Формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания

Полезная модель относится к области электрооборудования автомобилей, а именно к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания и в частности к формирователям импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания. Формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащий первый зажим, соединенный с анодом диода, катод которого подключен через резистор ко второму зажиму формирователя импульсов, первый и второй выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора являются, соответственно, первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов. Полезная модель отличается тем, что введены второй резистор, конденсатор и электронный ключ, причем первый зажим формирователя импульсов подсоединен к управляющему входу электронного ключа, второй зажим формирователя импульсов соединен с одной из обкладок конденсатора и входом электронного ключа, выход которого подключен к одному из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод которой подсоединен к второй обкладке конденсатора и к одному из выводов второго резистора, второй вывод которого соединен с катодом диода. ФИ содержит независимых пунктов - 1, зависимых - 4, фиг.1 - фиг.9

Полезная модель относится к области электрооборудования автомобилей, а именно к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания и в частности к формирователям импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания.

Формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащий первый зажим, соединенный с анодом диода, катод которого подключен через резистор ко второму зажиму формирователя импульсов, первый и второй выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора являются, соответственно, первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов. Полезная модель отличается тем, что введены второй резистор, конденсатор и электронный ключ, причем первый зажим формирователя импульсов подсоединен к управляющему входу электронного ключа, второй зажим формирователя импульсов соединен с одной из обкладок конденсатора и входом электронного ключа, выход которого подключен к одному из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод которой подсоединен к второй обкладке конденсатора и к одному из выводов второго резистора, второй вывод которого соединен с катодом диода.

Как вариант, в формирователе импульсов параллельно конденсатору подсоединен стабилитрон (двуханодный стабилитрон), причем анод стабилитрона соединен с первой обкладкой конденсатора.

Электронный ключ содержит симистор, причем управляющий вход ключа соединен через обратно включенный диод непосредственно или с последовательно соединенным резистором с управляющим электродом симистора, который подключен через параллельно соединенные резистор и прямо включенный диод к катоду симистора и выходу ключа, вход которого подсоединен к аноду симистора.

Возможно, что первый зажим формирователя импульсов подключен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с первым зажимом механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к отрицательному зажиму -Е источника энергии бортовой сети автомобиля (общей шине).

Как вариант, первый зажим формирователя импульсов подключен к первому зажиму механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с отрицательным зажимом -Е источника энергии бортовой сети автомобиля (общей шине).

Описание полезной модели

Полезная модель относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания и в частности к формирователям импульсов для управления тиристорами (тринисторами или симисторами) конденсаторно-тиристорного модуля зажигания.

Основным недостатком конденсаторных систем зажигания является их низкая помехоустойчивость из-за импульсных помех, всегда имеющихся в бортовой электросети автомобиля. Источниками этих помех могут быть индуктивные и коммутационные элементы, электродвигатели, вибрационные приборы, а также регулятор напряжения и генератор. От состояния этих приборов, а также от состояния аккумулятора, электропроводки и контактных соединений зависит амплитуда помех, которая может превышать 100 В. Длительность помех обычно не превышает долей миллисекунды. Импульсные помехи воздействуют на приборы электронных систем зажигания и могут вызывать нарушения их нормальной работы (сбои), например несвоевременное переключение триггеров, тиристоров и т.п., а также отказа элементов.

Известен формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащий первый зажим, соединенный через резистор со вторым зажимом и с одним из выводов конденсатора, второй вывод которого подсоединен к первому выходному зажиму формирователя импульсов и через второй резистор со вторым выходным зажимом формирователя импульсов (Стабилизация напряжения преобразователя. Радио 10, стр.30).

Известен также аналогичный по принципу действия формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащий первый зажим, соединенный через резистор со вторым зажимом и с одним из выводов конденсатора, второй вывод которого подсоединен к первому выходному зажиму формирователя импульсов и через второй резистор соединен с первым зажим, являющимся вторым выходным зажимом формирователя импульсов (Блок электронного зажигания Искра-5М).

Однако указанные формирователи импульсов не имеют гальванической развязки входных и выходных зажимов, а амплитуда и длительность выходных сигналов управления зависит от величины и изменения величины напряжения источника энергии бортовой сети автомобиля, что существенно ограничивает использование их при синтезе оптимальных схемотехнических решений конденсаторно-тиристорных модулей зажигания.

Наиболее близким к полезной модели является формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания, в котором исключена гальваническая связь входных и выходных зажимов, содержащий первый зажим, соединенный через резистор с одним из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора и анодом диода, катод которого подсоединен ко второму выводу первичной обмотки импульсного трансформатора и второму зажиму формирователя импульсов, первый и второй выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора являются, соответственно, первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов (Тиристорная система электронного зажигания. АС 1772403 F02P 3/06, от 30.10.92. Бюл. 40.).

Аналогичный по принципу действия и схемотехническому решению формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания описан в (А.Х.Синельников. Электроника в автомобиле. Москва «Радио и связь» 1986 г. Рис.21).

В этих формирователях импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания, как и в первых не исключается формирование ложных импульсов при дребезге контактов механического датчика (прерывателя), а также существует зависимость токовременных параметров запускающих импульсов от значения напряжения источника энергии бортовой сети автомобиля, величины и длительности протекания тока через первичную обмотку импульсного трансформатора и скорости изменения магнитного потока при размыкании механического датчика (прерывателя) или электронного датчика.

Устранить указанные недостатки позволяет формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащий первый зажим, соединенный с анодом диода, катод которого подключен через резистор ко второму зажиму формирователя импульсов, первый и второй выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора являются, соответственно, первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов. Полезная модель отличается тем, что введены второй резистор, конденсатор и электронный ключ, причем первый зажим формирователя импульсов подсоединен к управляющему входу электронного ключа, второй зажим формирователя импульсов соединен с одной из обкладок конденсатора и входом электронного ключа, выход которого подключен к одному из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод которой подсоединен к второй обкладке конденсатора и к одному из выводов второго резистора, второй вывод которого соединен с катодом диода.

Как вариант, в формирователе импульсов параллельно конденсатору подсоединен стабилитрон (двуханодный стабилитрон), причем анод стабилитрона соединен с первой обкладкой конденсатора.

Электронный ключ содержит симистор, причем управляющий вход ключа соединен через обратно включенный диод непосредственно или с последовательно соединенным резистором с управляющим электродом симистора, который подключен через параллельно соединенные резистор и прямо включенный диод к катоду симистора и выходу ключа, вход которого подсоединен к аноду симистора.

Возможно, что первый зажим формирователя импульсов подключен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с первым зажимом механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к отрицательному зажиму -Е источника энергии бортовой сети автомобиля.

Как вариант, первый зажим формирователя импульсов подключен к первому зажиму механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с отрицательным зажимом -Е источника энергии бортовой сети автомобиля.

Введение стабилитрона подключенного, например, параллельно конденсатору позволяет стабилизировать величину заряда конденсатора и, соответственно, энергию, трансформируемую во вторичную обмотку импульсного трансформатора.

Использование симистора в качестве электронного ключа позволяет сформировать одиночный импульс с оптимальными токовременными параметрами по амплитуде и длительности независимо от токовременных параметров электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием) или дребезга контактов при размыкании механического датчика (прерывателя).

Предложенные варианты подключения формирователя импульсов к зажимам источника энергии бортовой сети автомобиля и механическому датчику (прерывателю) или электронному датчику (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), позволяют выбрать наиболее оптимальный вариант в каждом конкретном случае.

На фиг.1-фиг.4 изображены формирователи импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания содержащие первый зажим 1, соединенный с анодом диода 3, катод которого подключен через резистор 4 ко второму зажиму 2 формирователя импульсов. Первый зажим 1 формирователя импульсов подсоединен к управляющему входу 7-2 электронного ключа 7, второй зажим 2 формирователя импульсов соединен с одной из обкладок конденсатора 6 и входом 7-1 электронного ключа 7, выход 7-3 которого подключен к одному из выводов первичной обмотки 8 импульсного трансформатора 9, второй вывод которой подсоединен к второй обкладке конденсатора 6 и к одному из выводов второго резистора 5, второй вывод которого соединен с катодом диода 3. Первый 11 и второй 12 выводы вторичной обмотки 10 импульсного трансформатора 9 являются, соответственно, первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов.

В формирователе импульсов (фиг.2-фиг.4) параллельно конденсатору 6 подсоединен стабилитрон (фиг.3 - двуханодный стабилитрон) 13, причем анод стабилитрона 13 соединен с первой обкладкой конденсатора 6.

Электронный ключ 7 содержит симистор, причем управляющий вход ключа 7-2 соединен или через обратно включенный диод 7-7 (фиг.5) или через резистор 7-8 и обратно включенный диод 7-7 (фиг.6) с управляющим электродом симистора 7-5, который подключен через параллельно соединенные резистор 7-4 и прямо включенный диод 7-6 к катоду симистора 7-5 и выходу электронного ключа 7-3, вход 7-1 которого подсоединен к аноду симистора 7-5.

На фиг.3 показан также вариант, когда первый зажим 1 формирователя импульсов подключен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим 2 формирователя импульсов соединен с первым зажимом механического датчика (прерывателя) 14 или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС) 14, второй зажим которого подсоединен к отрицательному зажиму -Е источника энергии бортовой сети автомобиля (общей шине). Вход синхронизации датчика 14 с вращением коленчатого вала или распределительного вала показан стрелкой.

На фиг.4 приведен вариант, когда первый зажим 1 формирователя импульсов подключен к первому зажиму механического датчика (прерывателя) 14 или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС) 14, второй зажим которого подсоединен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим 2 формирователя импульсов соединен с отрицательным зажимом -Е источника энергии бортовой сети автомобиля (обшей шиной). Вход синхронизации датчика 14 с вращением коленчатого вала или распределительного вала показан стрелкой.

На фиг.7-фиг.9 приведены временные диаграммы работы формирователя импульсов с механическим датчиком (прерывателем) изображенным на фиг.3.

На фиг.7 приведена временная диаграмма напряжения на зажимах механического датчика (прерывателя).

На фиг.8 приведена временная диаграмма напряжения на конденсаторе 6 относительно выхода 7-3 электронного ключа 7.

На фиг.9 приведена временная диаграмма напряжения на зажиме 12 относительно зажима 11 вторичной обмотки 10 импульсного трансформатора 9.

Работу рассмотрим на примере формирователя импульсов изображенного на фиг.3 и электронного ключа фиг.5.

Исходное состояние: контакты механического датчик (прерывателя) замкнуты и по цепи протекает ток от источника энергии бортовой сети +Е, зажим 1, диод 3, резистор 4, зажим 2, механический датчик (прерыватель) 14, общий зажим источника энергии бортовой сети автомобиля -Е (общая шина). А также, по следующей цепи протекает ток от источника энергии бортовой сети +Е, зажим 1, диод 3, резистор 5, стабилитрон 13, зажим 2, механический датчик (прерыватель) 14, общий зажим источника энергии бортовой сети автомобиля -Е (общая шина). Ток через диод 3 и резистор 4 формирует в основном необходимый и достаточный ток через контакты механического датчика (прерывателя) 14, что позволяет исключить образование окисной пленки на контактах прерывателя. Конденсатор 6 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона 13.

При реализации электронного ключа, по схемам, изображенным на фиг.5 и фиг.6 ток заряда конденсатора осуществляется по цепи: источник энергии бортовой сети +Е, зажим 1, диод 3, резистор 5, конденсатор 6, зажим 2, механический датчик (прерыватель) 14 общий зажим источника энергии бортовой сети автомобиля -Е (общая шина). Ток, протекающий через диод 3 и резистор 5, создает на них падение напряжения приложенное к диоду 7-7 в обратном направлении, что исключает запуск симистора от помех бортовой цепи автомобиля.

В момент времени t0, t2, t4. (фиг.7-фиг.9). Контакты механического датчика (прерывателя) размыкаются, и отрицательное напряжение с конденсатора 6 прикладывается к управляющему входу 7-2, относительно выходу 7-3 электронного ключа 7 по цепи: нижняя обкладка конденсатора 6, резистор 4, диод 3. Ток через управляющий электрод симистора 7-5, протекает по цепи: верхняя обкладка конденсатора 6, первичная обмотка 8 импульсного трансформатора 9, выход 7-3 электронного ключа 7, катод симистора 7-5, управляющий электрод симистора 7-5, диод 7-7, управляющий вход 7-2 электронного ключа 7, диод 3, резистор 4, нижняя обкладка конденсатора 6.

Амплитуда напряжения отрицательного импульса на катоде диода 7-7 и на управляющем электроде симистора 7-5 определяется напряжением срабатывания управляющего электрода симистора 7-5. К первичной обмотке 8 импульсного трансформатора 9 прикладывается напряжение заряженного конденсатора 6 (фиг.8). Конденсатор 6 практически мгновенно (100-200 мкс.) разряжается на первичную обмотку 8 импульсного трансформатора 9 и на его вторичной обмотке 10 формируется импульс запуска (фиг.9) длительностью не менее 50 мкс. Амплитудное значение напряжения и тока запускающего импульса для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания зависит от емкости конденсатора 6, напряжения источника энергии бортовой сети автомобиля или напряжения стабилизации стабилитрона 13 (при его наличии), коэффициента трансформации импульсного трансформатора 9 и сопротивления нагрузки (цепи запуска электронного ключа конденсаторно-тиристорного модуля зажигания). Дребезг механического датчика (прерывателя) 14 при размыкании контактов не влияет на форму, амплитуду и длительность запускающего импульса, т.к. первый же импульс при размыкании контактов прерывателя запускает симистор 7-5 и в дальнейшем независимо от состояния контактов (дребезга) прерывателя 14 симистор 7-5 остается открытым на все время разряда и перезаряда конденсатора 6, за счет остаточной энергии импульсного трансформатора 9. Если даже, продолжается дребезг контактов прерывателя после разряда конденсатора 6 и выключения симистора 7-5, то повторного запуска симистора 7-5 не произойдет, т.к. конденсатор 6 разряжен и остается разряженным до момента замыкания контактов (момент времени t1 или t3). При замыкании контактов прерывателя (момент времени t1, t3) формируется, из-за дребезга, поэтапный заряд конденсатора 6 (фиг.8) до заданного значения напряжения (напряжения источника энергии за вычетом падения напряжения на диоде 4 (фиг.1) или до напряжения стабилизации стабилитрона 13 (фиг.2, фиг.3 и фиг.4) и осуществляется не мене чем за 2 мс при максимальном значении напряжения источника энергии бортовой сети автомобиля (13.8-14.4 В). Формирователь импульсов не реагирует на дребезг контактов при замыкании, т.к. напряжение на конденсаторе в течение всей длительности дребезга недостаточно для запуска симистора (фиг 8).

При возникновении импульсных помех в бортовой сети автомобиля при замкнутых контактах прерывателя 14, запуск электронного ключа 7 не происходит, т.к. управляющий электроду симистора 7-5 защищен диодом 7-7 от приложенного положительного (закрывающего) напряжения по величина равного падению напряжений на диоде 3 и на резисторе 5.

При возникновении импульсных помех в бортовой сети автомобиля при разомкнутых контактах прерывателя 14, запуск электронного ключа 7 не происходит, т.к. конденсатор 6 разряжен.

В заявляемом изобретении достигаются следующие технические результаты: гальваническая развязка первичной и вторичной цепей управления; нечувствительность к импульсным помехам возникающих в бортовой сети питания автомобиля; независимость от токовременных параметров электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС) или дребезга контактов механического датчика (прерывателя); формируется оптимизированный по величине амплитуды и длительности напряжения или тока запускающий импульс для управления тиристорами (тринисторами или симисторами) конденсаторно-тиристорного модуля зажигания.

1. Формирователь импульсов для конденсаторно-тиристорного модуля зажигания, содержащий первый зажим, соединенный с анодом диода, катод которого подключен через резистор ко второму зажиму формирователя импульсов, первый и второй выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора являются соответственно первым и вторым выходными зажимами формирователя импульсов, отличающийся тем, что введены второй резистор, конденсатор и электронный ключ, причем первый зажим формирователя импульсов подсоединен к управляющему входу электронного ключа, второй зажим формирователя импульсов соединен с одной из обкладок конденсатора и входом электронного ключа, выход которого подключен к одному из выводов первичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод которой подсоединен к второй обкладке конденсатора и к одному из выводов второго резистора, второй вывод которого соединен с катодом диода.

2. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что параллельно конденсатору подсоединен стабилитрон (двуханодный стабилитрон), причем анод стабилитрона соединен с первой обкладкой конденсатора.

3. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что электронный ключ содержит симистор, причем управляющий вход ключа соединен через обратно включенный диод непосредственно или с последовательно соединенным резистором с управляющим электродом симистора, который подключен через параллельно соединенные резистор и прямо включенный диод к катоду симистора и выходу ключа, вход которого подсоединен к аноду симистора.

4. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что первый зажим подключен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с зажимом механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к отрицательному зажиму -Е источника энергии бортовой сети автомобиля.

5. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что первый зажим подключен к зажиму механического датчика (прерывателя) или электронного датчика (микропроцессорной системы управления зажиганием ДВС), второй зажим которого подсоединен к положительному зажиму +Е источника энергии бортовой сети автомобиля, а второй зажим формирователя импульсов соединен с отрицательным зажимом -Е источника энергии бортовой сети автомобиля.