Микропроцессорная система зажигания для снегохода

Использование: полезная модель относится к конденсаторным бесконтактным микропроцессорным системам зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двухтактных реверсируемых двигателей внутреннего сгорания. Технический результат: повышение защиты от помех на искровом промежутке, уменьшение частоты вращения начала искрообразования. Сущность полезной модели: микроконтроллер выполнен помехозащищенным, введены: мультивибратор, первый и второй мультиплексоры и блок ограничения максимального напряжения, подключенный параллельно к блоку разряда, при том первый и второй датчики и микроконтроллер связаны через первый мультиплексор с блоком разряда, а управляющие выходы мультивибратора и микроконтроллера соединены через второй мультиплексор с управляющими входами блока заряда. Уменьшение частоты вращения начала искрообразования достигается введением в систему мультивибратора, а универсальность системы зажигания достигается способностью работы с двигателями внутреннего сгорания, не предназначенных для реверсивного движения, и возможностью хранения нескольких кривых УОЗ в памяти контроллера и переключения между ними по команде пользователя.

Полезная модель относится к конденсаторным бесконтактным микропроцессорным системам зажигания с непрерывно-импульсным накоплением энергии для двухтактных реверсируемых двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство зажигания для двигателей, содержащее прерыватель, управляемый ключ на транзисторах и катушку зажигания [авт.св. СССР N 977846, кл. F02P 3/04, 1981]. Один вывод первичной обмотки катушки зажигания в данном устройстве подключен к бортовой сети, а второй вывод этой обмотки через управляемый ключ соединен с общей шиной электрооборудования. Управление ключом происходит непосредственно от прерывателя.

Недостатками данного устройства является сравнительно небольшая мощность, выделяемая в искровом промежутке, что снижает надежность запуска двигателя в неблагоприятных условиях, а также может приводить к пропускам искрообразования на переходных режимах двигателя, например при разгоне. Кроме того, в известном устройстве мощность искры зависит от частоты искрообразования таким образом, что при повышении частоты искрообразования указанная мощность снижается. В известном устройстве из-за низкого КПД передачи энергии от катушки зажигания в искровой промежуток и небольшой энергии, выделяемой в искровом промежутке, низка вероятность быстрого воспламенения неоднородных топливных смесей.

Известна универсальная тиристорная система зажигания [патент РФ 2019726, кл. F02P 3/00, оп. 15.09.1994], содержащая соединенные последовательно блок согласования, входы которого являются входами для подключения различных датчиков момента зажигания, блок функций, реализующий функции октан-корректора и противоугонного устройства, и логический элемент 2 ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выводу первого резистора, а выход - к входу управления первого электронного ключа, управляемого сигналом низкого логического уровня, первый и второй выводы которого соответственно соединены с общей шиной, первым выводом первого накопительного конденсатора и отрицательным выходным выводом преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены между плюсом и минусом, который соединен с общей шиной, источника питания, а положительный выходной вывод соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора, с входом питания первого электронного ключа и через токоограничивающий резистор и соединенные с ним обратный диод, второй электронный ключ и последовательно соединенные второй накопительный конденсатор и первичную обмотку катушки зажигания - с общей шиной, а также сдвоенный переключатель, конденсатор, второй и третий резисторы.

Недостатками данной системы является нестабильная, нарастающая амплитуда импульсов в пачке, что уменьшает среднюю энергию в пачке импульсов, обязательную настройку на заниженное значение амплитуды импульсов в начале пачки из-за опасности превышения ее допустимых значений для элементов схемы, в связи с чем пробой искрового промежутка от первых импульсов в пачке может и не произойти, при этом зажигание окажется более поздним, чем требуется.

Известна бесконтактная система зажигания для обратимых двигателей внутреннего сгорания [патент США 5782210, кл. F02P 3/067, оп. 21.07.1998], которая включает генератор, связанный с блоком заряда, который соединен с блоком разряда, связанный с накопительным конденсатором, выход которого через повышающий трансформатор соединен со свечей зажигания, микроконтроллер, связанный с первым и вторым датчиками положения ротора, установленные на генераторе под определенным углом относительно друг друга. Микроконтроллер выдает управляющие сигналы для зажигания при прямом и обратном вращении двигателя в зависимости от сигналов, полученных с датчиков положения ротора. Реверсирование вращения двигателя обеспечивается подачей управляющего сигнала на микропроцессор ручным переключателем.

Эта система зажигания по числу существенных признаков выбрана в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.

Недостатками прототипа является утрата работоспособности системы при отказе микроконтроллера; использование микроконтроллера общего назначения, не соответствующего стандартам помехозащищенности, что снижает надежность и помехозащищенность системы; невозможность сохранения в памяти микропроцессора нескольких кривых угла опережения зажигания; неспособность работы с генераторами с одним датчиком положения ротора.

Задачей полезной модели является повышение эффективности, универсальности и надежности системы зажигания.

Технический результат: повышение защиты от помех на искровом промежутке, уменьшение частоты вращения начала искрообразования.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в системе зажигания, содержащей генератор, связанный с блоком заряда, который соединен с блоком разряда, связанным с накопительным конденсатором, выход которого через повышающий трансформатор соединен со свечей зажигания, микроконтроллер, связанный с первым и вторым датчиками, установленными на генераторе под определенным углом относительно друг друга, согласно полезной модели микроконтроллер выполнен помехозащищенным, а система зажигания дополнительно содержит мультивибратор, первый и второй мультиплексоры и блок ограничения максимального напряжения, подключенный параллельно к блоку разряда, при этом первый и второй датчики и микроконтроллер связаны через первый мультиплексор с блоком разряда, а управляющие выходы мультивибратора и микроконтроллера соединены через второй мультиплексор с управляющими входами блока заряда.

Уменьшение частоты вращения начала искрообразования достигается введением в систему мультивибратора, а универсальность системы зажигания достигается способностью работы с двигателями внутреннего сгорания, не предназначенных для реверсивного движения, и возможностью хранения нескольких кривых УОЗ в памяти контроллера и переключения между ними по команде пользователя.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображена структурная схема микропроцессорной системы зажигания.

Микропроцессорная система зажигания для снегохода содержит (см. фиг.) генератор 1, связанный с блоком заряда 2, который соединен с блоком разряда 3 и блоком ограничения максимального напряжения 4. Первый датчик 5 и второй датчик 6 установлены на генераторе 1 и связаны с микроконтроллером 7. Микроконтроллер 7 и первый и второй датчики связаны через первый мультиплексор 8 с блоком разряда 3, а управляющие выходы мультивибратора 9 и микроконтроллера 7 соединены через второй мультиплексор 10 с управляющими входами блока заряда 2. Блок разряда 3 и блок ограничения максимального напряжения 4 связаны с накопительным конденсатором 11, выход которого через повышающий трансформатор 12 соединен со свечей зажигания 13.

Устройство работает следующим образом. На низкой частоте вращения двигателя заряд накопительного конденсатора осуществляется многократным прерыванием тока короткого замыкания в обмотке зажигания полевым транзистором. В диапазоне частот вращения двигателя от 0 до 800 об/мин полевым транзистором управляет мультивибратор 9 из-за недостаточного уровня напряжения питания для функционирования микроконтроллера 7. Разряд накопительного конденсатора 11 осуществляется путем замыкания его выводов на повышающий трансформатор 12 посредством тиристора, управление которым в диапазоне частот вращения двигателя от 0 до 800 об/мин осуществляется первым или вторым датчиком, в зависимости от направления вращения, а в диапазоне от 800 об/мин и выше - микроконтроллером.

Первый и второй датчики являются магнитоэлектрическими. Угол между датчиками составляет 70°. Ротор генератора выполняется с метками шириной 54°. При прохождении метки на выводах магнитоэлектрического датчика выделяется импульс. Микроконтроллер по импульсам с датчиков определяет скорость и направление вращения двигателя внутреннего сгорания. Микроконтроллер, благодаря заложенной в него кривой угла опережения зажигания регулирует время разряда накопительного конденсатора, а так же в зависимости от частоты вращения двигателя подбирает оптимальную скважность импульсов управления блока заряда. Блок ограничения максимального напряжения выполнен на тиристоре и прецизионных токоограничительных резисторах и не допускает увеличения напряжения выше максимального допустимого напряжения накопительного конденсатора. Реверсирование вращения осуществляется по команде с кнопки. Микроконтроллер при поступлении сигнала реверса снижает обороты вращения двигателя до безопасного уровня и дает сигнал разряда таким образом, чтобы коленчатый вал начал вращаться в обратном направлении. В целях защиты от случайного нажатия во время движения микроконтроллер воспринимает сигнал реверса только на холостых оборотах двигателя.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить эффективность, универсальность и надежность системы зажигания.

Система зажигания для снегохода, содержащая генератор, связанный с блоком заряда, который соединен с блоком разряда, связанным с накопительным конденсатором, выход которого через повышающий трансформатор соединён со свечей зажигания, микроконтроллер, связанный с первым и вторым датчиками, установленными на генераторе под определенным углом относительно друг друга, отличающаяся тем, что микроконтроллер выполнен помехозащищенным, а система зажигания дополнительно содержит мультивибратор, первый и второй мультиплексоры и блок ограничения максимального напряжения, подключенный параллельно к блоку разряда, при этом первый и второй датчики и микроконтроллер связаны через первый мультиплексор с блоком разряда, а управляющие выходы мультивибратора и микроконтроллера соединены через второй мультиплексор с управляющими входами блока заряда.

РИСУНКИ