре. гулированйя перемещается в положитель ном направлении. ; Если обороты двигателя внутренне;го сгорания возрастают, то тогда на интеграторе 31 второе изменение )j HMeeT меньшую дополнительность, чем .первое изменение .U , поэтому интегрирующее значение и()(фиг. 2с,) после второго изменения /iU7 становится больше положительное) интегрируюitiiero значенИя иб перед первым измене нием 05. Этот сигнал воздействует , вначале через первую цепь 29 управления и после того, как интегрирующее знамение UQ относительно точки Н становится положительнее, через вторую цепь зЬУ РЗвяения с более низким сопротивлением, на инвертируемый вход 17 таким образом, что порог включения 1)2. блока 15 управления перемещается в отрицательном направлении В (фиг. 2а}. Таким образом, при разгоне двигателя внутреннего сгорания питается током вначале через первичную обмотку 5 катушки зажигания в течение времени, необходимого для накопления требуемой энергии зажигания, а величина тока контактируется дополнительным транзистором 61, который переводит транзистор 7 в активнуюобласть, то есть работает с потерей мощности. Регулирование времени протекания тока через катушку зажигания во время работы двигателя внутреннего сгорания обеспечивается за счет перемещения порога включения U2 блока 15 регулирования из участка максимального значения U положительной полуволны Sft, в участок максимального значения Од с отрицательной полуволны W. При этом в широком диапазоне изменения оборотов двигателя обеспечивается накопление требуемого количества постоянного запаса энергии о При этом необходимо отметить, что при. открывании транзистора 1 участок схемы, образованный диодом kQ, резистором 39 и диодом 38, становится проводящим, из-за чего точка соединения резисторов 36, 37 во включенном положении блока 15 регулирования принимает потенциал, примерно равный точке 1t, что вызывает прекращение влияния интегратора 31 на блок 15 регулирования. Благодаря этому простым способом осуществляется стабилизация момента выключения Uy (фиг. 2а) блока 15 регулирования. Таким образом, интегратор 31 не оказывает .вредного воздействия на момент зажигания о При больших числах оборотов эта стабилизация не нужна, так как в данном устройстве зажигания регулировка продолжительности прохрждения тока в первичной обмотке 5 зависит от увеличения тока до определенного значения, а именно на контрольную величину 3 , то даже при колебаниях питающего напряжения обеспечивается постоянство зажигаемой энергии. Формула изобретения Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания,содержащее бесконтактный датчик угла поворота вала двигателя, соединенный через операционный усилитель, снабженный бло . ком регулирования времени протекания тока в выходном транзисторе, нагрузкой которого является первичная обмот ка катушки зажигания, отли чаю щееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, блок регулировани времени.протекания тока выполнен в виде интегратора, включенного между инвертируемь1м и неинвертируемым входа ми операционного усилителя через две параллельные цепи, образованные последовательным соединением, по меньшей мере, одного диода и одного резисто ра, каждая из которых вместе с инте гратором подсоединена к общей точке ,10 соединения коллекторов двух последовательно соединенных транзисторов разной проводимости, причем база п-р-п-транзистора соединена с коллектором предконечного транзистора, а база р-п-р транзистора через каскадное соединение промежуточного и контрольного транзисторов соединена с резистором, включенным в цепь эмиттера выходного транзистора. Источники информации, принятые- во внимание при экспертизе 1. Патент США 1Г 3831571,: кл. 123-Н8, опублик. 197. 2. Выложенная заявка NT 1539178, кп. iP02 Р 3/02, 1970.

О