Бесконтактная система зажигания

Бесконтактная система зажигания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 92373 (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 20.12.72 (21) 1862416/07 (23) Приоритет — (32) 21.12.71 (31) 595 04/7 1 (33) Великобритания (43) Опубликовано 05.02.78,Бюллетень ¹ 5 (45) Дата опубликования описания 10-OI t8

2 (51) M. Кл.

Г 02 Р 5/08

Государственный номитет

Совета Министраа СССР по делам изобретений и отнрытий (53) УДК 621,43.047 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Эндрю Питер Айвс, Дункан Барри Ходгсон и Майкл Герберт. Копс (Великобритания) Иностранная фирма

"Джозеф Лукас (Электрикал) Лимитец" (Вепикобритания) (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение касается электрооборудования автомобилей, в частности относится к системам зажигания с электронным регулированием момента искрообразования.

Известны системы зажигания с электронным регулированием момента искрообразования (1). Известные системы зажигания не обеспечивают треоуемой точности момента искрообразования и требуемого поведения момента искрообразовання в функции нескольких параметров.

Известна также система зажигания, которая обеспечивает большую точность момента искрообразования и возможность управления моментом искрообразования по нескольким параметрам двигателя (2). Однако такая система зажигания довольно сложна.

Предложенная система зажигания более простая и надежная с электронным регулированием угла опережения зажигания.

Это достигается тем, что система зажигания снабжена дополнительным источником импульсов угла поворота вала двигателя, соединенным с компаратором посредством бистабильной схемы.

На фиг. 1 изображена силовая часть олоксхемы системы зажигания и элементы вво <а информации о параметрах двигателя (угол поворота коленчатого вала, начальный момент искрообразовання, оптимальный момент искрообразования и др.); на фиг. 2, являюшейся частью фиг. 1, показаны элементы ввода информации о нагрузке и скорости двигателя, и также блок памяти; на фиг. 3 и 4 изображена конструктивная схема датчика импульсов угла поворота и опорного импульса; на фиг. 5 показан вариант выполнения силовой части системы

ip зажигания на тиристоре.

Бесконтактная система зажигания включает высоковольтный трансформатор 1, вторичная обмотка которого соединена со свечами 2 двигателя через распределитель 3, а первичная обмотка 4 соединяется с аккумуляторной батареей 5 через участок коллектор-эмнттер транзистора 6. Указанные элементы образуют силовую часть системы зажигания. Момент, в который происходит выключение транзистора 6. со20 ответствует углу установки опережения зажигания, замеренному относительно исходного положения коленчатого вала двигателя. Время, в течение которого транзистор 6 остается выключенным, является регулируемым, за счет установления момента, в который транзистор снова

2 включается. Управление продолжительностью

592373 времени, выключенного состояния транзисторов

6 (в дальнейшем эта продолжительность будет характеризоваться как угол управления) необходимо для того, чтобы обеспечить достаточную величину тока в первичной обмотке

4 трансформатора к моменту выключения транзистора 6 с целью обеспечения требуемой величины импульса вторичного напряжения. Кроме того, путем изменения угла управления может быть сокращена продолжительность искры, если транзистор 6 снова включится, когда искра 10 продолжается.

Управление транзистором 6, который может быть любым другим полупроводниковым устройством, осуществляется бистабильной схемой 7. Когда бистабильная схема находится в

15 своем первом состоянии, на вход транзистора

6 поступает ток базы, и транзистор включен.

Когда бистабильная схема 7 находится во втором состоянии, транзистор 6 не получает ток базы и выключен.

Для установления требуемого исходного по- 20 ложения коленчатого вала предусмотрен диск

8 (фиг. 3 и 4), приводяшийся в действие коленчатым валом двигателя. Примем, например, что двигатель является двухцилиндровым, и одна искра создается за один оборот коленчатого вала. Диск разделен на 360 секторов, каждыи

25 из которых стягивается дугой в 1 градус, а

359 этих секторов снабжены радиально идущими прорезями 9, расположенными по периферии секторов. У последнего сектора отсутствует периферийная прорезь, но он снабжен радиальной базовой прорезью 10, расположенной радиально внутрь от периферии. Прорези располагаются на равном угловом расстоянии друг от друга. Количество прорезей 10 равно числу искр, которые должны создаваться за один оборот коленчатого вала двигателя. В данном з5 случае показана одна прорезь. С диском взаимодействует устройство, вырабатывающее импульсы.

Такое устройство (фиг. 4), например, может содержать два источника света 11 и 12 и взаи40 модействующие с ними приемники света 13 и

14 соответственно. При этом источник 11 и приемник 13 располагаются с противоположных сторон прорезей 9, а источник 12 и приемник 14 устанавливаются соосно с прорезью 10.

Каждый раз, когда прорезь проходит между одним из источников и взаимодействующим с ним приемником, последний получает входной сигнал. При этом приемники 13 и 14 соединены с двумя формирователями 15 и 16 импульсов соответственно так, что каждый формирователь вырабатывает импульс каждыи раз тогда, ког50 да одна из прорезей 9 или 10 пропускает свет на соответствующий приемник 13 и 14. Таким образом, в двухцилиндровом двигателе формиро- . ватель 16 вырабатывает один импульс при каждом обороте диска 8, а после этого импульса формирователь 15 подает 359 импульсов, затем весь цикл повторяется и т. д. Диск устанавливается по отношению к коленчатому валу двигателя так, что формирователь 16 импульсов подает выходной импульс в некоторый подходящий момент, например за 40 — 60 угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки (базовое положение).

Система зажигания (фиг. 1) содержит компаратор, выполненный в виде двоичного счетчика 17, на который поступают пять бит под контролем переключателя 18 или из пяти линий

19 — 19 или из пяти линий 20 — 20 . Способ поступления информации на линиях 19 и 20 будет подробно описан ниже. Двоичный сигнал на линиях 19д — 19 представляет собой требуемый угол установки опережения зажигания (по отношению к базовому положению), а сигнал на линиях 20д — 20 представляет собой угол управления. В начале цикла формирователь

16 подает выходной импульс, который поступает на схему ИЛИ 21, вырабатывающую выходной сигнал, идущий на счетчик 17 для его соединения с переключателем 18. Переключатель 18 соединен с линиями 19с,— 19 так, что счетчик 17 принимает сигналы с линий 19 и накапливает их. Одновременно с этим формирователь 16 устанавливает бистабильную схему

22 в ее первое состояние, в котором она создает выходной сигнал, поступающий на вентиль 23, соединенный с формирователем 15 импульсов.

Теперь формирователь 15 питает счетчик 17. На этой стадии транзистор 6 проводим. Конец импульса формирователя 16 включает бистабильную схему 24, которая, в свою очередь, устанавливает переключатель 18 так, что его выход соединяется с линиями 20, — 20е.

Счетчик 17 содержит двоичный сигнал, представляющий собой требуемый угол установки опережения зажигания, плюс номинальный счет, накопленный в счетчике 17 (обычно ноль). Каждый импульс, поступающий от формирователя 15, подсчитывается счетчиком 17 до тех пор, пока счетчик 17 не достигнет своего номинального счета. Как только это достигается, счетчик 17 подает выходной импульс. Передний фронт этого импульса поступает на схему ИЛИ 21. Это приводит к образованию входного сигнала на счетчике 17, вызывающего перенагрузку счетчика 17 через переключатель

18 информацией с линий 20с — 20 . Задний фронт этого же импульса включает бистабильную схему 7, которая подает выходной сигнал на транзистор 6 с целью его выключения и создания искры. Выходные данные бистабильной схемы 7 поступают также на бистабильную схему 24 и переводят ее в состояние, при котором выход переключателя 18 снова соединяется с линиями 19,— 19 .Дополнительный выходной сигнал бистабильной схемы 7 поступает на схему И 25, в результате чего следующие выходные импульсы от счетчика 17 могут проходить к бистабильной схеме 22. Формирователь 15 продолжает подавать импульсы на счетчик 17 пока тот не достигнет своего номинального счета.

После этого счетчик 17 подает второй выходной импульс. Передний фронт этого импульса поступает на схему ИЛИ 21, которая подает входной сигнал на счетчик 17, заставляя его повторно нагружаться информацией с линий 19 — 19е. Выходной импульс от счетчика

17 также проходит через теперь открытый вентиль схемы И 25 к бистабильной схеме 22, в

592373 результате чего вентиль 23 блокирован. Задний фронт выходного импульса счетчика !7 включает бистабильную схему 7, а с нею вместе транзистор б. Изменение состояния бистабильной схемы 7 не влияет на бистабильную схему

24. Изменение выходного сигнала бистабильной схемы 22 приводит к повторному закрытию схемы И 25. Теперь система находится в своем первоначальном положении, при котором транзистор 6 обладает проводимостью, а счетчик

17 больше не получает импульсов от формирователя 1 . Поступление следующего импульса от формирователя 16 возобновляет цикл.

Когда транзистор 6 снова включен под действием второго выходного сигнала от счетчика

17, схема ИЛИ 21 вынуждает счетчик 17 снова нагружаться информацией с линий 19. Счетчик !7 нагружается снова, когда формирователь

16 подает выходной импульс, благодаря его соединению со схемой ИЛИ 21. Предварительное нагружение счетчика 17 с помощью второго выходного импульса от счетчика 17 является необязательным, хотя и возможным. Если нужно, то цепь может быть выполнена так, что схема ИЛИ 21 функционирует только от первого выходного импульса счетчика 17.

Из вышесказанного очевидно, что угол опсежения зажигания регулируется в соответствии с сигналом на линиях 19, тогда как угол управления регулируется в зависимости от сигнала на линиях 20.

Ниже будет описан способ возникновения сигнала на линиях 19.

Преобразователь (фиг. 2) 26 выдает шесть бит, представляющих собой или разряжение в патрубке двигателя или положение дроссельной заслонки. Выходной импульс от преобразователя 26 поступает на сумматор 27, с которого три наиболее важных цифровых импульса подаются на дещифратор 28, вырабатывающий сигнал на одной из восьми линий 29Q — 29) . Другой преобразователь 30 подает шестибитовый сигнал, представляющий собой скорость двигателя, поступающий на сумматор 31, три наиболее значащие цифры которого подаются на дешифратор 32, подключающий одну из восьми линий

33 — 33 . Линии 33 взаимодействуют с переЦ ключающим устройством 34, имеющим восемь переключателей с 34,„по 341, соответственно, причем линии 29 и 33 и переключатели 34 а — h образуют часть блока памяти 35 с пятью выходными линиями 36, — 36 . Устройство выполнено таким образом, что каждая из линий 33, когда она включена, служит для приведения в действие соответствующего переключателя 34, который, в свою очередь, соединяет одну из восьми линий 37 — 37), с выходными линиями Зб,—

36 . Каждый комплект линий 37 состоит из пяти линий, соединяюн ихся с линиями 36,— 36 соответственно, когда соответствующии переключатель 34 замкнут, и каждая линия 29 соединяется с определенными линиями 37 через диоды.. Между двумя первыми комплектами линий

37 ll 37 н линиями 29 показаны точечные в соединения, представляющие собой диоды. Показанные соединения являются произвольными и определяются для каждого двигателя в отдельности в соответствии с требуемыми харак теристикыми распределения. Предположим, что параметр. установленный преооразователем

30, имеет такую величину, при которой линия

33, включена, тогда переключатель 34> замыкается, соединяя комплект линий 37„с Bb(xo.l,ными линиями Збо,— 36 соответственно. Если соединение обозначить 1, а нет соединения О, то, если параметр, установленный преобразователем 26, имеет величину такую, при которой по линии 29, проходит ток, сигнал, появляющийся на выходной линии 36 составит 10 000. Если параметр, установленный или определенный преобразователем 26, изменяется, в результате чего ток проходит по линиям 29,— 29), при этом

l5 по линии ЗЗ, по-пт сжнему проходит ток, то сигнал на линиях 36 будет последовательно представлять 00 )00. OIOOI. 0((00. )0100, (00! О

I I III и 0)000. Таким образом, блок памяти

35 подает выходной сигна,ч kl3 линии 36, который заранее обусловлен для величин двух пара20 метров, установленных в любой заданный момент.

Элемент 38 является дешифратором, соединяющимся с тремя менее значащими цифрами второго комплекта вводов к каждому из сумматоров 27 и 31 и сам получает сигнал от счетчика

39, на который импульсы поступают от часового устройства 40. Допустим, что параметры, установленные преобразователями 26 и 30, постоянные, а показание счетчика 39 равно О, тогда счетчик 39 получает импульсы от источника (40) и действует через дешифратор 38 с целью изменения треi:м lеeнHеeе e з3нHа ч а Uщ),и х цифр, поданных на сумматоры 27 и 31. Хотя на фиг. 2 показаны простые соединения, в действительности устройство таково, что дешифратор 38 работает с циклом в шестнадцать импульсов и, в свою очередь, добавляет на сумматор 27 следующие номера в цифровом выражении: 1, 2, 3. 4, 5, 6, 7, 8, 8, 7, б, 5, 4, 3, 2, 1. Одновременно с этим следующие номера в цифровом выражении добавляются сумматору 31: 5, б, 7, 8, 8, 7, 6, 5, 4.

4о 3, 2, 1, 1, 2, 3, 4.

Это явление, известное как интерполяция, может быть, а может и не быть для изменения трех более значащих цифр, проходящих QT сумматора 27 и 3(к дешифраторам 28 и 32 в зависимости от конкретных величин трех менее значащих цифр, идущих от преобразователей

26 и 30 в любой данный момент. Принимая постоянными величины для двух параметров, установленных с помощью преобразователей

26 и 30, линии Збд — 36., представляют шестнадцать последовательных ком плектов информ ацик.l. Такой cvocoo aeT возможносrs блоку памяти 35 выдавать более точную инфор мацию.

Линии 36 — 36 обеспечивают поступление информации к сумматору 41, от которого. в свою очередь, информация подается на сумматор 42, выходной сигнал которого идет на сумматор 43, соединенный с линиями 19 — 19

Выходной сигнал сумматора 42 поступает обратно на вход сумматора 41. Часовое устройство 40 подает входной импульс на вентиль 44, 6о выходной сигнал которого поступает на дели592373

Формула изобретения

60 тельный счетчик 45, выход которого соединен с логическим блоком 46, получающим входной импульс от формирователя 15.

Так как выход блока памяти 35 изменяется для определенных величин входных параметров шестнадцать раз в цикл, то очевидно, что часовое устройство 40 каждый раз, как оно подает импульс,. вынуждает вентиль 44 подавать сигнал на сумматор 42 в результате чего последний считывает. выходной сигнал сумматора 41.

При следующем поступлении импульса от устройства 40 операция повторяется, но теперь сумматор 42 получает сумму сигналов, поступающих на сумматор 41 с линии 36, а также предыдущее показание сумматора 42, явившееся сигналом, ранее поступающим на сумматор 41 с линий 36. Таким образом, сумматор 42 постепенно наращивает сигнал, представляющий сумму W сигналов, подаваемых на линии 36, где W увеличивается постепенно с одного до шестнадцати.

Этот сигнал будет увеличиваться так, что выходной сигнал от сумматора 42 должен будет подаваться по девяти выходным линиям. Пять наиболее значащих из них соединяются с сумматором 43, обеспечивая тем самым среднее показание, равное шестнадцати.

Пять наиболее значащих бит от сумматора

42 непрерывно поступают на сумматор 43, который не пропускает их непрерывно на линии 19.

Когда шестнадцать импульсов пройдет через вентиль 44, счетчик 45 подает выходной сигнал на логический блок 46, от которого, в свою очередь, поступает выходной сигнал, запирающий вентиль 44. Теперь логический блок 46 остается в обусловленном состоянии, не принимая никакого участия в работе, пока не будет получен следующий импульс от формирователя 15.

При получении импульса от формирователя

15 логический блок 46 подает выходной сигнал на сумматор 43 для его запоминания и передачи на линии 19 „ — 19 . При получении второго импульса от формирователя 15 логический блок 46 подает сигнал на сумматор 42, чтобы очистить память. Когда от формирователя

15 поступает третий импульс, то логическая схема подает, сигнал на вентиль 44 для его отрицания, в результате чего часовое устройство 40 возобновляет цикл работы.

Выбор данных из блока памяти 35 может происходить очень быстро, а информация в линиях 19 „— 19 может обновляться между импульсами от формирователя 16 большое число раз. Правда, обновленная информация не всегда используется, но когда формирователь

16 подает импульс, то последняя имеющаяся информация содержится на линиях 19, — 19е.

Полезная особенность описанного устройства заключается в том, что информация не может быть передана на линии 19 в неподходящий момент, т. е. когда формирователь 16 только что подал выходной импульс. Причина этого кроется в том, что логический блок 46 приво- дится в действие от импульсов формирователя

15. В результате этого при отсутствии импульсов формирователя 15, когда импульс подается формирователем 16, передачи информации от

40 сумматора 43 на линии 19 не будет, пока не поступит первый импульс следующего цикла от формирователя 15.

Подача информации на линии 20 может производиться совершенно так же, как и на линии 19. Следовательно, выходная информация от дешифраторов 28 и 32 может поступать на другой блок памяти, аналогичный ранее описанному, но отличающийся другими соединениями, чтобы отвечать требованиям угла управления. Выходная информация от этого блока памяти будет поступать через устройство, аналогичное тому, которое было описано при рассмотрении узлов 41 — 46.

На фиг. 5 приведен вариант выполнения силовой части системы зажигания (см. фиг. 1) с использованием тиристора, разряжающего конденсатор на первичную обмотку трансформатора зажигания. На фиг. 5 показана бистабильная схема 7 и при этом нужно отметить, что теперь транзистор 6 получает ток базы, когда бистабильная схема 7 находится во втором состоянии. Следовательно, транзистор 6 теперь открыт при образовйнии искрМ, а не закрыт, как на фиг. 1.

Когда транзистор 6 открыт, обмотка 47 заряжается. После того, как транзистор 6 закрывается, энергия обмотки 4" передается через диод 48 на конденсатор,9. Когда транзистор б снова открывается, сигнал от обмотки 50 открывает тиристор 51, благодаря этому конденсатор 49 разряжается через обмотку 52 трансформатора зажигания и тиристор может создать необходимую искру. В обмотке 48 снова накапливается энергия, и цикл повторяется.

В схеме на фиг. 5 период включения транзистора 6 должен быть таким, при котором накопление необходимой энергии в обмотке 48, и этот период подбирается. Следовательно, на фиг. 1 транзистор 6 должен находиться в открытом положении достаточно долго до появления искры, чтобы накопить требуемое количество энергии. На фиг. 5 транзистор 6 открыт, когда создается искра, и должен оставаться открытым долгое время, чтобы накопить необходимую энергию.

Бесконтактная система зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая катушку зажигания, ключевой элемент, управляющий током в первичной оомотке катушки зажигания, логическую схему для получения цифрового сигнала, изменяющегося в зависимости от параметров двигателя, компаратор, управляющий работой ключевого элемента, на который подаются цифровые сигналы и импульсы от основного источника угла положения коленчатого вала, отличающаяся т@ ч. что, с целью упрощения и увеличения надежности, она снабжена дополнительным источникОм импульсов, представляющих значение

592373 угла поворота вала двигателя, соединенным с компаратором через бистабильную схему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: о

1 Патент СШЛ, кл. 123 — 117, ¹ 3277875, 1966.

2. Патент ФРГ, кл. 46 к 3/00, № 1917389, 1 971.

592373

Составитель А. Борзиков

Техред О. Луговая Корректор Л. Федорнук

Тираж 697 Подписное

Редактор В. Фельдман

Заказ 238/3

Ц11ИИГ!И Государе венного коми ета Сове-га Министров СССР по делам изобретений и 0TKpbtTHH

113035, Москва, Ж-35, Раушская нао., д. 4, 5

Фн,тиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4