Электронная система зажигания

 

Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - упрощение системы зажигания. Для этого в электронной системе зажигания, содержащей эмиттерный повторитель. Блок временной задержки, коммутатор, катушку зажигания, блок временной задержки выполнен на транзисторе и на интегрирующей и дифференцирующей RC-цепях. 2 ил.

Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны системы электронного зажигания, содержащие одновибратор, три схемы совпадения, тактовый генератор, инвертор, реверсивный счетчик и RS-триггер [1].

Недостатком таких систем является отсутствие плавного регулирования угла опережения зажигания, наличие большого количества дискретных элементов, требующих специальной защиты от электрических помех в бортовой сети автомобиля.

Известны другие электронные системы зажигания с упрощенной схемой, содержащие двухтактный транзисторный преобразователь напряжения с трансформатором, мостовым выпрямителем, накопительный конденсатор, стабилитрон, тиристор и блок управления к нему, развязывающий диод, резистор и дополнительную обмотку к трансформатору [2].

Недостатками таких систем зажигания является наличие намоточных элементов, что затрудняет изготовление изделий в серийном производстве и снижает экономичность, отсутствие плавного регулирования угла опережения зажигания.

Цель изобретения - упрощение системы зажигания.

Предложенное техническое решение имеет отличительные признаки от прототипа, а именно: новые узлы и связи между элементами системы, и они существенны, так как цель предложенного решения - упрощение схемы - относится к системе в целом, а наличие новых узлов и связей предопределило новую структуру и принцип работы системы, которая заключается в том, что в противоположных точках диагонали моста, состоящего из двух дифференцирующих цепей, сравниваются две величины напряжения, формирующие импульс управления.

Цель изобретения достигается за счет введения двух дифференцирующих цепей между эмиттерным повторителем и коммутатором системы, а в диагональ моста, образованного этими дифференцирующими цепями, эмиттер - база транзистора - формирователя импульсов, что является первичным техническим свойством.

При обращении к источникам информации выявлено, что аналогичным техническим свойством обладает ряд объектов, но имеют место лишь частичные совпадения. Аналоги, содержащие существенные признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не найдены.

Дополнительная классификация по отдельным отличительным признакам заявляемого технического решения для проведения поиска самих признаков или решений, содержащих такие признаки, нецелесообразна, так как отличительные признаки рассматриваемого технического решения характеризуют части объекта, не являющиеся самостоятельными и не выполняющие самостоятельные функции. Существенные отличительные признаки системы характеризуют взаимодействие в целом, а также связь элементов между собой, причем эта связь не может рассматриваться как самостоятельный объект.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что существенные признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, неизвестны, и, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена блок-схема; на фиг.2 представлены диаграммы напряжений на элементах схемы.

Система состоит из эмиттерного повторителя 1, соединенного своим выходом с первыми выводами конденсаторов 2 и 3, каждый из которых входит соответственно в дифференцирующую 4 и интегрирующую 5 RC-цепи. Выходы дифференцирующей и интегрирующей RC-цепи подсоединены соответственно к базе и эмиттеру транзистора 6 блока 7 временной задержки. В состав указанных RC-цепей входят соответственно первый переменный резистор 8 и резистор 9. Коллектор транзистора 6 блока 7 временной задержки, являющийся его выходом, соединен с входом коммутатора 10, включенного между первой и второй шинами питания через первичную обмотку катушки зажигания. К шинам питания подсоединяются питающие выводы источника 12. Первый переменный резистор 8 включен между базой транзистора 6 и второй шиной питания. Резистор 9 интегрирующей цепи включен параллельно конденсатору 3. Эмиттер транзистора 6 соединен с второй шиной питания через второй переменный резистор 13, а коллектор - через резистор 14.

На временных диаграммах фиг.2 показаны следующие напряжения на элементах схемы при работающих ДВС: напряжение U₁ (фиг.2а) - на входе эмиттерного повторителя 1; напряжение U₂ (фиг.2б) - на выходе эмиттерного повторителя 1; напряжение U₈, U₁₃ (фиг.2в) - на резисторах 8 и 13; напряжение U₁₃ (фиг. 2в) - на резисторе 13 после уменьшения его величины; напряжение U₀ (фиг.2в) - падение напряжения на резисторе 13 от тока, протекающего через резистор 9; напряжение U₄, U'₁₄ (фиг.2г) - на резисторе 14 и на входе коммутатора 10 до и после изменения величины резистора 13; напряжения U₁₀, U'₁₀ (фиг.2д) - на выходе коммутатора до и после изменения величины резистора 13.

Система работает следующим образом (например, ы первый цикл искрообразования). На вход эмиттерного повторителя 1 пропорционально частоте вращения коленчатого вала ДВС поступают импульсы U₁, например, с распределителя зажигания ДВС или с датчика положения коленчатого вала. С выхода эмиттерного повторителя 1 импульсы U₂ поступают на первые выводы конденсаторов 2 и 3 RC-цепей 4 и 5. По конденсаторам в моменты времени t₁-t₄ протекают токи заряда, которые создают на переменных резисторах 8 и 13 падения напряжения U₈(t) и U₁₃(t) в соответствии со следующими законами: U₈(t)=U₂e для 0 ≅ t≅ t₄ U₁₃(t)= U₂e 1-e для t ≅ t_и, где τ₁ - постоянная времени RC-цепи из резистора 8 и конденсатора 2; τ₂ - постоянная времени RC-цепи из резистора 13 и конденсатора 3; t_и - длительность импульса, равная t₃-t₁, или t₆-t₄.

Параметры указанных RC-цепей выбраны такими, что τ₂>>τ₁.

При этом происходит сравнение напряжений U₈(t) и U₁₃(t). Как только в момент времени t₂ напряжение U₁₃ станет больше напряжения U₈, транзистор 6 откроется и с коллектора на вход коммутатора 10 поступит напряжение U₁₄, а на выходе коммутатора 10 появится напряжение U₁₀, в цепи которого коммутируется ток катушки зажигания ДВС. В момент времени t₃ на выходе эмиттерного повторителя 1 напряжение U₂ упадет до 0. В это же время конденсатор 2 разрядится до 0 через цепь эмиттерный повторитель 1, переменный резистор 8, а конденсатор 3 разрядится через резистор 9. Транзистор 6 запирается, а на выходе коммутатора 10 напряжение U₁₀упадет до 0. Закончится первый цикл искрообразования. Для регулировки угла опережения зажигания в следующем цикле искрообразования необходимо изменить величину переменного резистора 13, например, в сторону уменьшения, а величину переменного резистора 8 оставить без изменения. На резисторе 13 теперь величина напряжения U₁₃'(t), в момент времени t₅будет меньше, чем напряжение U₁₃(t) в момент времени t₂. Закон изменения напряжения U₈(t) остается прежним. В момент времени t₅ напряжение U₁₃' cтанет больше напряжения U₈, вследствие этого открывается транзистор 6, с его коллектора на вход коммутатора 10 поступает напряжение U₁₀' , а на выходе коммутатотра 10 появляется напряжение U₁₀' и в цепи катушки зажигания коммутируется ток во втором цикле искрообразования ДВС.

Длительность импульса на выходе коммутатора 10 во втором цикле искрообразования равна t₆-t₅, и она меньше, чем длительность импульса, равная t₃-t₂ в первом цикле, в связи с тем, что передний фронт импульса во втором цикле сдвинулся вправо по отношению к моменту времени t₄. Таким образом, предлагаемое схемное решение позволяет плавно передвигать во времени передний фронт выходного импульса коммутатора и регулировать угол опережения зажигания ДВС в пределах длительности импульса t₃-t₁(или t₆-t₄), т.е. позволяет управлять моментом искрообразования в цилиндрах ДВС.

Изменение величины резистора 8, как и изменение резистора 13, также влияет на изменение положения переднего фронта управляющих импульсов во времени в пределах длительности t₃-t₁, т.е. на момент искрообразования. Если напряжение U₁₃(t₁) больше, чем U₈(t), а U₁₃(t₄) больше U₈(t₄), то искрообразование происходит в моменты времени t₁ и t₄.

Примером применения предложенной системы зажигания в эксплуатации может служить система зажигания со следующими параметрами дифференцирующих цепей: τ₁= 3 мс; τ₂ =12 мс; τ₂^'=50 мс. Величина τ₂^'получена при увеличении резистора 8. При эксплуатации на автомобиле с частотой вращения ДВС, например, 50 Гц (1500 об/мин) на электронную систему зажигания поступали импульсы длительностью 8 мс, периодичностью 20 мс. При изменении величины резистора 8 диапазон регулировки угла опережения зажигания составлял от нуля до 6 мс, т.е. t₆-t₄=8 мс, а диапазон регулировки t₅-t₄=6 мс (фиг.2в). На других оборотах в пределах 900-600 об/мин ДВС также обеспечивается возможность регулировки угла опережения зажигания в широких пределах.

При применении в ДВС более низкооктанового бензина, например АИ-76 вместо АИ-93, регулируя угол опережения зажигания, в динамике движения автомобиля снижаются детонация ДВС и токсичность выхлопных газов.

По сравнению с прототипом предлагаемая система зажигания с регулированием угла опережения зажигания имеет следующие преимущества; обеспечивает плавное регулирование угла опережения зажигания в широких пределах, что позволяет ограничивать детонацию ДВС и снижать токсичность выхлопных газов, повысить надежность работы, вследствие отсутствия в схеме системы зажигания интегральных дискретных элементов упрощается защита от помех бортовой сети. Вследствие упрощения схемы значительно снижено количество электронных элементов, отсутствуют намоточные элементы, что повышает экономичность изделия в серийном производстве по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ, содержащая эмиттерный повторитель, вход которого предназначен для подсоединения к датчику положения вала двигателя, выход - к блоку временной задержки, выход которого соединен с входом коммутатора, включенного между первой и второй шинами питания и через первичную обмотку катушки зажигания, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, блок временной задержки выполнен на транзисторе, входом блока временной задержки является общая точка соединения интегрирующей и дифференцирующей цепей, выходы которых соответственно подсоединены к эмиттеру и базе транзистора, а выход блока временной задержки образован коллектором транзистора, соединенного с второй шиной питания через резистор, а эмиттер транзистора и его база соединены с второй шиной питания через первый и второй переменные резисторы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2