Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания

О П И С А Н И Е 1,880259ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоцналмстическихРеспублик К ПАТЕНТУ(23) Приоритет - (32) 05.1 1,75 Гасударственный нюмнтет . ссср ва делам нэабретеннй и аткрытнй(71) Заявитель Иностранная фирма "Роберт Бош Гмбх"(54) УСТРОЙСТВО ЗАКИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ Изобретение относит ся к устрой ст ву зажигания для двигателей внутреннего сгорания.Известны системы зажигания с элек тронным прерывателем, включенным пос- а ледовательно с первичной обмоткой катушки зажигания, при включении предельного переключателя он воздействует через первичную обмотку на поток тока,. длительность воздействия зависит,от 10 сигнала управления, который генериру" ется датчиком сигнала, подключенного к предельному переключателю, и по истечению отрезка времени достигает своего максимального значения 11115 Применение такого устройства зажи- гания обеспечивает даже при высокихоборотах дви гателя достаточное количество энергии и скрообразования, а при 20 низких оборотах в первичной обмотке обеспечивается величина тока, необходимая для осуще ст аления зажи гания, однако известное устройство имеет сложное схемное решение. 25 2ЭИзвестно также устройство зажигания, у которого время протекания токав первичной обмотке катушки зажиганияуправляется сигналом датчика, имеющим специальную форму, что обеспечивает регулирование времени протеканиятока в первичной обмотке катушки зажигания при изменении оборотов двигателя 1 2.Однако это устройство зажиганияпредполагает наличие датчика (генератор), у которого геометрическая фор"ма ротора определяется эмпирически и,как правило, получается такой, что серийное изготовление требует значи"тельных технологических затрат. Кро"ме того, там же достигается постоянное время прохождения тока в первичной обмотке катушки зажигания,Целью изобретения является расшире"ние функциональных возможностей и по"вышение надежности системы зажигания,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве зажигания для двига"телей внутреннего сгорания, содержа-880259 50 3щем бесконтактный дат чи к у гла поворота вала двигателя, соединенный через операционный усилитель, снабженный блоком регулирования времени протекания тока в выходном транзисторе,нагрузкой которого является первичнаяобмотка катушки зажигания, блок регулирования времени протекания тока выполнен в виде интегратора, включенногомежду инвертируемым и неинвертируемымвходами операционного усилителя черездве параллельные цепи, образованныепоследовательным соединением по меньшей мере одного диода и одного резистора, каждая из которых вместе с интегратором подсоединена к общей точке соединения коллекторов двух последовательно соединенных транзисторовразной проводимости, причем база и-р-итранзистора соединена с коллекторомпредоконечного транзистора, а базар-и-р транзистора через каскадноесоединение промежуточного и контрольного транзисторов соединена с резистором, включенным в цепь эмиттеравыходного транзистора.На фи г. 1 представлена принципиальная схема устройства зажигания, нафиг. 2 - диаграммы, объясняющие рабочий процесс в устройстве зажигания.Устройство для зажигания питаетсяот источника постоянного тока, которым может быть батарея автомобиля,От плюсового полюса источника 1 тока отходит положительный питающий рабочий проводник 2 с замком 3 зажигания, от минусового полюса - отрицательный питающий проводник 4, имеющийсоединение с массойПоложительныйпитающий проводник 2 идет через пер 10вичную обмотку 5 катушки 6 зажиганияи является нагрузкой выходного транзистораа 7 и после этого через контрольный резистор 8 - к отрицательному питающему проводнику 4, Конец, первичной обмот ки 5, соединенный с транзистором 7 через вторичную обмотку9 катушки 6 зажигания, соединен сосвечой 10 зажигания.Положительный питающий проводник2 после источника 1 тока ответвляется к диоду 11, работающему как предохранитель переполюсовки, цтобы после этого через два последовательновключенных резистора 12, 13 подойтик отрицательному проводнику 4. Между ,55резисторами 12, 13 находится точка 14,потенциал, который равен почти половине напряжения источника 1 тока,Устройство зажигания имеет блок 15 регулирования времени протекания тока, который в предпочтительном случае создается операционным усилителем 16 с инвертируемым входом 17, с неинвертируемым входом 18, а также с параллел ь но включенным рези стором 19, лежащим между неинвертируемым входом 18 и его выходом 20 управления, Кроме того, операционный усилитель 16 проводником 21 соединен с катодом диода 11, а проводником 22 - с отрицательным питающим проводником 4. Неинвертируемый вход 18 через резистор 23 соединяется с точкой 14 схемы управления. От неинвертируемого входа 17 отходит соединение, идущее через два последовательно соединенных резистора 24, 25, и затем через бесконтактный датчик 26 угла поворота коленчатого вала двигателя к точке.14. Общее соединение резисторов 24, 25 через конденсатор 27, защищающий от вто ричного импульса блок 15, подключено к точке 14.В предпочтительном случае бесконтактный датчик 26 может быть выполнен в виде генератора переменного тока и вырабатывать переменное напряжение 01, которое имеет форму, подобную изображенной на диаграмме напряжения (фиг, 2 а).Инвертируемый вход 17, кроме того, через резистор 28 соединен с отрицательным питающим проводником 4, а через две параллельные цепи 29 и 30 управления - с интегратором 31, интегрирующее значение которого изображает напряжение регулировки, передвигающее порог включения 0 (фиг. 2 а).Пер вая ц еп ь 29 управле ни я включает в себя последовательное соединение резистора 32 и диода 33 с катодом, повернутым к интегратору 31, а во вторую цепь 30 управления входит последовательное соединение резистора 34 и диода 35 с анодом, повернутым к интегратору 31, Резистор 32 разделяется на два резистора 36 и 37, причем общее соединение этих резисторов 36 и 37 находится на аноде диода 38, катод которого соединен с точкой 14. Кроме того, общее соединение этих резисторов 36, 37 через последовательно соеди" ненные резистор 39 и диод 40 в направлении прохода напряженным от источника 1 тока подключено к коллектору транзистора РПР ) 41, база которого через резистор 42 соединена с выходом 20 операционного усилителя 16.Транзистор 41 своей базой через резистор 43 и своим эмиттером непосредственно соединен с катодом диода 11.Интегратор 31 в простейшем случае образуется конденсатором 44, который своим подсоединением, повернутым к цепям 29, 30 управления, находится на точке 14. Но при этом также возможно, что конденсатор 44 может присоеди- О няться к непоказанному операционному усилителю, выполняющему роль интегра" тора 31,Интегратор 31 своим соединением, повернутым к цепям 29, 30 управления, соединен с коллектором первого ( РПР) транзистора 45 управления, а также с коллектором второго ( ПРП ) транзистора 46 управления. Первый транзистор 45управления своим эмиттером через резистор 47, а базой через резистор 48соединен с катодом диода 11. Второйтранзистор 46 управления своим эмиттером через резистор 49 и базой черезрезистор 50 соединен с отрицательнымпитающим проводником. База второго 20 25 транзистора 46 управления через резисдругого блокирующего диода 54, подключенного своим анодом через резистор55 к базе первого транзистора 45 уп.равления. Анод блокирующего диода 52через резистор 56 еще подключен кколлектору транзистора 41, соединенному через резистор 57 с базой промежуточного транзистора 53. Э 5 4 О Точка, соединения контрольного резистора 8 с эмиттером выходного транзистора 7 соединена через резистор 58 с базой (ПРП) контрольного транзистора 59Коллектор контрольного транэис 45 тора 59 подключен к базе промежуточно го транзистора 53, Кроме того, эмиттер выходного транзистора 7 через ре"зистор 60 соединен с базой последовательного транзистора 6 1 типа "ПРП",Коллектор дополнительного транзистора 61 подключен к базе. следующеготранзистора 62 типа "ПРП", которыйвместе с транзистором .7 образует схему "Дарлингтона", а своей базой черезрезистор 63 подключается к коллекторутранзистора 41,Устройство зажигания работает следующим образом,5 О тор 51 подключается к аноду блокирующего диода 52, катод которого находится как на коллекторе ( ПРП) промежуточ- ЭО ного транзистора 53,.так и на катоде При включенном замке зажигания и работающем двигателе внутреннего сгорания имеющийся сигнал управления, по. лученный от бесконтактного датцика 26, периодически достигает порога включения О ( фиг, 2 а ) блока 15 регулирования времени протекания тока в выходном транзисторе, 8 этот момент на его выходе 20 появляется потенциал 0,(,фиг. 211), что примерно соответствует потенциалу отрицательного питающего проводника 4, Тогда транзистор 41 открывается, Поэтому транзистор 62, а также транзистор 7 открываются, и зарядный ток начинает проходить через первичную обмотку 5 катушки 6 зажигания.Порог включения Ц блока 15 регулирования при разгоне двигателя внутреннего сгорания находится около нулевого значения, то есть только около потенциала точки 14, поэтому гаранти" руется, что блок 15 регулирования при разгоне двигателя надежно включается сигналом управления., получаемым от датцика 26. Через открытый транзистор 41 ток также подается к базе про" межуточного транзистора 53, поэтому последний также открыт, что, в свою очередь, обеспечивает открытое состояние транзистора 45.Благодая этому на интеграторе 31 поя вляет ся пер вое и з ме не ние Ь 0 (фиг. 2 с) интегрирующего значения 06, которое опять оканчивается, как только поток тока в первичной обмотке 5 достигает установленного контрольно" го значения ),1( фиг. 2 в), Тогда падение напряжения на контрольном резисторе 8 достигает значения, при котором транзистор 59 становится проводящим. Из-за этого, транзистор 59 за- крывается, что вызывает запирание транзистора 45. 8 связи с тем, что транзистор 41 открыт, а транзистор 53 закрылся, открывается транзистор 46, Этот момент соответствует второму изменению напряжения Ц фиг. 2 с)- Ь 0 т. Это второе изменение ЬО. оканчивается, как только сигнал управления от датчика сигналов достигнет порога включения 0 (фиг. 2 а) блока 15 ре" гулирования, На выходе 20 управления блока 15 ре гулиро вани я поя вля ется потенциал 0,1 С, (фиг. 2), который приб" лизительно меньше потенциала положи" тельного питающего проводника 2. Транзистор 41 закрывается, что вызывает эапирание транзистора 46. При этом за 880259 8канчивается второе изменение 10 т ( фиг. 2 с). Закрывание транзистора 1 вызывает запирание транзистора 7, что вызывает прерывание тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания, во вторичной обмотке 9 возникает импульс высокого напряжения, который вызывает электрический пробой на свече 10 зажигания.Дополнительный транзистор 61 служит для того, чтобы после достижения вели" чины тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания номинального значения )1 фи г. 2 в ) происходило е го о грани чение,При этом режим транзистора 61 необходимо выбирать так, чтобы при разгоне двигателя внутреннего сгорания ток в первичной обмотке 5 катушки зажиганияя после достижения номинального значения Э на отрезке времени - 1фиг, 2 в) сохранял эту величину, чтобы несмотря на сокращение продолжи.тельности прохождения тока в первичной обмотке 5 катушки зажигания накап. ливалась требуемая энергия.При запуске и разгоне двигателя внутреннего сгорания второе изменение ЬОимеет большую длительность по времени, чем первое изменение ЬО, . поэтому интегрирующее значение О после второго изменения Ы каждый раз становится меньше, чем интегрирующее значение 0 перед первым изменением 05. Этот сигнал через первую цепь 29 управления воздействует на инвертируемый вход 17 таким образом, что порогвключения 0(, фиг. 2 а) блока 15 ре.:гулирования перемещается в положительном направлении. Если обороты двигателя внутренне,го сгорания возрастают, то тогда на.интеграторе 31 второе изменение ЬО т имеет меньшую дополнительность, чем первое изменение ДО, поэтому интегрирующее значение 0(фиг. 2 с,) после второго изменения Ы становится больше положительное) интегрируюЩего зйачения 0 перед первым измене нием ЬО. Этот сигнал воздействуетвначале через первую цепь 29 управления и после того, как интегрирующее значение 0 относительно точки 1 ч становится положительнее, через вторую цепь 30 управления с более низким сопротивлением, на инвертируемый вход 17 таким образом, что порог включения О блока 15 управления перемещается в отрицательном направлении В фиг. 2 а).Таким образом, при разгоне двигателя внутреннего сгорания питаетсятоком вначале через первичную обмотку 5 катушки зажигания в течение времени, необходимого для накоплениятребуемой энергии зажигания, а величина тока контактируется дополнитель ным транзистором 61, который переводит транзистор 7 в активнуюобласть,то есть работает с потерей мощности.Регулирование времени протекания токачерез катушку зажигания во время работы двигателя внутреннего сгоранияобеспечивается за счет перемещенияпорога включения 02 блока 15 регулирования из участка максимального значения Ц,1 положительной полуволны Я ро в участок максимального значения Цс отрицательной полуволны Ч . Приэтом в широком диапазоне измененияоборотов двигателя обеспечивается накопление требуемого количества постоянного запаса энергии.При этом необходимо отметить, чтопри открывании транзистора ч 1 участок схемы, образованный диодом 10,резистором 39 и диодом 38, становится проводящим, из-за чего точка соединения резисторов 36, 37 во включенном положении блока 15 регулирова ния принимает потенциал, примерноравный точке 14, что вызывает прекращение влияния интегратора 31 на блок И15 регулирования. Благодаря этомупростым способом осуществляется стабилизация момента выключения 0(фи г, 2 а) блока 15 ре гулирования,Таким образом, интегратор 31 не 40ноказывает .вредного воздеиствия намомент зажигания. При больших числах оборотов эта стабилизация не нужна, так как в данном устройстве зажигания регулировка продолжительности 4прохождения тока в первичнои обмотике 5 зависит от увеличения тока доопределенного значения, а именно наконт рол ьную вели чи ну Э 4, то даже приколебаниях питающего напряжения обес.Ж печивается постоянство зажигаемойэнергии.Формула изобретения Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащее бесконтактный датчик угла поворота вала двигателя, соединенный через операционный усилитель, снабженный блоком регулирования времени протеканиятока в выходном транзисторе, нагрузкой которого является первичная обмотка катушки зажигания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и по"вышения надежности, блок регулированиявремени. протекания тока выполнен ввице интегратора, включенного междуинвертируемым и неинвертируемым входа"ми операционного усилителя через двепараллельные цепи, образованные пос"ледовательным соединением, по меньшеймере, одного диода и одного резисто"ра, каждая из которых вместе с инте"гратором подсоединена к общей точке 025 10соединения коллекторов двух последова"тельно соединенных транзисторов разнойпроводимости, причем база и-р-и транзистора соединена с коллектором предконечного транзистора, а база р"и-ртранзистора через каскадное соедине"ние промежуточного и контрольноготранзисторов соединена с резистором,включенным в цепь эмиттера выходного10 транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ю 3831571 .кл. 123"148, опублик. 1974.и2. Выложенная заявка фРГ М 1539178,кл. % 02 Р 3102 э 1970 ф88 а 259Фиг. Р ИИПИ Заказ 9764/33 Тираж 584 Подписно лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4