RU2174187C2 - Ignition system - Google Patents
Ignition systemInfo
- Publication number
- RU2174187C2 RU2174187C2 RU98100421A RU98100421A RU2174187C2 RU 2174187 C2 RU2174187 C2 RU 2174187C2 RU 98100421 A RU98100421 A RU 98100421A RU 98100421 A RU98100421 A RU 98100421A RU 2174187 C2 RU2174187 C2 RU 2174187C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ignition
- generating
- electronic
- hall
- internal combustion
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 12
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 206010063832 Electromagnetic interference Diseases 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 2
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 1
- 235000019755 Starter Diet Nutrition 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 1
- 230000001010 compromised Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам зажигания, которые используются в двигателях внутреннего сгорания и, в частности, к системе зажигания для двигателя внутреннего сгорания, в которой применяются твердотельные магниточувствительные элементы. The present invention relates to ignition systems that are used in internal combustion engines and, in particular, to an ignition system for an internal combustion engine in which solid-state magnetically sensitive elements are used.
Воспламенение топливно-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания электрической искрой осуществляется различными способами. Однако независимо от применяемой системы существует фундаментальное требование обеспечения высоковольтного импульса и подачи его на свечи зажигания с запасом энергии, достаточным для образования электрической дуги между центральными электродами и электродами заземления в свечах зажигания. При этом импульс высокого напряжения должен подаваться к каждой свече в заданный момент времени и в течение заданного промежутка времени. В современных системах обычно применяется датчик или включающее средство, которое определяет в зависимости от углового положения коленчатого вала момент, когда поршень в определенном цилиндре входит в процесс рабочего хода цикла двигателя, и передает эту информацию определенным образом. Для запитывания первичной обмотки катушки зажигания используется цепь высокого напряжения с сильноточным переключающим устройством, а со вторичной обмотки поступает импульс высокого напряжения на свечи зажигания. Одним из недостатков известных систем является то, что необходимо экранирование цепи зажигания от радиочастотных помех. Плохое экранирование может привести к выходу из строя системы или к сбоям в ее работе, в частности, это особенно касается систем, в которых используется микропроцессор. Высоковольтные провода, т.е. провода, подключенные к свечам зажигания, также должны быть экранированы, чтобы не оказывать воздействия на схему или цепь зажигания, а также на другие электронные устройства, такие как стереосистема автомобиля или телефон. The ignition of the fuel-air mixture in internal combustion engines by an electric spark is carried out in various ways. However, regardless of the system used, there is a fundamental requirement for providing a high voltage pulse and supplying it to the spark plugs with an energy reserve sufficient to form an electric arc between the central electrodes and the ground electrodes in the spark plugs. In this case, a high voltage pulse must be supplied to each candle at a given point in time and for a given period of time. In modern systems, a sensor or switching means is usually used, which determines, depending on the angular position of the crankshaft, the moment when the piston in a certain cylinder enters the process of the engine cycle’s working stroke and transmits this information in a certain way. A high voltage circuit with a high-current switching device is used to power the primary winding of the ignition coil, and a high voltage pulse is supplied to the spark plugs from the secondary winding. One of the disadvantages of the known systems is that it is necessary to shield the ignition circuit from radio frequency interference. Poor shielding can lead to system failure or malfunction, in particular, this is especially true for systems that use a microprocessor. High voltage wires, i.e. the wires connected to the spark plugs must also be shielded so as not to affect the ignition circuit or circuit, as well as other electronic devices, such as a car stereo or telephone.
Имеются чувствительное и триггерное средства, которые определяют угловое положение коленчатого вала двигателя либо непосредственно, либо косвенно. В настоящее время наиболее часто используются индуктивные датчики. Детектирование по индуктивности требует, чтобы имело место изменение магнитного поля вблизи датчика. Хотя изменение магнитного потока индуцирует напряжение в проводнике, тем не менее магниточувствительные устройства не всегда в этом смысле являются "индуктивными". Магнитное поле может быть использовано для воздействия на выходной сигнал датчика, в том случае, когда величина, а не изменение потока поля заставляет изменяться выходной сигнал датчика. Элементы и устройства, основанные на использовании эффекта, являются примерами твердотельных магниточувствительных устройств, которые работают не по принципу скорости изменения наведенного напряжения. В случае этих устройств магнитное поле, перпендикулярное вектору тока, вызывает появление разницы потенциалов в проводнике или полупроводнике. Полученное напряжение называют холловским. Выходное напряжение на датчике данного типа, которое является следствием воздействия холловского напряжения, не зависит от скорости изменения магнитного поля, которое определяется датчиком. There are sensitive and trigger means that determine the angular position of the engine crankshaft, either directly or indirectly. Currently, inductive sensors are most commonly used. Inductance detection requires that there is a change in the magnetic field near the sensor. Although a change in magnetic flux induces a voltage in the conductor, however, magnetically sensitive devices are not always "inductive" in this sense. The magnetic field can be used to influence the sensor output signal, in the case when the magnitude, and not the change in the field flux, causes the sensor output signal to change. Elements and devices based on the use of the effect are examples of solid-state magnetosensitive devices that do not work on the principle of the rate of change of the induced voltage. In the case of these devices, a magnetic field perpendicular to the current vector causes a potential difference in the conductor or semiconductor. The resulting voltage is called Hall. The output voltage on the sensor of this type, which is a consequence of the Hall voltage, does not depend on the rate of change of the magnetic field, which is determined by the sensor.
Преимуществами использования устройства, работающего по принципу Холла, по сравнению с другими магнитными средствами, предназначенными для определения углового положения коленчатого вала, являются: (1) минимальные размеры блока, (2) малая стоимость, (3) минимальное количество элементов, (4) четкое срабатывание, (5) достаточная устойчивость против воздействия окружающих источников. The advantages of using a Hall-based device compared to other magnetic means designed to determine the angular position of the crankshaft are: (1) minimum block sizes, (2) low cost, (3) minimum number of elements, (4) clear actuation, (5) sufficient resistance against the influence of surrounding sources.
Устройства, работающие на эффекте Холла с защелкой, имеют преимущество, состоящее в том, что временные интервалы можно устанавливать с помощью двух миниатюрных постоянных магнитов. В этом состоит отличие по сравнению с применяемыми внешними средствами с растянутым выходным сигналом, работающими без защелки, которые хорошо известны. В известных решениях применяются устройства, работающие по холловскому принципу, представляющие собой устройство биполярного типа с двумя выходами, причем это устройство расположено между парой оппозитных постоянных магнитов. Два магнитных поля одинаковой величины генерируются у холловского устройства, исключая воздействие на это устройство. На диске, установленном на коленчатом валу, закреплены металлические контакты, расположенные определенным образом и предназначенные для шунтирования магнитного поля между одним, а затем другим магнитами и холловским устройством с заранее заданными интервалами, обеспечивая срабатывание устройства под действием остаточного магнитного поля у датчика. Один из выходов биполярного холловского устройства в зависимости от того, какое поле шунтировано, передает выходной сигнал датчика на один из двух входных каналов микропроцессора. Соответствующий выходной канал микропроцессора является входом для обмотки задающего устройства, катушки зажигания, а затем для устройства, вырабатывающего искру в двух из четырех цилиндров. Время задержки срабатывания, т.е. время, в течение которого запитывается первичная обмотка до режима насыщения перед исчезновением магнитного поля в катушке зажигания, тем самым индуцируя высоковольтный импульс во вторичной обмотке, которая заземляется через свечи зажигания, определяется длиной металлического контакта. Чем больше длина контакта, тем дольше устройство, работающее на эффекте Холла, будет создавать холловское напряжение, которое посредством промежуточной цепи запитывает первичную обмотку. Аналогично одиночный магнит и два отдельных устройства, работающие по холловскому принципу, действуют таким же образом. В обоих случаях датчик предназначен для определения углового положения коленчатого вала в направлении его вращения. Поскольку коленчатый вал делает два полных оборота на один рабочий ход в данном цилиндре четырехтактного двигателя, катушка зажигания или катушки зажигания срабатывают дважды в течение полного цикла двигателя в конкретном цилиндре. Одно из срабатываний происходит между ходами выхлопа и всасывания, причем оно бесполезно. Фактически это удваивает необходимую нагрузку системы. Latched Hall effect devices have the advantage that time intervals can be set using two miniature permanent magnets. This is the difference compared to the external means used with a stretched output signal operating without a latch, which are well known. In known solutions, devices operating according to the Hall principle are used, which are a bipolar type device with two outputs, and this device is located between a pair of opposed permanent magnets. Two magnetic fields of the same magnitude are generated by the Hall device, excluding the impact on this device. On the disk mounted on the crankshaft, metal contacts are fixed, arranged in a certain way and designed to bypass the magnetic field between one and then the other magnets and the Hall device at predetermined intervals, ensuring the device is triggered by the residual magnetic field of the sensor. One of the outputs of the bipolar Hall device, depending on which field is shunted, transmits the sensor output signal to one of the two input channels of the microprocessor. The corresponding output channel of the microprocessor is an input for the winding of the master device, the ignition coil, and then for the device generating a spark in two of the four cylinders. Response delay time, i.e. the time during which the primary winding is fed to saturation before the disappearance of the magnetic field in the ignition coil, thereby inducing a high-voltage pulse in the secondary winding, which is grounded through the spark plugs, is determined by the length of the metal contact. The longer the contact length, the longer the Hall effect device will create a Hall voltage, which feeds the primary winding through an intermediate circuit. Similarly, a single magnet and two separate devices operating according to the Hall principle act in the same way. In both cases, the sensor is designed to determine the angular position of the crankshaft in the direction of its rotation. Since the crankshaft makes two full revolutions per stroke in a given cylinder of a four-stroke engine, the ignition coil or ignition coils fire twice during a full engine cycle in a particular cylinder. One of the triggers occurs between the exhaust and intake strokes, and it is useless. In fact, this doubles the required system load.
Также известны твердотельные системы зажигания, в которых используется переключающее устройство, работающее по холловскому принципу без защелки и которое является средством для установления момента зажигания с опережением или запаздыванием. Холловское устройство активируется напряжением смещения постоянного тока, которое индуцируется в катушке постоянными магнитами, закрепленными на вращающемся элементе небольшого одноцилиндрового двигателя с зажиганием от магнето. Использование холловского переключателя в данном случае коренным образом отличается от варианта, описанного выше. Примеры устройств, представленных выше, описаны в патентах США NN 4,155,340, 4,508,092, 4,406,272, 5,158,056, 5,015,005, 4,903,674, 3,556,068, 2,768,227, 4,918,569, 5,113,839, 3,587,549, 2,811,672 и 3,621,827. Кроме того, аналогичные устройства рассмотрены в патентах Франции 2,422,044 и США 2,675,415 и 2.462,491. Solid-state ignition systems are also known that use a switching device that operates according to the Hall principle without a latch and which is a means for determining the ignition timing ahead or delayed. The Hall device is activated by a DC bias voltage, which is induced in the coil by permanent magnets mounted on a rotating element of a small single-cylinder engine with magneto ignition. The use of the Hall switch in this case is fundamentally different from the option described above. Examples of the devices presented above are described in US Pat. Nos. 4,155,340, 4,508,092, 4,406,272, 5,158,056, 5,015,005, 4,903,674, 3,556,068, 2,768,227, 4,918,569, 5,113,839, 3,587,549, 2,811,672 and 3,621,827. In addition, similar devices are discussed in French patents 2,422,044 and US 2,675,415 and 2,462,491.
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной твердотельной бесконтактной системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания. The aim of the present invention is to provide an improved solid-state non-contact ignition system for internal combustion engines.
Другой целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной твердотельной бесконтактной системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания, имеющей более простую и надежную конструкцию. Another objective of the present invention is to provide an improved solid-state non-contact ignition system for internal combustion engines having a simpler and more reliable design.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной твердотельной бесконтактной системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания модельного типа, позволяющего быстро и просто демонтировать и заменять элементы системы. Another objective of the present invention is to provide an improved solid-state non-contact ignition system for model-type internal combustion engines, which makes it possible to quickly and easily dismantle and replace system elements.
Также целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной твердотельной бесконтактной системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания, имеющей упрощенное устройство экранирования от радиопомех. It is also an object of the present invention to provide an improved solid-state non-contact ignition system for internal combustion engines having a simplified radio interference shielding device.
Эти и другие цели достигаются с помощью системы с индуктивным чувствительным элементом и с использованием четырех интегральных схем, работающих по холловскому принципу с защелкой, с миниатюрными постоянными магнитами, установленными на кулачковом валу, с четырьмя обмотками задающего устройства с соответствующими интегральными схемами, а также двумя устройствами мгновенного срабатывания модульного типа. These and other goals are achieved using a system with an inductive sensitive element and using four integrated circuits operating according to the Hall principle with a latch, with miniature permanent magnets mounted on a cam shaft, with four windings of the master device with corresponding integrated circuits, as well as two devices instant response modular type.
Другие цели и отличительные признаки настоящего изобретения будут выявлены из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта. Other objects and features of the present invention will be apparent from the following detailed description of a preferred embodiment.
Настоящее изобретение далее будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вид спереди четырехцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, имеющего систему зажигания согласно настоящему изобретению,
фиг. 2 - вид через крышку модуля системы зажигания на элементы системы зажигания в соответствии с настоящим изобретением,
фиг. 3 - в увеличенном масштабе вид сбоку переходного устройства для крепления магнита на кулачковом валу, а также модуль датчика согласно изобретению,
фиг. 4 - вид спереди переходного устройства для крепления магнита на кулачковом валу, а также монтажной платы модуля датчика согласно изобретению,
фиг. 5 - схему подключения датчика, работающего по холловскому эффекту согласно изобретению,
фиг. 6 - электрическую схему подключения элементов датчика и зажигания для одноцилиндрового варианта согласно изобретению.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a front view of a four-cylinder four-stroke internal combustion engine having an ignition system according to the present invention,
FIG. 2 is a view through the cover of the ignition system module on the elements of the ignition system in accordance with the present invention,
FIG. 3 is an enlarged side view of an adapter for attaching a magnet to a cam shaft, and also a sensor module according to the invention,
FIG. 4 is a front view of an adapter for mounting a magnet on a cam shaft, as well as a circuit board of a sensor module according to the invention,
FIG. 5 is a connection diagram of a Hall effect sensor according to the invention,
FIG. 6 is a circuit diagram for connecting sensor and ignition elements for a single-cylinder embodiment according to the invention.
На прилагаемых чертежах одинаковыми позициями обозначены одни и те же элементы, в частности на фиг. 1 представлен вид спереди двигателя внутреннего сгорания, снабженного твердотельной системой зажигания согласно настоящему изобретению. Модуль SM датчика крепится к "синхронизирующей крышке" TC двумя винтами RS1 и RS2, которые проходят сквозь крышку TC по двум регулировочным щелям AS1 и AS2, выполненным во фланце модуля SM. Модуль SM можно поворачивать по часовой стрелке или против часовой стрелки, предварительно освободив винты RS1 и RS2 и прилагая усилие к синхронизирующему выступу TT, который имеется на крышке SMC модуля SM. Как будет показано, вращение модуля SM приводит к опережению момента зажигания или к его запаздыванию. На чертеже также показаны два модуля FM 1,3 и FM 2,4 зажигания. Точнее, это крышки MC1 и MC2 модулей зажигания, вид которых аналогичен обычным крышкам клапанных коробок, которые крепятся к головкам цилиндров CH1 и CH2. Крышки MC1 и MC2, а также элементы, которые находятся под крышками и скреплены с ними, образуют модули FM 1,3 и FM 2,4, порядок работы которых будет описан ниже со ссылками на фиг. 2, 5 и 6. In the accompanying drawings, the same elements denote the same elements, in particular in FIG. 1 is a front view of an internal combustion engine equipped with a solid state ignition system according to the present invention. The sensor module SM is attached to the TC “synchronization cover” with two screws RS1 and RS2, which pass through the TC cover through two adjustment slots AS1 and AS2, made in the flange of the SM module. The SM module can be turned clockwise or counterclockwise, having previously loosened the screws RS1 and RS2 and applying force to the synchronizing protrusion TT, which is available on the SMC cover of the SM module. As will be shown, the rotation of the SM module leads to an advance of the ignition moment or to its delay. The drawing also shows two modules FM 1.3 and FM 2.4 ignition. More precisely, these are the covers MC1 and MC2 of the ignition modules, which look similar to the usual valve box covers that are attached to the cylinder heads CH1 and CH2. The covers MC1 and MC2, as well as the elements that are under the covers and fastened with them, form the
На фиг. 2 показан модуль FM 1,3 зажигания согласно настоящему изобретению, причем элементы, находящиеся внутри, показаны пунктирными линиями. Модуль FM 1,3 содержит монтажную плату CB1 двойной катушки или обмотки возбуждения, две катушки зажигания 1C1 и 1C3, два гнезда PT1 и PT3 для свечей зажигания, крышку MC1 модуля зажигания, выходную клемму ST датчика также имеются провода, соединяющие элементы системы. Для удобства изображения провода на фиг. 2 условно не показаны. Выходной сигнал датчика от модуля SM поступает на клемму ST по экранированному проводу (который не показан). Далее выходной сигнал датчика поступает с клеммы ST на монтажную плату CB1, в которой имеются две интегральные схемы CD1 и CD3, далее называемые обмотками возбуждения в соответствии с ASIC, обеспечивающими включение низковольтных первичных обмоток катушек 1C1 и 1C3. Выходной сигнал от монтажной платы CB1 запускает катушки 1C1 и 1C3, которые, в свою очередь, обеспечивают высокое напряжение, которое по высоковольтным проводам поступает на клеммы (которые не показаны) двух свечей зажигания. Высоковольтные провода крепятся к свечам зажигания с помощью гнезд PT1 и PT3. Электрический контакт между проводами и клеммами свечей обеспечивается пружинным устройством. Все высоковольтные элементы, описанные выше, находятся под крышкой MC1, которая находится в контакте с конструкцией двигателя и обеспечивает экранирование источника радиопомех в соответствии с требованиями по электромагнитной совместимости, действующими в различных странах. Упомянутое экранирование источника радиопомех нельзя нарушить, когда модуль FM 1,3 надежно закреплен на головке цилиндра (которая не показана). Следует также отметить, что модуль FM 2,4 аналогичен модулю FM 1,3 и предназначен для двух остальных цилиндров двигателя по настоящему изобретению. In FIG. 2 shows an ignition module FM 1.3 according to the present invention, the elements inside are shown by dashed lines. FM module 1.3 contains a circuit board CB1 for a double coil or field coil, two ignition coils 1C1 and 1C3, two sockets PT1 and PT3 for spark plugs, a cover MC1 for the ignition module, and an output terminal ST of the sensor also has wires connecting the elements of the system. For convenience, the image of the wire in FIG. 2 conventionally not shown. The sensor output from the SM module is sent to the ST terminal via a shielded wire (which is not shown). Further, the sensor output signal is supplied from the ST terminal to the circuit board CB1, in which there are two integrated circuits CD1 and CD3, hereinafter referred to as ASIC excitation windings, which enable the low-voltage primary windings of the coils 1C1 and 1C3. The output from circuit board CB1 triggers coils 1C1 and 1C3, which in turn provide high voltage, which is fed through the high-voltage wires to the terminals (not shown) of the two spark plugs. High-voltage wires are attached to the spark plugs using sockets PT1 and PT3. The electrical contact between the wires and the terminals of the candles is provided by a spring device. All the high-voltage elements described above are located under the cover of MC1, which is in contact with the motor design and provides shielding of the radio noise source in accordance with the requirements for electromagnetic compatibility in force in different countries. The aforementioned shielding of the radio interference source cannot be compromised when the FM 1.3 module is securely fixed to the cylinder head (which is not shown). It should also be noted that the FM 2.4 module is similar to the FM 1.3 module and is intended for the other two cylinders of the engine of the present invention.
На фиг. 3 изображен вид сбоку переходного устройства для крепления магнита на кулачковом валу CS, а также модуль SM. Монтажная плата SB модуля SM, на которой объединены четыре интегральные схемы, работающие по холловскому эффекту с защелкой, а также соответствующие связи между элементами, как это будет описано ниже, в целом обозначены крышкой SMC. Преимущества использования устройства, работающего на эффекте Холла, по сравнению с другими магнитными средствами, предназначенными для определения углового положения коленчатого вала, следующие: (1) минимальные размеры блока, (2) малая стоимость, (3) минимальное количество элементов, (4) четкое срабатывание, (5) удовлетворительная стойкость против воздействия окружающих источников. In FIG. 3 shows a side view of the adapter for attaching a magnet to the cam shaft CS, as well as the module SM. The SM module mounting plate SB, which combines the four latched Hall effect integrated circuits, as well as the corresponding connections between the elements, as will be described below, are generally indicated by the SMC cover. The advantages of using a Hall effect device compared to other magnetic means designed to determine the angular position of the crankshaft are as follows: (1) minimum block sizes, (2) low cost, (3) minimum number of elements, (4) clear actuation, (5) satisfactory resistance against the influence of surrounding sources.
Устройства, работающие на эффекте Холла с защелкой, имеют преимущество, заключающееся в том, что временные интервалы срабатывания можно устанавливать с помощью двух очень маленьких постоянных магнитов. В этом состоит отличие от широко распространенных внешних устройств без защелки и с растянутым выходным сигналом. На фиг. 3 изображены переходник MA, в котором закреплены два миниатюрных постоянных магнита N и S. Магниты N и S установлены со смещением на угол 90o друг относительно друга на наружной части переходника MA. Полюса магнитов N и S на наружной поверхности переходника MA различные: N - северный магнитный полюс, a S - южный магнитный полюс (стрелки магнита). Переходник MA установлен на удлинении кулачкового вала CS, которое проходит через уплотненное отверстие в крышке TC. Как показано на последующих чертежах, переходник MA, монтажная плата SB, а также крышка SMC сцентрированы и концентричны, обеспечивая необходимый зазор во время работы между переходником MA и монтажной платой CB.Latched Hall effect devices have the advantage that the response times can be set using two very small permanent magnets. This is the difference from widespread external devices without a latch and with a stretched output signal. In FIG. 3 shows an adapter MA, in which two miniature permanent magnets N and S are fixed. Magnets N and S are mounted with an offset of 90 ° from each other on the outside of the adapter MA. The poles of the N and S magnets on the outer surface of the MA adapter are different: N is the north magnetic pole, and S is the south magnetic pole (magnet arrows). The adapter MA is mounted on an extension of the camshaft CS, which passes through a sealed hole in the cover TC. As shown in the following drawings, the MA adapter, SB mounting plate, and SMC cover are centered and concentric, providing the necessary clearance during operation between the MA adapter and CB mounting plate.
На фиг. 4 показан вид спереди монтажной платы SB, переходника, устройств HA1 - HA4, а также соответствующей компоновки, причем магниты N и S смещены на угол 90o относительно друг друга, а северный (N) полюс одного магнита и южный полюс (S) другого магнита направлены наружу. При вращении кулачкового вала CS по часовой стрелке с постоянной скоростью любое из упомянутых устройств HA1 - HA4 будет испытывать воздействие магнитного поля магнита N, а затем магнита S с короткими интервалами между магнитами S и N. Устройства HA1 - HA4 расположены с интервалами 90o вблизи внутренней кромки монтажной платы SB. Все элементы имеют одинаковую схему, которая будет подробно описана ниже со ссылками на фиг. 5.In FIG. Figure 4 shows a front view of the SB mounting plate, adapter, HA1 - HA4 devices, as well as the corresponding layout, with the N and S magnets offset 90 ° from each other, and the north (N) pole of one magnet and the south pole (S) of another magnet outward. When the CS camshaft rotates clockwise at a constant speed, any of the mentioned HA1 - HA4 devices will be affected by the magnetic field of magnet N, and then magnet S with short intervals between magnets S and N. HA1 - HA4 devices are located at 90 ° intervals near the inner SB circuit board edges. All elements have the same circuit, which will be described in detail below with reference to FIG. 5.
На фиг. 5 схематично представлены элементы одной из четырех идентичных схем подключения датчика, установленного на монтажной плате SB, причем показанная схема содержит твердотельную интегральную схему HA1, работающую по холловскому принципу с защелкой (A3185E), а также имеется резистор R1 сопротивлением 250 Ом. Регулируемый источник напряжения 5 VS подключен к клемме 1 твердотельной интегральной схемы HA1, работающей по холловскому принципу, также как одна сторона резистора R1. Клемма 2 заземлена. Другая сторона резистора R1 соединена с выходом HA1 через клемму 3. Выход HA1 на клемме 3 соединен с цепью зажигания, которая не показана. В данном варианте регулируемый источник поддерживает напряжение 5 В на клемме 1 интегральной схемы HA1 твердотельного устройства, работающего по холловскому принципу с защелкой, тем самым обеспечивая напряжение смещения на HA1. Резистор R1 используется для поддержания напряжения на клемме 3 твердотельной интегральной холловской схемы с защелкой HA1 на высоком уровне, когда данная схема HA1 находится в отключенном состоянии. In FIG. Figure 5 schematically shows the elements of one of four identical sensor connection circuits installed on the SB mounting plate, the circuit shown showing a solid-state integrated circuit HA1 working according to the Hall principle with a latch (A3185E), and there is also a resistor R1 with a resistance of 250 Ohms. An
На фиг. 6 представлена функциональная электрическая схема, включающая элементы датчика и цепи зажигания, необходимые для одного цилиндра, причем на переходнике закреплены магниты N и S. Стрелка показывает направление вращения по часовой стрелке. Цепь чувствительного элемента, которая была описана со ссылками на фиг. 5, целиком обозначена как цепь датчика SC. Обмотка возбуждения 1C ASIC CDI, VB92IZVSP имеет конструкцию, разработанную фирмой SGS-THOMSON MICROELECTRONICS и содержащую резисторы R2 и R3, стабилитрон D1, диод D2, силовой транзистор Q1 Трилингтона с вертикальным током, а также интегральную схему управления VD1. Катушка зажигания 1C1 содержит первичную обмотку WPI и вторичную обмотку WSI, имеются конденсаторы C1 и C2, а также гаситель переходного напряжения TVSI. Источник напряжения VS подключен к одной стороне первичной обмотки WPI, другая сторона которой заземлена через ASIC CDI. In FIG. 6 is a functional electrical diagram including sensor elements and ignition circuits required for one cylinder, with magnets N and S attached to the adapter. The arrow shows the clockwise direction of rotation. The sensor circuit that has been described with reference to FIG. 5 is fully designated as an SC sensor circuit. Fieldbus 1C ASIC CDI, VB92IZVSP has a design developed by SGS-THOMSON MICROELECTRONICS and contains resistors R2 and R3, a Zener diode D1, a diode D2, a Trillington power transistor Q1 with vertical current, and an integrated control circuit VD1. The ignition coil 1C1 contains the primary winding WPI and the secondary winding WSI, there are capacitors C1 and C2, as well as a transient voltage damper TVSI. The voltage source VS is connected to one side of the primary winding WPI, the other side of which is grounded through the ASIC CDI.
Понятно, что представленный ниже порядок работы системы зажигания по данному изобретению в соответствии с фиг. 6 применим для остальных контуров датчиков и цепей зажигания. Поскольку по своей природе система зажигания работает в повторяющемся режиме, то в описании, приведенном ниже, принято, что точка пуска является произвольной. При этом переходник MA вращается по часовой стрелке, как это показано, а магнит N располагается у твердотельной интегральной схемы HA1, работающей по холловскому принципу с защелкой. Поле магнита N заставляет интегральную схему HA1 твердотельного датчика, работающего по эффекту Холла с защелкой, размыкаться на клемме 3 от заземления. В таком случае 5 В подводятся к выходу на клемму 3. Напряжение 5 В подводят к обмотке возбуждения ASIC CDI, в результате чего запирается транзистор Q1, и нижняя сторона катушки WPI заземляется. В результате ток протекает через обмотку WPI, а в катушке 1C1 образуется магнитное поле. Это поле может возрастать в течение такого времени, которое необходимо для активирования устройства HA1 за счет наличия противоположно направленного магнитного поля. Это отличие характерно для холловских устройств с защелкой по сравнению с холловскими устройствами без защелки, в которых не поддерживается рабочее состояние при отсутствии поля возбуждения в устройстве. It will be understood that the operating procedure of the ignition system of the present invention below in accordance with FIG. 6 is applicable to other sensor circuits and ignition circuits. Since the ignition system is inherently repetitive in nature, it is assumed in the description below that the starting point is arbitrary. In this case, the MA adapter rotates clockwise, as shown, and the magnet N is located at the solid-state integrated circuit HA1, which works according to the Hall principle with a latch. The magnet N field causes the integrated circuit HA1 of the solid state latching Hall effect sensor to open at terminal 3 from ground. In this case, 5 V is supplied to the output of
Когда магнит S проходит вблизи интегральной схемы HA1 твердотельного холловского датчика с защелкой, то выход HA1 на клемме 3 заземляется. Транзистор Q1 переводится в закрытое состояние. Когда транзистор Q1 открыт, ток в WPI прерывается, а поле, наведенное в катушке 1C1, исчезает. Высокое напряжение индуцируется во вторичной обмотке WP2, которая заземляется через свечу зажигания. Полученная электрическая дуга между электродами свечи воспламеняет заряд горючей смеси в цилиндре. Диоды D1 и D2 предназначены для защиты цепи. Диод D1 обеспечивает стабилизацию коллекторного напряжения, диод D2 сглаживает обратные пики напряжения, возникающие при исчезновении поля в катушке, а UD1 усиливает, регулирует и ограничивает ток в катушке. Катушка 1C1 не подключается к источнику питания до момента прохождения магнита N через заданную точку, после чего цикл повторяется, как это было описано выше. Гаситель переходного напряжения TVSI, а также конденсаторы C1 и C2 не являются обязательными, они служат для подавления шумов в системе. When the magnet S passes near the integrated circuit HA1 of the latched solid-state Hall sensor, the output HA1 at
Во втором варианте реализации изобретения (который не показан) транзисторы, воздействующие на поле и запускаемые высокоскоростными возбудителями, используются для включения низковольтных первичных обмоток. Следует отметить, что, хотя предпочтительный вариант реализации данного изобретения предусматривает использование обсужденных выше запускающих устройств для катушек ASIC, имеется множество систем, которые обеспечивают низковольтное включение первичных обмоток. In a second embodiment of the invention (which is not shown), transistors acting on the field and triggered by high-speed exciters are used to turn on the low-voltage primary windings. It should be noted that, although the preferred embodiment of the invention provides for the use of ASIC coil starters discussed above, there are many systems that provide low voltage primary windings.
Понятно, что, хотя магниты, описанные выше, расположены под углом 90o друг относительно друга в соответствии с изобретением, расстояние по окружности между магнитами N и S определяет время задержки срабатывания, которое может быть меньше полученного в системе, описанной выше. Кроме того, прохождение магнита S и воспламенение заряда горючей смеси в данном цилиндре через короткий интервал времени после этого прохождения в общем соответствуют моменту, когда поршень достигает верхней мертвой точки или моменту с заданным опережением зажигания до достижения поршнем верхней мертвой точки или до начала рабочего хода. Следовательно, угловое расстояние между датчиками должно быть одинаковым независимо от числа цилиндров в конкретном двигателе, в котором применена данная система, описанная выше. Понятно, что поворотом модуля SM относительно углового положения кулачкового вала момента возникновения искры во всех цилиндрах одинаково можно сделать раньше или позднее.It is understood that, although the magnets described above are located at an angle of 90 ° relative to each other in accordance with the invention, the circumferential distance between the magnets N and S determines the response delay time, which may be less than that obtained in the system described above. In addition, the passage of magnet S and the ignition of the charge of a combustible mixture in a given cylinder after a short time interval after this passage generally correspond to the moment when the piston reaches top dead center or the moment with a given ignition advance until the piston reaches top dead center or before the start of the stroke. Therefore, the angular distance between the sensors must be the same regardless of the number of cylinders in a particular engine in which the system described above is applied. It is understood that by turning the SM module relative to the angular position of the cam shaft, the moment of occurrence of a spark in all cylinders can equally be done sooner or later.
Бесконтактная система зажигания, действующая без распределителя, которая была описана выше, обладает рядом преимуществ. С помощью устройств, действующих по холловскому принципу с защелкой, можно упростить устройство датчика, а также способ управления запаздыванием срабатывания. За счет определения углового положения кулачкового вала искра образуется в каждом цилиндре только один раз в течение рабочего цикла, а не дважды, тем самым освобождая данную систему от излишней нагрузки. Существенно, что данная система содержит только четыре основных компонента: переходник из материала, не содержащего железа, с двумя постоянными магнитами, закрепленный на кулачковом валу, который проходит через сальник в крышке регулирования момента зажигания, модуль датчика, два одинаковых модуля зажигания. Такая модульная конструкция позволяет быстро демонтировать и заменять элементы, что приводит к снижению трудоемкости и стоимости ремонтных работ. Кроме этого, поскольку все компоненты, на которых имеется высокое напряжение, с точки зрения устранения радиочастотных и электромагнитных помех экранированы крышкой модуля зажигания, требования индивидуального экранирования многих компонентов исключаются, также упрощается электропроводка данной системы. Также, поскольку проводка хорошо защищена снаружи, а на модулях зажигания и датчиках имеются очень простые и сплошные крышки, то двигатель целиком можно просто очищать или промывать снаружи без вредного воздействия на работу системы зажигания. Хотя настоящее изобретение было описано на примере его предпочтительного варианта реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, понятно, что различные изменения и модификации возможны в его рамках, как это приведено в прилагаемой формуле. A contactless ignition system operating without a distributor, which has been described above, has several advantages. Using devices operating according to the Hall principle with a latch, it is possible to simplify the device of the sensor, as well as the method of controlling the delay of operation. By determining the angular position of the cam shaft, a spark is formed in each cylinder only once during the working cycle, and not twice, thereby freeing this system from excessive load. It is essential that this system contains only four main components: an adapter made of iron-free material with two permanent magnets, mounted on a cam shaft that passes through an oil seal in the ignition timing control cover, a sensor module, two identical ignition modules. Such a modular design allows you to quickly dismantle and replace elements, which reduces the complexity and cost of repair work. In addition, since all components with high voltage are shielded from the ignition module cover in terms of eliminating radio frequency and electromagnetic interference, the requirements for individual shielding of many components are eliminated, and the wiring of this system is also simplified. Also, since the wiring is well protected on the outside, and the ignition modules and sensors have very simple and continuous covers, the whole engine can simply be cleaned or washed outside without harmful effects on the operation of the ignition system. Although the present invention has been described by way of example of its preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, it is understood that various changes and modifications are possible within its scope, as described in the attached claims.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US8/487,338 | 1995-06-07 | ||
US08/487,338 | 1995-06-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98100421A RU98100421A (en) | 1999-10-27 |
RU2174187C2 true RU2174187C2 (en) | 2001-09-27 |
Family
ID=
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457356C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения | Ice ignition low-rpm sensor |
RU2500915C2 (en) * | 2008-09-09 | 2013-12-10 | Рено С.А.С. | Device to change ion current in system of radio frequency ignition for internal combustion engine |
RU2565777C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500915C2 (en) * | 2008-09-09 | 2013-12-10 | Рено С.А.С. | Device to change ion current in system of radio frequency ignition for internal combustion engine |
RU2457356C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения | Ice ignition low-rpm sensor |
RU2565777C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3906920A (en) | Ignition apparatus and system | |
US3828754A (en) | Flywheel magneto ignition device with capacitor-thyristor ignition combined with generator | |
CA1107348A (en) | Breakerless magneto device | |
JPS60218810A (en) | Ignition coil for internal combustion engine | |
US6845763B2 (en) | Vehicle ignition system using ignition module with reduced heat generation | |
US4325350A (en) | Alternator-powered breakerless capacitor discharge ignition system having improved low-speed timing characteristics | |
US4509495A (en) | Ignition coil for a multi-cylinder internal combustion engine | |
AU699899B2 (en) | Ignition system | |
US4176643A (en) | Pulse generating and distributing circuits for internal combustion engines or the like | |
RU2174187C2 (en) | Ignition system | |
US6976482B2 (en) | Electronic ignition system for vintage automobiles | |
US4203403A (en) | Ignition device for an internal combustion engine | |
US3775627A (en) | Ignition timing signal generator | |
JPS5836187B2 (en) | Nainenkikanyoutenkasouchi | |
US4046124A (en) | High performance ignition circuit | |
IT1275159B (en) | INDUCTIVE IGNITION SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH ELECTRONICALLY CONTROLLED ADVANCE | |
US4024844A (en) | Ignition device for an internal combustion engine with cam design for preventing undesired firings | |
US5954037A (en) | Redundant magneto for race car | |
MXPA97009687A (en) | Ignition system | |
JPS585091Y2 (en) | internal combustion engine ignition system | |
JP3060859B2 (en) | Signal generator for internal combustion engine ignition system | |
JPH0521978Y2 (en) | ||
JPS6040868Y2 (en) | Non-contact ignition device for internal combustion engines | |
JPS6350671A (en) | Distributor integrally incorporated with ignition coil for internal combustion engine | |
JPS63205464A (en) | Coil integrated distributor for internal combustion engine |