Электронный коммутатор системы зажигания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 774060 А 1 5/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1нско-английс11 САБИомилин, В.Н,коеКонд Электронные систеиностроение, 1987,;ОММУТАТОР СИ сится к бесконтакт истемам зажигани мированием временГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение отнным транзисторнымвысокой энергии с но накопления энергии в катушке зажигания и может быть использовано в качестве комму-. татора в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: коммутатор включает блок 1 питания, интерфейс 2, блоки 3, 7, 8, 14, 18, формирователь 4, диоды 5, 6, выключатели 9, 10, конденсатор 11, резистор 12, генератор 33, устройства 15, 16, каскад 17, обмотку 19, Особенностью изобретения является введение блока 7 временной задержки, блока 8 переключения диапазонов, релаксационного генератора 13, диодов 5, 6, выключателей 9, 10, конденсатора 11, резистора 12, а также то, что блок 4 формирования сигналоввычитателя - с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого - с вторым выходом формирователя пилообразного напряжения, образующим второй выход блока регулирования времени накопления, третий выход которого образован движком второго потенциометра, а четвертый - первого,3, Коммутатор по пп.1 и 2,отл ича ющ и й с я тем, что блок переключения диапазонов содержит два электронных ключа и два инвертора, причем второй и четвертый входы блока соединены соответственно с его выходом через первый и второй ключи, а третий вход блока через первый инвертор - с управляющим входом первого ключа и входом второго инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа.4, Коммутатор по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что формирователь пилообразного напряжения содержит источник тока, вход которого образует второй вход формирователя пилообразного напряжения, а выход - второй выход формирователя пилообразного напряжения, который подключен к второй шине питания через второй конденсатор и через третий диод - к выходу третьего инвертора, вход которого соединен через третий резистор с второй шиной питания и через третий конденсатор - с входом четвертого инвертора, выход которого образует первый выход формирователя пилообразного напряжения, и с выходом пятого инвертора, вход которого соединен через четвертый резистор с второй шиной питания, а через четвертый конденсатор - с третьим входом формирователя пилообразного напряжения,5, Коммутатор по пп, 1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок временной задержки содержит соединенные последовательно первый элемент 2 И-НЕ и шестой инвертор, выход которого образует выход блока временной задержки и связан через четвертый диод с 5 первым входом первого элемента 2 И-НЕ,который соединен через пятый конденсатор с второй шиной питания и через последовательно соединенные пятый резистор и пятый диод - с первым входом блока 10 временной задержки, который соединен свторым входом первого элемента 2 И-Н Е, через последовательно соединенные шестой диод и регулируемый резистор - с его первым входом и через параллельно соединен ные шестой конденсатор и седьмойрезистор - с второй шиной питания,6, Коммутатор по пп, 1 - 5, о т л и ч а ю,щ и йс я тем, что релаксационный генератор содержит элемент ЗИЛИ-НЕ, первый вход которого 20 соединен чяерез восьмой резистор с третьимвходом релаксационного генератора, через седьмой конденсатор - с второй шиной питания, через седьмой диод - с выходом элемента ЗИЛИ-НЕ, соединенным также с 25 входом седьмого инвертора, выход которогообразует выход релаксационного генератора, и через восьмой конденсатор - с первым входом второго элемента 2 И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом элемента 30 ЗИЛИ-НЕ, второй вход которого соединенчерез восьмой диод с первым входом релаксационного генератора, связанным также через девятый резистор с первым входом второго элемента 2 И-НЕ, через десятый ре зистор - с второй шиной питания и черезпоследовательные одиннадцатый резистор .и включенный в прямом направлении стабилитрон - с пятым входом релаксационного генератора, а второй вход второго элемента 40 2 И-НЕ соединен с вторым входом релаксационного генератора и через двенадцатый резистор - с его четвертым входом.1774060 М Составитель Е.Линни Редактор Т.ОрловЛ . Техред М.Моргентал Корректор А.Ворович оиэводственно изцаельскии комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 аказ 396 Тираж 8 НИИПИ Государсгвенного ко 113035. МоПодписноетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССва, Ж, Раущская наб 4/51774060 10 15 20 25 30 35 40 45 постоянной .скважности выполнен в виде компаратора, а блок 3 регулирования времени накопления содержит формирователь пилообразного напряжения, устройство выборки-хранения, вычитатель, компаратор и два потенциометра, упрощение блоков регулирования времени накопления и формирователя сигналов постоянной скважности, повышение энергии искрообразования при Предлагаемое техническое решение относится к бесконтактным транзисторным системам зажигания высокой энергии с нормированием времени накопленияэнергии в катушке зажигания и может быть использо вано в качестве коммутатора в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.Известенкоммутатор 36,3734, содержащий блок ограничения напряжения питания, блок времени накопления., выходной каскад с элементом ИЛИ-НЕ и силовым транзисторным ключом, блок безыскровой отсечки и блок ограничения тока (см, Опарин И.М, и др, Электронные системы зажигания. М.: Машиностроение, 1987, с, .114,рис. 55).Недостатками известного устройства являются ограниченная область примене-ния из-за необходимости использования датчика момента зажигания, формирующего сигналы прямоугольной формы строго определенной скважинности датчик Холла); низкая надежность из-за перегрева силового транзистора выходного ключа на малых оборотах двигателя при увеличении времени его работы в активном режиме; уменьшениеэнергии искрообразования при резком наборе скорости вращения двигателя из-за сокращения времени накопления, ограниченныее функциональные возможности изза отсутствия функций октан-корректора, многократного искрообразования, .аварийного зажигания.Первый иэ этих недостатков устранен в коммутаторе 55,3734, который выбран в качестве прототипа и содержит блок питания, интерфейс, блок регулирования времени накопления, блок формирования сигнала постоянной скважности, блок беэыскровой отсечки, блок ограничения амплитуды выходного тока, устройство ограничения амплитуды импульсов выходного напряжения, устройство защиты катушки зажигания при изменении полярности источника питания, выходной каскад сэлементом ИЛИ-НЕ и силовым транзисторным ключом. резком увеличении оборотов двигателя, повышение надежности устройства путем устранения перегрева силового транзистора выходного каскада на малых обороах, расширение функциональных воэможностей за счет реализации функций октан-корректора, многократного искрообразования и аварийного зажигания. 5 з.п. Ф-лы, 5 ил. Недостатками прототипа являются низкая надежность из-за перегрева силового транзистора выходного каскада на малых оборотах двигателя при увеличении времени его работы в активном режиме; уменьше, ние энергии искрообразования при резком наборе скорости вращения двигателя из-за сокращения времени накопления; ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия функций октан-корректора, многократного искрообразования, аварийного зажигания; сложность блоков регулирования времени накопления и формирования сигнала постоянной скважности, которые реализованы на семи операционных усилителях.Целью изобретения является упрощение блоков регулирования времени накопления и формирование сигнала постоянной скважности, повышение надежности устройства путем устранения перегрева силового транзистора выходного каскада на малых оборотах, повышение энергии искрообраэования при резком увеличении скорости вращения двигателя, расширение функциональных возможностей эа счет реализации функций октан-корректора, многократного искрообраэования и аварийного зажигания,Цельдостигается тем, что в электронный коммутатор системы зажигания, содер жащий блок питания с двумя выходами,интерфейс с двумя входами и одним выходом, блок регулирования времени накопления с четырьмя входами и одним выходом.блок формирования сигнала постоянной скважности с двумя входами и одним выходом, блок безыскровой отсечки с двумя входами и одним выходом, блок ограничения амплитуды выходного тока с тремя входами и одним выходом, устройство ограничения амплитуды импульсов выходного напряжения, устройство защиты катушки зажигания при изменении полярности напряжения пи.тания, выходной каскад с транзисторным . ключом с пятью входами и двумя выходами, 1774060причем входы блока питания подключены к первой и второй шинам питания, его первый выход стабилизированногоо напряжения соединен с первыми входами интерфейса блока регулирования времени накопления, содержащего первый компаратор, блока формирования сигнала постоянной скважности, содержащего второй компаратор, блока безыскровой отсечки и блока ограничения амплитуды выходного тока, его вто рой выход опорного напряжения соединен, с вторыми входами блоков регулирования: времени накопления и ограничения амплитуды выходного тока, третий вход блока регулирования времени накопления и второй 15 вход выходного каскада подключены к первой шине питания, второй вход интерфейса подключен к выходу датчика момента зажигания, а его выход - к второму входу блока безыскровой отсечки, выход которого под-,20 ключен к четвертому входу выходного каскада, к первым входу и выходу которого подключена первичная обмотка катушки зажигания соответственно через устройство ограничения амплитуды импульсов выход ного напряжения и устройство защиты катушки зажигания. второй выход выходного каскада соединен с его пятым входом через блок ограничения амплитуды выходного тока, согласно изобретению введены блок временной задержки с двумя входами и одним выходом, блок переключения диапазонов с четырьмя входами и одним выходом, релаксационный генератор с пятью входами и одним выходом, первый и второй дио ды, первый и второй выключатели, первый конденсатор и первый резистор, причем выход интерфейса соединен с четвертым входом блока регулирования времени накопления, первый выход которого, образованный выходом первого компаратора, соединен через первый диод с вторым входом блока временной задержки, первый вход которого подключен к первому выходу блока питания, и с катодом второго диода 45 второй и третий выходы блока регулирования времени накопления соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами второго компаратора блока формирования сигнала постоянной скважности, выход которого соединен с анодом второго диода и четвертым входом блока переключения диапазонов, первый вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй - с выходом блока временной задержки, третий - с четвертым выходом блока регулирования времени накопления, а выход через параллельные первые выключатель и конденсатор - с четвертым входом релаксационного генератора, соединенным также с второй шиной питания через первый рези.стор, его первый вход соединен с первым выходом блока питания непосредственно, второй - через второй выключатель, третий - с первой шиной питания и пятый - с первичной обмоткой катушки зажигания, а выход - с третьим входом выходного каскада,Блок регулирования времени накопления содержит формирователь пилообразного напряжения, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом блока питания и первой шиной питания, третий вход образует четвертый вход блока, первый и второй выходы - соответственно с управляющим и сигнальным входами устройства выборки- хранения, первый вход которого соединен с первым выходом блока питания, а выход - с входом уменьшаемого аналогового вычитателя, соединенным также через параллельные первый и второй потенциометры с второй шиной питания, вход вычитаемого аналогового вычитателя соединен с вторым выходом блока питания, первый вход - с первым выходом блока питания, а выход вычитателя - с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соеДинен с вторым выходом формирователя пилообразного напряжения, образующим второй выход блока, третий выход которого образован движком второго лотенциометра, а четвертый - первого.Блок переключения диапазонов содержит два электронных ключа и два инвертора, причем второй и четвертый входы блока соединены соответственно с. его выходом через первый и второй ключи, а третий вход блока через первый инвертор - с управляющим входом первого ключа и входом второго инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа.Формирователь пилообразного напряжения содержит источник тока, вход которого образует второй вход формирователя, а выход - второй выход формирователя, подключенный к второй шине питания через второй конденсатор и через третий диод к выходу третьего инвертора, вход которого соединен через третий резистор с второй шиной питания и через третий конденсатор с входом четвертого инвертора, выход которого образует первый выход формирователя, и с выходом пятого инвертора, вход которого соединен через четвертый резистор с второй шиной питания, а через четвертый конденсатор с третьим входом формирователяБлок временной задержки содержит соединенные последовательно первый поги 1774060ческий элемент 2 И-НЕ и шестой инвертор, выход которого образует выход блока и связан через четвертый диод с первым входом элемента 2 И-НЕ, который соединен также через пятый конденсатор с второй шиной питания, через последовательные пятый резистор и пятый диод с первым входом блока, связанным также с вторым входом элемента 2 И-НЕ, через последовательные шестой диод и регулируемый резистор с его первым входом и через параллельные шестой конденсатор и седьмой резистор с второй шиной питания,Релаксэционный генератор содержит элемента ЗИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен через восьмой резистор с третьим входом генератора, через седьмой конденсатор с второй шиной питания, через седьмой диод с выходом элемента ЗИЛИ-НЕ, соединенным также с входом седьмого инвертора, выход которого образует выход генератора, и через восьмой конденсатор с первым входом второго элемента 2 И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом элемента ЗИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен через восьмой диод с первым входом генератора, связанным также через девятый резистор с первым входом элемента 2 И-НЕ, через десятый резистор с второй шиной питания и через последовательные одиннадцатый резистор и включенный в прямом направлении стабилитрон с пятым входом генератора, а второй вход элемента 2 И-НЕ соединен с вторым входом генератора и через двенадцатый резистор с его четвертым входом.Соответствие данного технического решения критерию "существенные отличия" подтверждается тем, что новые существенные отличительные признаки (новые блоки временной задержки, переключения диапазонов, релаксационный генератор, новые элементы: два диода, двэ выключателя, конденсатор и резистор, новое исполнение блоков регулирования времени накопления и формирования сигналов постоянной скважности, новые связи между старыми и новыми блоками и элементами) во взаимодействии обеспечивают получение нового положительного эффекта: создание коммутатора системы зажигания с упрощенными блоками регулирования времени накопления и формирования сигнала постоянной скважности, в котором силовой транзистор выходного каскада не перегревается в любых режимах, повышена энергия искрообразования при резком увеличении оборотов и реализованы функции октан-корректора, многократного искрообразования и аварийного зажигания, На фиг. 1 изображена функциональная схема коммутатора; на фиг, 2 - принципиальная схема сЬормировэтеля пилообразного напряжения; на фиг. 3 - принципиальная . схема блока временной задержки; на фиг. 4- принципиальная схема релаксэционного генератора; на фиг, 5 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства, где а - сигнал на выходе интерфейса; б - сигнал на выходе пятого инвертора; в - сигнал на первом выходе формирователя пилообразного напряжения; г - сигнал на выходе третьего инвертора; д - напряжение нэ втором выходе формирователя пилообразного напряже 10 ния; е - сигнал на первом выходе блока регулирования времени накопления; ж -15 сигнал на выходе блока формирования сигнала постоянной скважности; з - напряжение на пятом конденсаторе; и - сигнал на выходе блока временной задержки; к - сигнал нэ выходе второго элемента 2 И-НЕ; л - сигнал на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ; м -20 напряжение на седьмом конденсаторе; н - напряжение на первичной обмотке катушки зажигания; о - сигнал на втором входе элемента ЗИЛИ-НЕ; и - напряжение на четвертом входе релаксэционного генератора при разомкнутых контактах первого выключателя, т.е, в режиме однократного искрообра 30 зования; р в , сигнал на выходе второго элемента 2 И-НЕ в режиме однократного искрообразования; с - сигнал нэ выходе элемента ЗИЛИ-НЕ в режиме однократного искрообразования.Электронный коммутатор системы зажигания содержит блок 1 питания, интер 35 переключения диапазонов, первый 9 и второй 10 выключатели, первый конденсатор 11, первый резистор 12, релаксационный генератор 13, блок 14 безыскровой отсечки тока, устройство 15 ограничения амплитуды импульсов выходного напряжения, устройство 16 защиты катушки зажигания от изменения полярности источника питания, выходной каскад 17 и блок 18 ограничения амплитуды выходного тока, Первичная обмотка катушки 19 зажигания включена между первой шиной источника питания и входами устройств 15, 16. Входы блока 1 питания подключены к первой и второй шинам питания. Его первый выход стабилизированного напряжения соединен с первыми входами интерфейса 2, блока 3, формирователь 4, блоков 7, 8, генератора 13, блока 14, устройств 15, 16 и блока 18, а второй выход опорного напряжения соединен с вторыми фейс 2, блок 3 регулирования времени накопления, формирователь 4 сигнала постоянной скважности, первый 5 и второй 6 40 диоды, блок 7 временной задержки, блок 8входами блоков 3 и 18, Первая шина питания подключена к третьим входам блока 3 и генератора 13 и к второму входу выходного каскада 17. На второй вход интерфейса 1, подается сигнал от датчика момента зажи гания, а его выход соединен с четвертым входом блока 3 и вторым входом блока 14, выход котооого подключен к четвертому входу выходного каскада 17, Первый выход блока 3 подключен через диод 5 к второму 10 входу блока 7, его второй и третий выходы - соответственно к инвертирующему и неинвертирую цему входам формирователя 4, выход которого соединен с четвертым входом блока 8 и через диод 6 с вторым входом 15 блока 7, его четвертый выход - с третьим входом блока 8, второй вход которого соединен с выходом блока 7, Выход блока 8 соединен через параллельные выключатель 9 и конденсатор 11 с четвертым входом ге нератора 13, подключенным также к второй шине питания через резистор 12. Второй вход генератора 13 соединен с первым выходом блока 1 питания через выключатель 10, а пятый вход генератора 13 - с первич ной обмоткой катушки зажигания, соединенной также с входами устройств 15, 16. Выход генератора 13 подключен к третьему входу выходного каскада 17, первый и пятый входы которого соединены соответственно 30 с выходами устройства 15 и блока 18, третий вход которого подключен к второму выходу выходного каскада 17, Выход устройства 16 соединен с первым выходом каскда 17.35Блок 3 содержит устройство 20 выборки-хранения, вычитатель 21, первый 22 и второй 23 потенциометры, первый коммутатор 24 и формирователь 25 пилообразного напряжения, Первые входы формирователя 40 25, устройства 20, вычитателя 21 и компаратора 24 соединены с первым входом блока 3, Второй вход формирователя 25 образует третий вход блока 3, четвертый вход которого соединен с третьим входом формировате ля 25. Вход вычитэемого вычитателя 21 образует второй вход блока 3, Первый и второй выходы формирователя 25 соединены соответственно с управляющим и сигнальным входами устройства 20, выход 50 которого подключен к входу уменьшаемого вычитателя 21 и через параллельные потенциометры 22, 23, движки которых образуют соответственно четвертый и третий выходы блока 3, к второй шине питания. Выход вы читателя 21 подключен к инвертирующему входу компаратора 24, неинвертирующий вход которого связан с вторым выходом формирователя 25, образующим также второй выход блока 3,Второй и четвертый входы блока 8 сое динены с его выходом через первый 26 и второй 26 электронные ключи, Гретий вход блока 8 соединен через первый инвертор 27 с управляющим входом ключа 26 и входом второго инвертора 28, выход которого подключен к входу ключа 26,Формирователь 25 содержит источник 29 тока, вход которого образует второй вход формирователя 25, а выход - второй выход формирователя 25, подключенный к второй шине питания через второй конденсатор 30 и через третий диод 31 к выходу третьего инвертора 32, вход которого соединен через третий резистор 33 с второй шиной питания и через третий конденсатор 34 с входом четвертого инвертора 35, выход которого образует первый выход формирователя 25, и с выходом пятого инвертора 36, вход которого соединен через четвертый резистор 37 с второй шиной питания, а через четвертый конденсатор 38 с третьим входом формирователя 25.Блок 7 временной задержки содержит соединенные последовательно первый логический элемент 2 И-НЕ 39 и шестой инвертор 40, выход которого образует выход блока 7 и связан через четвертый диод 41 с первым входом элемента 2 И-НЕ 39, который соединен через пятый конденсатор 42 с второй шиной питания, через последовательные пятый резистор 43 и пятый диод 44 с первым входом блока 7, связанным также с вторым входом элемента 2 И-НЕ, через последовательные шестой диод 45 и регулируемый резистор 46 с его первым входом и через параллельные шестой конденсатор 47 и седьмой резистор 48 с второй шиной питания.Релаксационный генератор 13 содержит элемент ЗИЛИ-НЕ 49, первый вход которого соединен через восьмой резистор 50 с третьим входом генератора 13, через седьмой конденсатор 51 с второй шиной питания, через седьмой диод 52 с выходом элемента ЗИЛИ-НЕ 49, соединенным также с входом седьмого инвертора 53, выход которого образует выход генератора 13, и через восьмой конденсатор 54 с первым входом второго элемента 2 И-НЕ 55, выход которого соединен с третьим входом элемента ЗИЛИ-НЕ 49, второй охол которого связан через восьмой диод 56 с первым входом генератора 13, связанным также через девятый резистор 57 с первцм входом элемента 2 И-НЕ 55, через десятый резистор 58 с второй шиной питания и через последовательные одиннэдцэтьй резиг;, р 9 и включенный в прямом направ и г;нлитрон 60 с пятым входом е г:,;. э второйвход элемента 2 И-НЕ 55 соединен с вторым входом генератора 13 и через двенадцатый резистор 61 с его четвертым входом,Коммутатор работает следующим образом.Интерфейс 2 формирует сигналы прямоугольной формы произвольной скаажности, нарастающий фронт которых соответствует по времени управляющему фронту сигнала датчика момента зажигания (фиг. 5 а). В качестве интерфейса может быть использован блок согласования, описанный в заявке Ь 4696812/21 от 11,04,89, который формирует управляющие сигналы переменной скважности и обеспечивает сопряжение системы зажигания с любыми датчиками момента зажигания, Эти сигналы дифференцируются цепочкой ЯЗ 7 СЗ 8(фиг. 2) и подаются на вход инвертора 36, на выходе которого формируются короткие импульсы низкого логического уровня ("ноль") (фиг. 5 б), которые инвертируются инвертором 35 и поступают на вход управления устройства 20 выборкихранения(см. Титце У., Шнек К. Полупроводниковая схемотехника; Справочное "руководство. М,: Мир, 1982, с, 490, рис, 26,21) в виде коротких импульсов высокого логического уровня ("единица") (фиг. 4 в). Нарастающий фронт сигналов на выходе инвертора 36 дифференцируется цепочкой ЯЗЗС 34, и полученный сигнал преобразуется с помощью инвертора 32 в короткий импульс "ноль" (фиг. 5 г), обеспечивающий разряд конденсатора 30 через диод 31, Конденсатор 30 заряжается линейно от источника 29 тока и импульсно разряжается через диод 31 и выход инаертора 32, благодаря чему на выходе формирователя 25 формируется пилообразное напряжение с линейным нарастающим фронтом и крутым спадающим.(фиг, 5 д). Импульсы с выхода инвертора 35 (фиг, 5 в) переводят устройство 20 в режим выборки, и оно фиксирует амплитудное значение пилообразного напряжения, которое представлено на его выходе в режиме хранения в виде постоянного напряжения (верхняя сплошная линия 1 на фиг. 5 д), Сразу по окончании режима выборки конденсатор 30 разряжается и подготавливается к разрядке в течение следующего такта, Из постоянного напряжения на выход устройства 20, которое обратно пропорционально частоте следования импульсов от датчика момента зажигания, с помощью аналогового вычитателя 21 (см, Титце У., Шенк К, Полупроводниковая схемотехника, Справочное руководство, М,: Мир, 1982, с, 138, рис. 11,3) вычитается часть постоянного напряжения, в качестве которого используется опорное напряжение, а на выходе вычитателя 21 получается постоянное напряжение, которое меньше напряжения на выходе устройства 20 на величину опорного .на всех оборотах двигателя (фиг, 5 д, линия 5 2), В компараторе 24 сравниваются пилообразное напряжение на выходе формирователя 25 и постоянное напряжение на выходе вычитателя 21. В то время, когда пилообразное напряжение превышает постоянное 10 (фиг, 5 д), на выходе компаратора 24 формируются импульсы прямоугольной формы постоянной длительности (фиг. 5 е), передний фронт которых опережает момент зажигания на постоянную для данного диапазона 15 регулирования оборотов величину и определяет момент начала накопления энергии в катушке 19 зажигания. В формирователе 4 сравниваются пилообразное напряжение на выходе формирователя 25 и часть посто янного напряжения на выходе устройства20, снимаемого с движка потенциометра 23 (фиг. 5 д, пунктирная линия 3), В то время, когда пилообразное напряжение меньше постоянного, на выходе формирователя 4 25 формируются импульсы прямоугольнойформы постоянной скважности(фиг, 5 ж), которые используются в тахометрической части блока 7 и определяют количество искр в каждом такте в режиме многократного иск рообразования, задаваемом в генераторе13, Движок потенциометра 23 устанавливается в такое положение, чтобы скважность импульсов на выходе формирователя 4 была несколько меньше 0,5. При этом обеспечи вается оптимальная работа тахометрической части блока 7, а количество искр.устанавливается максимальное,но угол появления последней искры не превышает 45 угла поворота ротора распределителя, что 40 исключает "обратные удары". Посколькувремя накопления энергии, за которым следует формирование искрового разряда в свече, при неизменном напряжении питания коммутатора есть величина постоянная, 45 задержка начала накопления энергии с помощью блока 7 в каждом также позволяет реализовать функцию октан-корректора. На вход блока 7 через диоды 5 и 6 подаются сигналы компаратора 24 и формирователя 4.50 По скольку пауза между этими сигналами,определяемая временем разряда конденсатора ЗО (фиг. 2), заполняется с помощью конденсатора 47 (фиг. 3), входной сигнал блока 7 имеет передний фронт, совпадаю щий с передним фронтом сигнала компаратора 24, а задний, совпадающий с задним фронтом сигнала формирователя 4. Задержка переднего фронта входного сигнала в блоке 7 (фиг. 3) осуществляется с помощью интегрирующего звена Я 46 С 42, величиназадержки определяется сопротивлениемрегулируемого резистора 46, а интенсивность убирания задержки при увеличенииоборотов двигателя - интегрирующим зве-,ном К 43 С 42 (сопротивление резистора 48много меньше сопротивления резистора43). Напряжение на конденсаторе 42 и сигнал на выходе блока 7 показаны соответственно на фиг. 5 з, и,Как видно из фиг, 5 д, амплитуда пилообразного напряжения не может увеличиваться бесконечно. Поэтому на самых малыхоборотах двигателя (например, при его прокуручивании вручную) амплитуда ограничивается и время накопления энергии 1начинает резко возрастать, как и в устройстве-прототипе, Чтобы предотвратить перегрев силового транзистора выходногокаскада 17 в этом режиме, применяетсяблок 8 переключения диапазонов. На фход 2инвертора 27 (фиг. 1), используемого р качестве порогового элемента, подается постоянное напряжение с движка потенциометра22, Положение этого движка выбирается таким образом, чтобы напряжение на входе 2инвертора 27 на оборотах двигателя, когданет ограничителя амплитуды пилообразного напряжения, соответствовало низкомулогическому уровню. При этом на выходеинвертора 27 присутствует сигнал "единица", на выходе инвертора 28 - "ноль", ключ26 замкнут, а ключ 26 разомкнут. Отсчетвремени накопления энергии в генераторе13 начинается по переднему фронту сигналана выходе компаратора 24 (фиг. 5 е). Когда 3обороты снижаются и перед тем, как наступит ограничение амплитуды пилообразногонапряжения, сигнал на входе инвертора 27должен превышать порог его переключения, Поэтому на низких оборотах на выходе 4инвертора 27 присутствует сигнал "ноль",на выходе инвертора 28 - "единица", ключ26 разомкнут, ключ 26 замкнут. На входгенератора 13 поступают сигналы с выходаформирователя 4, Накопление энергии начинается на несколько миллисекунд позжесигнала датчика момента зажигания, соответственно запаздывает и искра. Однако такое запаздывание на запуске двигателя неотражается, в в режиме многократного искрообразования даже облегчает его, поскольку величина запаздывания в угловыхвеличинах невелика и не выходит, например, за пределы естественного разбросапрерывателя (при времени накопления 4 мс 55и 120 об/мин запаздывание составляет1,44 О),Время накопления энергии и частотумногократного искрообразования задаетрелаксационныи генератор 13 (фиг. 4). В исходном состоянии на его четвертом входе и на втором входе эпеглента 2 И-НЕ 55 присчгствует "ноль", на выходе элемента 2 И-НЕ 55 - "единица", на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ 5 49 - "ноль", Конденсатор 51 разряжен черездиод 52 и выход элемента ЗИЛИ-НЕ 49, На выходе инвертора 53 - "единица", силовой транзистор выходного каскада 17 заперт, ток через первичную обмотку катушки 19 10 зажигания не протекает. В момент началаотсчета времени накопления энергии на втором входе элемента 2 И-НЕ 55 появляется "единица" (фиг, 5 и), на его выходе "ноль" (фиг, 5 к). На всех входах элемента ЗИЛИ-НЕ 5 49 устанавливаются сигналы "ноль", а на еговыходе - "единица" (фиг, 5 л), Транзистор выходного каскада 17 отпирается, начинает протекать ток через катушку 19 и одновременно начинает заряжаться через резистор 0 50 конденсатор 51 (фиг. 5 м). Постояннаявремени 850 С 51 выбрана так, что напряжение на конденсаторе 51 достигает уровня переключения элемента ЗИЛИ-НЕ 49 в момент достижения током в катушке 19 необ ходимой с точки зрения накопленияэлектромагнитной энергии величины. На выходе элемечта ЗИЛИ-НЕ 49 появляется "ноль" (фиг. 5 л), на выходе элемента 2 И-НЕ 55 - сигнал "единица" (фиг, 5 к), длитель ность которого определяется постояннойвоемени цепочки 857 С 54 и должна перекрывать время запаздывания появления импульса (фиг, 5 н) на обмотке катушки 9 после появления "нуля" на выходе элемента 5 ЗИЛИ-НЕ 49, Под действием импульса напряжения на обмотке катушки 19 стабилитрон 60 открывается и остается открытым, тока в свече горит дуга, поскольку его напряжение пробоя (фиг. 5 н, пунктирная линия) 0 выбрано промежуточным между максимальным напряжением источника питания и минимальным напряжением на первичной обмотке катушки 19 зажигания при горении дуги между электродами свечи (около 25 В).5 Пока стабилитрон 60 открыт, на втором входе присутствует сигнал "единица" (фиг. 5 о), ограничиваемый по ампли 1 уде с помощью резистора 59 и диода 56, поддерживающий сигнал "ноль" на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ 49 и, следовательно, запирающий транзистор выходного каскада 17 После прекращения горения дуги между электродами свечи стабилитрон 60 запирается. на елходе элемента ЗИЛИ-НЕ 49 появпяетсц с;.гнал "удиница", конденсатор 51 снов начинает заряжаться через резистор 5 д , злее процесс накопления энергии ,;ек.:, бразования продолжается, как опн,". л ьче. пока на выходе блока 8 прису 1,:гп 1пп "единица", Обратная связь г 1 ; н горенияЗаявляемое техническое решение посравнению с прототипом имеет следующие преимущества.В устройстве-прототипе блок регулирования времени накопления и формирователь сигнала постоянной скважностисодержит семь операционных усилителей, один транзистор, пять диодов, десять конденсаторов, двадцать четыре резистора. В 50предлагаемом коммутаторе эти же блоки содержат четыре операционных усилителя,два транзистора, один диод, три логических инвертора, четыре конденсатора и двадцать резисторов. Следовательно, эти блоки в предлагаемом устройстве, реализующие те же функции, содержат меньше элементов, т,е, они проще, что обеспечивает повышение надежности и снижение стоимостипредлагаемого коммутатора,дуги позволяет оптимизировать частоты многократного искооообразования, когда время действия искры в каждом такте получается максимальным. Если контакты выключателя 9 разомкнуты, на четвертый вход генератора 13 с выхода блока 8 поступает дифференцированный импульс (фиг, 5 и), поэтому длительность сигнала "ноль" на выходе элемента 2 И-НЕ 55 (фиг, 5 р) получается ограниченной таким образом, чтобы произошло однократное накопление энергии (фиг. 5 с) и искрообразование, т,е. при разомкнуть 1 х контактах выключателя 9 коммутатор переходит в режим однократного искрообразования, При замыкании контактов выключателя 10 на втором входе элемента 2 И-Н Е 55 сигнал "единица" поддерживается непрерывно, соответственно непрерывно осуществляется процесс многократного искпообразования, и коммутатор переходит в режим аварийного зажигания, когда искрообразование тактируется только генератором 13 и не зависит от датчика момента искрообразования, а раздача импульсов осуществляется непосредственно ротором распределителя зажигания,Благодаря тому, что источник 29 тока заряда конденсатора 30 формирователя 25 в блоке 3 и цепь заряда конденсатора 51 в генераторе 13 питаются непосредственно от первой шины источника питания, в коммутаторе осуществляется автоматическая коррекция времени накопления энергии в функции напряжения питания, Например, при увеличении напряжения питания возрастает крутизна пилообразного напряжения на конденсаторах 30 и 51, Время накопления сокращается, а момент искрообразования, заданный с помощью блока 7, не изменяется. 5 10 15 20 25 30 35 40 В устройстве-прототипе при снижении частоты вращения коленчатого вала после ограничения напряжения интеграторов время накопления резко увеличивается (см. Опарин И,Мс. 128), что может привести к выходу из строя силового транзистора, т,е. устройство имеет низкую надежность. В предлагаемом коммутаторе время накопления задается в релаксационном генераторе, и на его величину не влияет эффект ограничения пилообразного напряжения в блоке регулирования времени накопления, который задает момент начала накопления энергии. Чтобы исключить увеличение опережения зажигания на нихких оборотах, лспользуется блок переключения диапазонов, который перед наступлением ограничения пилообразного напряжения переводит коммутатор в режим с уменьшенным опережением зажигания, что облегчает запуск двигателя, Следовательно, предлагаемый коммутатор обладает большей надежностью и облегчает запуск двигателя при "слабом" аккумуляторе,В устройстве-прототипе при резком увеличении оборотов двигателя наблюдается эффект сокращения времени накопления и соответствующего уменьшения энергии искры, Это связано с тем, что информация о моменте начала накопления в данном такте получается на основании дискретной информации о частоте вращения в предыдущем такте, которая хранится в течение данного такта неизменной и перестает быть достоверной к моменту начала накопления, т,к, реальная частота увеличивается непрерывно, Кроме того, при резком увеличении частоты в случае использования топлива с низким октановым числом могут возникать детонационные явления, разрушаюбщие двигатель, В предлагаемом коммутаторе время накопления, не считая коррекции на изменение напряжения питания, и энергия искры величины постоянные, задаваемые релаксационным генератором, Поскольку и здесь момент начала накопления определяется на основании дискретной информации о частоте вращения в предыдущем такте, при резком увеличении частоты вращения происходит некоторое отставание момента начала накопления и соответственно момента зажигания, т,е. автоматически реализуется функция октан-корректора, Следовательно, в предлагаемом коммутаторе в динамике при резком наборе оборотов двигателя энергия искрообразования по сравнению с прототипом увеличивается и при этом предотвращаются детонационные явления, т.е. увеличивается срок службы двигателя, 177405010 15 20 30 35 40 45 50 55 Предлагаемый коммутатор обладает расширенными функциональными возможностями, т,к, реализует функцию октан-корректора, благодаря чему существенно увеличивается срок службы двигателя, реализует функцию многократного искрообразования, благодаря чему существенно облегчается запуск холодного двигателя, особенно при низких температурах, реализует функцию аварийного зажигания, благодаря чему повышается надежность системы зажигания.Формула изобретения 1. Электронный коммутатор системы зажигания, содержащий блок питания с двумя выходами, интерфейс с двумя входами и одним выходом, блок регулирования времени накопления с четырьмя входами и одном выходом, блок формирования сигнала постоянной скважности с двумя входами и одним выходом, блок безыскровой отсечки тока с двумя входами и одним выходом, блок ограничения амплитуды выходного тока с тремя входами и одним выходом, устройство ограничения амплитуды тока импульсов выходного напряжения, устройство защиты катушки зажигания при изменении полярности напряжения пи;ания, выходной каскад с транзисторным ключом с пятью входами и двумя выходами, причем входы блока питания подключены к первой и второй шинам питания, его первый выход стабилизированного напряжения соединен с первыми входами интерфейса, блока регулировэния времени накопления, содержащего первый компаратор, блока формирования сигналов постоянной сквэжности, содержащего второй компаратор, блока безыскровой отсечки тока и блока ограничения амплитуды выходного тока, его второй выход опорного напряжения соединен с вторыми входами блоков регулирования времени накопления и ограничения амплитуды выходного тока, третий вход блока регулирования времени накопления и второй вход выходного каскада подключены к первой шине питания, второй вход интерфейса подключается к датчику момента зажигания, а его выход - к второму входу блока безыскровой отсечки тока, выход которого подключен к четвертому входу выходного каскада, к первым входу и выходу которого подключена первичная обмотка катушки зажигания соответственно через устройство ограничения амплитуды тока импульсов выходного напряжения и устройство защиты катушки зажигания, второй выход выходного каскада соединен с его пятым входом через блок ограничения амплитуды выходного тока, о 1 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и энергии искрообразования, а также расширения функциональных возможностей, в него введены блок временной задержки с двумя входами и одним выходом, блок переключения диапазонов с четырьмя входами и одним выходом, релаксационный генератор с пятью входами и одним выходом, первый и второй диоды, первый и второй выключатели, первый конденсатор и первый резистор, причем выход интерфейса соединен с четвертым входом блока регулирования времени накопления, первый выход которого, образованный выходом первого компаратора, соединен через первый диод с вторым входом блока временной задержки, первый вход которого подключен к первому выходу блока питания, и с катодом второго диода, второй и третий выходы блока регулирования времени накопления соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами второго компаратора, выход которого соединен с анодом второго диода и четвертым входом блока переключения диапазонов, первый вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй - с выходом блока временной задержки, третий - с четвертым выходом блокарегулирования времени накопления, а выход через параллельные первые выключатель и конденсатор - с четвертым входом релаксационного генератора, соединенным также с второй шиной питания через первый резистор, его первый вход соединен с первым выходом блока питания непосредственно, а второй - через второй выключатель, третий - с первой шиной питания и пятый - с первичной обмот-кой катушки зажигания, а выход - с третьим входом выходного каскада,2. Коммутатор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, блок регулирования времени накопления содержит формирователь пилообразного напряжения, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом блока питания и первой шиной питания, третий вход его образует четвертый вход блока регулирования времени накопления, первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим и сигнальным входами устройства выборки-хранения. первый вход которого соединен с первым выходом блока питания, а выход с входом уменьшаемого аналогового вь.читателя, и через параллельные первый и второй потенциометры - с второй шиноц питания, вход вычитаемого аналогового вычитзтеля - с вторым входом блока п таи; 1 лввый вход - с первым выходом бла:л; игл 1, с 1. а выход