Электронная приставка к транзисторной системе зажигания

 

Использование: в импульсной технике, в частности в электронных приставках октан-корректора , совместно с транзисторными системами зажигания с нормированием времени накопления энергии в катушке зажигания , у которых в качестве датчика момента зажигания применяется датчик Холла Ј ч г J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 Р 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4902607/21 (22) 14.01.91 (46) 07.03.93. Бюл. М 9 (71) Совместное предприятие советско-американо-английское "САБ" (72) Е.В.Линник, Н.A.Òîìèëèí, В.Н.Кондратюк, Ю.Н,Караев и В.Ю.Завиэиступ . (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1 716591, кл. F 01 P 5/02, 1989.

„„Я2„„1800086 А1 (54) ЭЛЕКТРОННАЯ ПРИСТАВКА К ТРАНЗИСТОРНОЙ СИСТЕМЕ ЗАЖИГАНИЯ (57) Использование: в импульсной технике, в частности в электронных приставках октан-корректора, совместно с транзисторными системами зажигания с нормированием времени накопления энергии в катушке зажигания, у которых в качестве датчика момента зажигания применяется датчик Холла

1800086

30 или фотоэлектронный, Сущность изобретения; приставка включает узел 11 аварийного зажигания, ключ 23, RS-триггер 24, тахометрическое устройство 10, узел 26 противоугона, пороговый элемент 29, логические элементы 12, 4, Особенностью изобретения является введение параметрического стабилизатора напряжения, тахометрического устройства, узлов аварийного зажигания и противоугона, трех элементов 2И-НЕ, инвертора, светодиода, транзистора, резистора и спэренИзобретение относится к импульсной технике, в частности к электронным приставкам — октан-корректорам, и может быть использовано совместно с транзисторными системами зажигания с нормированием времени накопления энергии в катушке зажигания, у которых в качестве датчика момента зажигания применяется датчик Холла или фотоэлектронный, . Целью изобретения является уменьшение минимальной задержки момента искрообразования при выключенном октанкорректоре и расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации функций коррекции угла запаздывания момента искрообразования в функции скорости вращения коленчатого вала двигателя, светодиодной индикации работы .октан-корректора, аварийного зажигания и противоугонного устройства.

Принципиальная схема устройства приведена на фиг.1; эпюры поясняющие работу устройства, — на фиг.2, где а — сигнал на входе устройства; б — сигнал на входе устройства; в — сигнал на входе инвертора тахометрического устройства; г — сигнал на выходе инвертора тахометрического устройства; д — напряжение на втором конденсаторе тахометрического устройства; е— напряжение на выходе тахометрического устройства; ж — сигнал на выходе первого элемента 2ИЛИ-НЕ; з — сигнал на выходе второго элемента 2ИЛИ-НЕ; и — сигнал на интегрирующем выходе RS-триггера; к— сигнал на выходе устройства; л — сигнал на выходе первого элемента 2И-НЕ; м — сигнал на выходе второго элемента 2И-НЕ; н — сигнал на выходе третьего элемента 2И-НЕ; онапряжение на интегрирующем конденсаторе; и — сигнал на выходе порогового элемента.

Устройство с помощью штепсельных разьемов 1, 2 включается в разрыв цепей, образуемый при разьединении штатного штепсельного разъема, причем разъем 1 соного выключателя, что позволяет уменьшить минимальную задержку момента искрообразования при выключенном октан-корректоре и расширить функциональные возможности за счет реализации функций коррекции угла запаздывания момента искрообразования в функции скорости вращения коленчатого вала двигателя, обеспечить светодиодную индикацию работы октанкорректора, использовать аварийное зажигание и противоугонное устройство. 3 э,п.ф-лы, 2 ил, единяется с разъемом, подключенным к датчику Холла, установленному в распределителе зажигания, а разьем 2 — с разъемом, . провода от которого идут к транзисторному

5 коммутатору, Выводы 3 разъемом 1 и 2 под.ключаются к плюсу источника питания. Выводы 4и 5 образуют входи выходустройства соответственно. Выводы 6 подключаются к отрицательной шине питания. Вывод4 разь10 ема 1 соединен через размыкающий контакт

7 сдвоенного выключателя с точкой соединения первого вывода первого резистора 8 и входов первого инвертора 9, тахометрического устройства 10, первого узла 11.аварий15 ного зажигания, второго элемента

2ИЛИ-НЕ 12 и первого элемента 2И-НЕ 13.

Выход инвертора 9 соединен с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ 14, первым входом элемента 2И-НЕ 15 и выходом узла 11 ава20 рийного зажигания, второй вход которого через второй размыкающий контакт 16 спаренного выключателя соединен с отрицательной шиной питания, Второй вывод резистора 8 соединен с входом питания тахометрического устройства, с выходом параметрического стабилизатора 17 напряжения, образующим положительную шину питания, а также через последовательные светодиод 18, третий резистор 19 и переход эмиттера — база транзистора 20,. коллектор которого соединен с отрицательной шиной питания, с точкой соединения входа второго инвертора 21, выхода третьего элемента 2И-НЕ 22 и входом управления

35 электронного ключа 23. Входы элемента 2ИНЕ 22 соединены с выходами элементов 15 и 13, вторые входы которых подключены к инвертирующему выходам RS-триггера 24.

Неинвертирующий выход триггера 24 обра40 зует выход 5 устройства. Выход инвертора

21 соединен через последовательные диод

25, узел 26 противоугона, токозэдающий регулируемый резистор 27 с первой обкладкой интегрирующего конденсатора 28, параллельно к которому подключен электронный

1800086 ключ 23, и входом порогового элемента 29, выход которого соединен с первыми входами элементов 14, 12, выходы которых подключены к входам R u S RS-триггера 24 соответственно. Вторая обкладка конденсатора 28 соединена с выходом тахометрического устройства 10 и через второй резистор

30 с отрицательной шиной питания. Второй входной вывод узла аварийного зажигания соединен с входом управления электронного ключа 31, соединяющего его первый входной вывод с отрицательной шиной 4 питания, первым выводом первого резистора 32, второй вывод которого соединен с выходными выводом узла через конденсатор 33 и с первым входным выводом через, второй резистор 34, параллельно которому подключены соединенные последовательно диод 35 и третий резистор 36. Тахометрическое устройство содержит инвертор 37, вход которого соединен с управляющим входом устройства 39 выборки-хранения, выход которого образует выход тахометрического устройства, через первый конденсатор 38 с входным выводом устройства, к которому также подключен один вывод второго резистора 40, и через первый резистор 41 с отрицательной шиной питания. Выход инвертора 37 подключен через обратный диод 42 к второму выводу резистора 40 и к управляющему входу электронного ключа

43, соединяющего положительную шину питания с информационным входом устройства 39 выборки-хранения и через параллельные третий резистор 44 и второй конденсатор 45 с отрицательной шиной питания. Узел противоугона представляет собой соединенные .параллельно размыкающие контакты 46, конденсатор 47 и резистор 48.

В основе работы октан-корректора устройства лежит принцип поочередного сдвига в сторону отставания передних фронтов пряМого и инверсного сигналов датчика

Холла с помощью одной фазосдвигающей цепочки и последующего синтеза с помощью RS-триггера сигнала со скважностью, равной скважности.входного сигнала, но запаздывающего относительно входного.

1акой принцип обеспечивает сохранение неизменной скважности входного сигнала во всех режимах работы без каких-либо подстроечных элементов. Отклонение скважности сигнала от задаваемой датчиком Холла недопустимо, так как приводит к искажению процесса нормирования тока в транзисторном коммутаторе, что связано либо с уменьшением амплитуды тока в катушке зажигания и уменьшением энергии искры, .либо с увеличением времени пребывания

10 транзистора коммутатора в активном режиме.

В процессе работы устройства, пока конденсатор 28 заряжается током, проходящим с выхода инвертора 21 через диод 25, замкнутые контакты 46 узла 26 противоугона, регулируемый резистор 27, а также резистор 30, а напряжение на входе порогового устройства 29 не превышает уровень его переключения, на его выходе присутствует сигнал "единица" (фиг.2 и), блокирующий по первым входам элементы 2ИЛИ-НЕ 12, 14, на выходах которых присутствует сигнал

"ноль" (фиг.2 ж, з), удерживающий RS-триггер 24 в состоянии, s которое он был приведен в предыдущем такте, т.е, на его инвертирующем выходе присутствует сигнал "ноль" (фиг.2 и), а на неинвертирующем — сигнал "единица" (фиг.2 -к). На выходах элементов 2И-НЕ 15, 13 присутст20 вуют сигналы "единица" (фиг.2 л, м), на выходе элемента 2И-Н Е22 — "ноль" (фиг,2н), на выходе инвертора 21 — "единица", Кл)оч 23 разомкнут. Пока конденсатор 28 заряжает25 ся до напряжения переключения порогового элемента 298 (фиг.2, интервал to — t1), происходит задержка переднего фронта инверсного сигнала датчика Холла (фиг,2 б).

Когда напряжение на конденсаторе 28 до30 стигает уровня переключения элемента 29 (фиг.2 о, t>), на его выходе появляется сигнал

"ноль" (фиг.2 и, t1), на выходе элемента

2ИЛИ-НЕ 12 —, "единица" (фиг.2 з, t>), RSтриггер 24 переключается и сигналы на его

35 выходах реверсируются (фиг,2 и, к, t>). На выходе элемента 2И-НЕ 15 появляется сигнал "ноль" (фиг.2 л, t>), на выходе элемента

2И-НЕ 13 сохраняется сигнал "единица" (фиг.2 м, t>). На выходе элемента 2И-НЕ 22

40 появляется сигнал "единица" (фиг.2 н, т1), ключ 23 отпирается, разряжается конденсатор 28 (фиг.2 о, t<). Одновременно с этим на выходе инвертора 21 устанавливается сиг-, нал "ноль", а на выходе элемента 29 — "еди45 ница", блокирующий по первым входам элементы 2ИЛИ-НЕ 12, 14. Поскольку процесс переключения RS-триггера 24 и разряда конденсатора 28 проходит очень быстро, сигналы "единица" на выходах элементов

50 2ИЛИ-НЕ 12. 14 очень короткие и показаны на фиг.2ж, з, как единичные. Схема остается в этом"состоянии до. появления сигнала"ноль" на выходе инвертора 9 (фиг.2, tz). после чего на выходе элемента И-НЕ 15

55 снова устанавливается сигнал "единица".

Поскольку "единица" сохраняется и на выходе элемента 2И-НЕ 13, на выходе элемента 2И-НЕ 22 устанавливается сигнал "ноль" (фиг.2 н, т ), запирающий ключ 23, а на выходе инвертора 21 — "единица", в результате

1800086 чего снова начинает заряжаться конденсатор 28. На время этого заряда происходит задержка переднего фронта прямого сигнала датчика Холла. Когда конденсатор 28 заряжается до уровня переключения элемента 29 (фиг.2 о, тз), на его выходе появляется короткий сигнал "ноль" (фиг,2 и, тз) а на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 14 — корот кий сигнал "единица" (фиг,2 ж, тз). RS-триггер 24 переключается (фиг.2 и, к, ), конденсатор 28 разряжается и схема сохраняет это состояние до момента времени М, когда на входе датчика Холла снова появляется сигнал "ноль". Далее процессы поочередных задержек передних фронтов инверсного и прямого сигналов датчика

Холла повторяются, как описано выше. Изменяя величину сопротивления резистора

27, можно в широких пределах регулировать постоянную времени заряда конденсатора 28 и, следовательно, сдвиг по фазе в сторону отставания прямоугольного импульса на выходе датчика Холла. По мере нарастания частоты вращения коленчатого вала двигателя заданная вручную задержка момента искрообраэования, начиная с определенной частоты, плавно уменьшается и на определенной частоте исчезнет совсем.

Это достигается с помощью частотозависимого увеличения смещения напряжения на второй обкладке конденсатора 28,.Падение напряжения на резисторе 30 под действием тока, протекающего от тахометрического устройства 10, при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя озрастает, а время заряда конденсатора 28 до уровня переключения элемента 29 сокращается.

Тахометрическое устройство работает следующим образом.

Передний фронт сигнала датчика Холла (фиг.2, а) дифференцируется цепочкой: резистор 41 — конденсатор 38, дифференцированный сигнал (фиг.2 в) управляет ключом устройства 39, Этот же сигнал инвертируется инвертором 37 (фиг.2 r), и короткий сигнал "ноль" на выходе этого элемента через диод 42 задерживают подачу сигнала "единица" на управляющий вход ключа 43 на время выборки (замыкание ключа в устройстве 39). По окончании сигнала "ноль" на выходе инвертора 37 и процесса выборки (ключ в устройстве 39 размыкается) замыкается ключ 43 и конденсатор 45 заряжается до напряжения положительной шины питания (фиг.2 д). Когда на выходе датчика Холла появляется сигнал "ноль" (фиг.2а), ключ 43 размыкается и конденсатор 45 начинает разряжаться через резистор 44 (фиг,2 д), При низких частотах вращения коленчатого вала двигателя конденсатор 45 успевает о разрядиться полностью и напряжение на выходе тахометрического устройства 10 равно нулю, Начиная с некоторой частоты, конденсатор 45 к моменту выборки разрядиться не успевает, на резисторе 30 появляется напряжение смещения (фиг.2 е).

Заданная с помощью резистора 27 задержка начинает сокращаться, Когда напряжение смещения достигает уровня переключения элемента 29, на его выходе устанавливается сигнал "ноль" (фиг.2 и) и задержка исчезает полностью. Во время работы октан-корректора, пока заряжается конденсатор 28, на выходе элемента 2И-НЕ

22 присутствует сигнал "ноль". Напряжение на выходе эмиттерного повторителя на транзисторе 20 также близко к нулевому, и светодиод 18 светится, обеспечивая индикацию работы октан-корректора. По яркости

20 свечения светодиода можно судить о величине запаздывания, о его исчезновении при наборе оборотов. Поскольку в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа минимальная эадер>кка входного сигнала

25 определяется только временем заряда конденсатора 28 (время его разряда на задержку не влияет), то эта минимальная задержка существенно уменьшается, что обеспечивает достижение цели.

B случае выхода иэ строя датчика Холла устройство можно перевести в случае автономной генерации сигналов прямоугольной формы со скважностью 2/3 и частотой 300

Гц для обеспечения аварийного зажигания.

35

В обычном режиме работы устройства в качестве октан-корректора контакты 16 спаренного выключателя соединяют управляющий вход ключа 31 с отрицательной шиной питания. Ключ 31 разомкнут и на

40 работу октан-корректора не влияет. Для перевода схемы в режим аварийного искрообразования необходимо отключить спаренный выключатель, Контакты 7 и 16 размыкаются. Ключ 31 вместе с резистором

8 образуют первый. инвертор, а инвертор 9 — второй инвертор релаксационного генератора, в состав которого входят времязадающие конденсатор 33 и резисторы 36, 34, Цепочка, состоящая из последовательных

55 тора превышает частоту исчезновения задержки-корректора, тахометрическое устройство обеспечивает такое смещение на резисторе 30, при котором на выходе элемента 29 присутствует сигнал "ноль". В этом случае элементы 2ИЛИ-НЕ 12, 14 выполня50 диода 35 и резистора 36, делает генератор несимметричным и обеспечивает скважность сигнала на входе инвертора 9 такую же, как и датчика Холла (2/3). Поскольку частота работы релаксационного генера1800086

40

Формула изобретения

1. Электронная приставка к транзисторной системе зажигания, содержащая соединенные последовательно токозадающий резистор и интегрирующий конденсатор, точка соединения первого вывода и первой обкладки которых связана с входами устройства сброса интегрирующего конденсатора и порогового элемента, выход которого соединен с первыми входами двух инвертирующих логических элементов, вторые входы которых соединены, соответственно с выходом инвертора и его входом, соединенным также с первым выводом первого резистора, их выходы соединены соответст венно с входами R u S RS-триггера, неинвертирующий выход которого образует выход устройства, а также второй резистор и диод, отличающаяся тем, что, с целью сокращения минимальной задержки момен45

55 ют функции инверторов, как и RS-триггер

24. Узел 26 противоугона работает в режиме использования схемы как октан-корректора. При включении противоугона контакты

46 размыкаются. Во время запуска двигате- 5 ля устройство работает, как описано выше поскольку емкость конденсатора 47 значительно превышает емкость конденсатора

28. Через несколько секунд после запуска двигателя конденсатор 47 заряжается, амп- 10 литуда импульсов на конденсаторе 28 уменьшается, на выходе элемента 29 уста-. навливается сигнал "единица", блокирующий элементы 2ИЛИ-НЕ 12, 14, после чего переключение RS-триггера 24 прекращает- 15 ся и двигатель останавливается. Так как заряд конденсатора 47 происходит постепенно, напряжение заряда конденсатора 28 также уменьшается постепенно. Если установлено максимальное сопротивление ре- 20 зистора 27, задержка импульсов зажигания также постепенно увеличивается до полной остановки двигателя. Внешне это проявляется как отсутствие топлива, что переключает внимание угонщика на систему питания. 25

После отключения системы зажигания конденсатор 47 разря>кается через резистор 48 и запуск двигателя можно повторить, что свидетельствует об исправности системы зажигания. 30.

Испытание электронной приставки при совместной работе с коммутаторами

36.3734 и 55.3734 показали ее высокую эффективность. К дополнительным достоинствам следует отнести простоту ее 35 . подключения, при которой не требуется выполнять какие-либо пересоединения в штатной системе зажигания. та искрообразования и расширения функциональных возможностей, введены параметрический стабилизатор напряжения, выход которого является положительной шиной питания, а входы включены между полюсом источника питания и отрицательной шиной питания, тахометрическое устройство, вход которого подключен к входу инвертора, а выход соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора и вторым входом устройства сброса непосредственно, а, через второй резистор — с отрицательной шиной питания, узел аварийного зажигания, первый вход которого связан с входом инвертора, а выход — с его выходом, спаренный выключатель, первый размыкающий контакт которого соединяет вход инвертора с входным выводом электронной приставки, а второй размыкаю.ций контакт соединяет второй. вход узла аварийного зажигания с отрицательной шиной питания, три элемента 2И-НЕ, первые входы первого и второго из них соединены соответственно с вторыми входами инвертирующих логических элементов, вторые входы— с инвертирующим и неинвертирующим вы, ходами RS-триггера, их выходы — с входами третьего элемента 2И-НЕ, второй инвертор, вход которого соединен с выходом третьего элемента 2И-НЕ и управляющим входом устройства сброса интегрирующего конденсатора, а выход через последовательные диод и узел противоугона — с вторым выводом токозадающего резистора, причем инвертирующие логические элементы выполнены в виде элементов 2 ИЛ И-Н Е, устройство сброса интегрирующего конденсатора — в виде электронного ключа, второй вывод первого резистора соединен с положительной шиной питания. которая также соединена с выходом третьего элемента 2И-НЕ через последовательно соединенные светодиод, третий резистор и переход эмиттер-база рп-р-транзистора, коллектор которого подключен к отрицательной шине питания.

2. Приставка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что тахометрическое устройство содержит инвертор, вход которого соединен с

его выходным выводом через первый конденсатор, с отрицательной шиной питания — через первый резистор, с управляющим входом устройства выборки-хранения — непосредственно, выход которого соединен через обратный диод — с точкой соединения управляющего входа электронного ключа и первого вывода второго резистора, второй вывод которого подключен к входному выводу тахометрического устройства,, электронный ключ, который соединяет первые выводы второго конденсатора и третьего ре1800086

Составитель Е.Линник

Техред М,Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор Т.Савина

Заказ 1147 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 зистора, вторые выводы которых подключены к отрицательной шине питания, и информационный вход устройства выборки-хранения, выход которого является выходом тахометрического устройства с положительной шиной питания.

3. Приставка по п.1, от л и ч а ю ща яс я тем, что узел аварийного зажигания содержит электронный ключ, первый входной вывод которого соединен с отрицательной шиной питания, управляющий вход которого соединен с вторым входным выводом и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен через конденсатор с выходным выводом узла, а через второй резистор, параллельно которому

5 . подключены последовательно соединенные дйод и третий резистор, — с первым входным выводом узла.

4. Приставка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что узел противоугона содержит

10 соединенные параллельно резистор, конденсатор и размыкающие контакты выключателя.