RU9630U1

RU9630U1 - DEVICE FOR THE IGNITION SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU9630U1
Application number: RU98118623/20U
Authority: RU
Inventors: Н.П. Кузин; П.А. Васильев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Чебоксарский приборостроительный завод "ЭЛАРА"
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 1999-04-16

Abstract

Устройство для системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее электронный ключ, средство измерения тока, монолитную интегральную схему, содержащую средство ограничения выходного тока, средство ограничения напряжения на электронном ключе, средство адаптивного регулирования скважности импульсов выходного тока и плавного выключения выходного тока при остановленном двигателе, отличающееся тем, что в него введена защитная схема, включающая первый резистор, включенный в цепь питания монолитной интегральной схемы, первый транзистор, база-эмиттерный переход которого включен параллельно первому резистору, второй резистор, включенный между коллектором первого транзистора и общей шиной источника питания, а также второй транзистор, база-эмиттерный переход которого включен параллельно второму резистору, а коллектор подключен к входу питания выходного драйвера монолитной интегральной схемы.A device for the ignition system of an internal combustion engine containing an electronic key, a current measuring means, a monolithic integrated circuit containing means for limiting the output current, means for limiting the voltage on the electronic key, means for adaptively adjusting the duty cycle of the output current pulses and for smoothly switching off the output current when the engine is stopped, characterized the fact that a protective circuit is introduced into it, including the first resistor included in the power circuit of the monolithic integrated circuit, the first an anistor, the base-emitter junction of which is connected in parallel with the first resistor, a second resistor connected between the collector of the first transistor and the common bus of the power supply, and a second transistor, the base-emitter junction of which is connected in parallel with the second resistor, and the collector is connected to the power input of the monolithic output driver integrated circuit.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯDEVICE FOR THE IGNITION SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, в частности, к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением топливно-воздушной смеси.The invention relates to electrical equipment of automobiles, in particular, to ignition systems of internal combustion engines (ICE) with forced ignition of a fuel-air mixture.

Известны устройства для систем зажигания ДВС, содержащие входной формирователь и коммутационный транзистор, управляющий работой катущки зажигания (Опарин И. М. и др., Электроннью системы зажигания, М., Машиностроение, 1987г., с. 105).Known devices for ICE ignition systems containing an input driver and a switching transistor controlling the operation of the ignition coil (Oparin I.M. et al., Electronic ignition systems, M., Engineering, 1987, p. 105).

Ограничение тока в первичной обмотке катущки зажигания обеспечивается за счет добавочного сопротивления , включенного последовательно с первичпой обмоткой катущки зажигания.The current limitation in the primary winding of the ignition coil is ensured by the added resistance connected in series with the primary winding of the ignition coil.

Данная система зажигания имеет существенные недостатки: большая рассеиваемая мощность в катушке и добавочном сопротивлепии, певысокие выходные характеристики системы зажигания.This ignition system has significant drawbacks: large power dissipation in the coil and additional resistance, as well as high output characteristics of the ignition system.

Известны устройства (Ютт В. Е., Электрооборудование автомобилей, учеб, для студентов вузов. 2-е изд., М., Транспорт, 1995 г., с. 168) устраняющие эти недостатки за счет использования в пих средств активного ограничения выходного тока, адаптивного выключения выходного тока при остановленном двигателе. Недостатком данных устройств является их конструктивная сложность изза большого количества элементов, что также отрицательно сказывается на надежности устройств в целом.Known devices (Yutt V.E., Electrical equipment of automobiles, textbook, for university students. 2nd ed., M., Transport, 1995, p. 168) eliminating these disadvantages by using active output current limiting means , adaptively turn off the output current when the engine is stopped. The disadvantage of these devices is their structural complexity due to the large number of elements, which also negatively affects the reliability of the devices as a whole.

Наиболее близким но технической сущности является устройство (Натент России .NO 2065074, МКИ F 02 Р 3/04, опубл. в бюл. №22/96), содержащее коммутационный транзистор и монолитную интегральную схему с функциями ограничения выходного тока, адаптивного регулирования скважности импульсов выходного тока и плавного выключения выходного тока при остановленном двигателе.The closest but technical essence is the device (Natent of Russia .NO 2065074, MKI F 02 P 3/04, published in Bulletin No. 22/96) containing a switching transistor and a monolithic integrated circuit with functions to limit the output current, adaptive regulation of duty cycle of pulses output current and smoothly turn off the output current when the engine is stopped.

Недостатком устройства является невысокая надежность из-за незащищенности коммутационного транзистора и интегральной схемы от выбросов напряжений в бортовой сети автомобиля, в частности, при сбросе нагрузки на генераторе, т.к. в этот момент мгновенная мощность, рассеиваемая транзистором электронного ключа может достигать 1000 Вт.The disadvantage of this device is its low reliability due to the insecurity of the switching transistor and the integrated circuit from voltage surges in the vehicle electrical system, in particular, when the load on the generator is unloaded, since at this moment, the instantaneous power dissipated by the transistor of the electronic key can reach 1000 watts.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить надежность устройства.The present invention can significantly improve the reliability of the device.

Для этого в устройство для системы зажигания ДВС, содержащем электронный ключ, средство измерения тока, монолитную интегральную схему, содержащую средство ограничения выходного тока, средство ограничения напряжения на электронном ключе, средства адантивного регулирования скважности импульсов выходного тока и плавного выключения выходного тока при остановленном двигателе, введена защитная схема, включающая первый резистор, включенный в цепь питания монолитной интегральной схемы, первый транзистор, база-эмиттерный переход которого включеп параллельно первому резистору, второй резистор, включенный между коллектором первого трапзистора и общей щиной источника питания, а также второй транзистор, база-эмиттерныйTo do this, in a device for an internal combustion engine ignition system containing an electronic key, a current measuring means, a monolithic integrated circuit containing an output current limiting means, an electronic key voltage limiting means, means for regulating the duty cycle of the output current pulses and smoothly switching off the output current when the engine is stopped, a protective circuit was introduced, including the first resistor included in the power circuit of the monolithic integrated circuit, the first transistor, the base-emitter junction of which lyuchep parallel to the first resistor, a second resistor connected between the collector of the first and the general trapzistora schinoy power source and a second transistor, the base-emitter

МПК F 02 Р 3/04IPC F 02 P 3/04

переход которого включен параллельно второму резистору, а коллектор подключен к входу питания выходного драйвера монолитной интегральной схемы.the transition of which is connected in parallel with the second resistor, and the collector is connected to the power input of the output driver of the monolithic integrated circuit.

На фиг.1 приведено устройство для системы зажигания ДВС.Figure 1 shows the device for the ignition system of the internal combustion engine.

На фиг.2 приведены диаграммы, поясняющая принцип работы устройства.Figure 2 shows a diagram explaining the principle of operation of the device.

Схема устройства для системы зажигания ДВС содержит монолитную интегральную схему 1; электронный ключ 2; средство измерения выходного тока 3., содержащее токоизмерительный резистор 4, резисторы 5 и 6 делителя напряжения; защитную схему 7, содержащую транзисторы 8 и 9, резисторы 10 и 11; времязадающие конденсаторы 12, 13, 14, 15; конденсатор 16; токоограничивающие резисторы 17, 18; резисторы 19, 20; резисторы 21, 22 делителя напряжения; конденсатор 23, резистор 24 корректирующей RC-цепи; защитный диод 25.The circuit device for the ignition system of the internal combustion engine contains a monolithic integrated circuit 1; electronic key 2; means for measuring the output current 3. containing a current-measuring resistor 4, resistors 5 and 6 of the voltage divider; a protective circuit 7 containing transistors 8 and 9, resistors 10 and 11; time-consuming capacitors 12, 13, 14, 15; capacitor 16; current limiting resistors 17, 18; resistors 19, 20; voltage divider resistors 21, 22; a capacitor 23, a resistor 24 of the corrective RC circuit; protective diode 25.

Устройство снабжено выводами 26 (+) для подключения положительного полюса источника питания, 27 для подключения датчика положения коленчатого вала и 28 для подключения катушки зажигания.The device is equipped with terminals 26 (+) for connecting the positive pole of the power source, 27 for connecting the crankshaft position sensor and 28 for connecting the ignition coil.

Монолитная интегральная схема 1 включает схему 29 опорного напряжения , схему 30 управления длительностью импульса, схему 31 восстановления длительности импульса , схему 32 управления тахометром , схему 33 ограничения напряжения на электронном ключе, схему 34 защиты от постоянного протекания тока при остановленном двигателе, схему 35 ограничения тока , выходной каскад 36, с детектором 37 насыщения, схему управления 38. Один из входов 39 микросхемы 1 служит для подачи сигнала с датчика положения коленчатого вала, а вход 40 - для подачи напряжения питания на нее.The monolithic integrated circuit 1 includes a reference voltage circuit 29, a pulse width control circuit 30, a pulse width recovery circuit 31, a tachometer control circuit 32, an electronic key voltage limiting circuit 33, a constant current protection circuit 34 when the engine is stopped, a current limiting circuit 35 , output stage 36, with a saturation detector 37, control circuit 38. One of the inputs 39 of the microcircuit 1 serves to supply a signal from the crankshaft position sensor, and input 40 serves to supply power on her.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе двигателя датчик положения коленчатого вала (не показан) вырабатывает сигнал прямоугольной формы, который поступает на вход 39 микросхемы 1 (фиг 1).When the engine is running, the crankshaft position sensor (not shown) produces a square wave signal, which is fed to input 39 of microcircuit 1 (Fig. 1).

Переход сигнала от высокого уровня к низкому соответствует моменту искрообразования.The transition of the signal from high to low corresponds to the moment of sparking.

Схема управления длительностью накопления энергии в катушке зажигания производит сравнение напряжений на конденсаторах 12, 13 и вырабатывает сигналы управления по выходу. В момент перепада сигнала от низкого уровня к высокому на входе 39 начинается заряд конденсатора 13 (фиг.2 U13).The control circuit for the duration of energy storage in the ignition coil compares the voltages at the capacitors 12, 13 and generates output control signals. At the time of the signal difference from low to high at the input 39, the charge of the capacitor 13 begins (Fig.2 U13).

Конденсатор 13 к этому моменту времени полностью разряжен током разряда, обусловленным низким уровнем сигнала на входе 39. Когда , через катушку зажигания начинает протекать ток, а конденсатор 13 быстро заряжается больщим током до максимального уровня для исключения возможности дребезга.The capacitor 13 at this point in time is completely discharged by the discharge current, due to the low level of the signal at the input 39. When, current flows through the ignition coil, and the capacitor 13 is quickly charged with high current to the maximum level to eliminate the possibility of bounce.

При достижении током через катушку зажигания определенного уровня, задаваемого токосъемным резистором 4 и делителем напряжения на резисторах 5, 6, ток через катущку зажигания ограничивается на достигнутом уровне, а конденсатор 12 в этот момент переключается на заряд. В момент перехода сигнала от высокого уровня к низкому на входе 39 происходит прерывание протекания тока через катушку зажигания, во вторичной обмотке которой развивается высокое напряжение. В этот же момент происходит быстрый разряд конденсатора 13 и переключение на разряд конденсатора 12. Соотношение токов заряда и разряда конденсаторов 12 и 13 выбраны таким образом, чтобы время активногоWhen the current through the ignition coil reaches a certain level, specified by the collector resistor 4 and the voltage divider on the resistors 5, 6, the current through the ignition coil is limited to the achieved level, and the capacitor 12 at this moment switches to charge. At the time of the transition of the signal from a high level to a low one at the input 39, the current flow through the ignition coil is interrupted, in the secondary winding of which a high voltage develops. At the same time, there is a quick discharge of the capacitor 13 and switching to the discharge of the capacitor 12. The ratio of the charge and discharge currents of the capacitors 12 and 13 are selected so that the active time

режима коммутационного транзистора электронного ключа 2 составляло 6 % от периода следования входного сигнала.mode switching transistor electronic switch 2 was 6% of the repetition period of the input signal.

Когда ток через катушку но какой-либо причине (при резком увеличении оборотов, пониженном напряжении питания и пр.) не достиг номинального значения к моменту искрообразования, включается схема 31 восстановления длительности импульса. Происходит быстрый разряд конденсаторов 12 и 14. Сразу после разряда этих конденсаторов длительность времени включенного режима становится максимально возможной (практически равняется длительности импульса на входе 39, ток заряда конденсатора 12 равен 0. В течение времени восстановления длительности импульса напряжение на конденсаторе 14 увеличивается, что вызывает постепенное увеличение тока заряда конденсатора 12 и восстановление его до номинального уровня. При этом длительность времени включенного состояния электронного ключа 2 уменьшается, пока не достигнет заданного уровня.When the current through the coil but for some reason (with a sharp increase in speed, reduced supply voltage, etc.) did not reach the nominal value at the time of sparking, the pulse width recovery circuit 31 is turned on. The capacitors 12 and 14 are quickly discharged. Immediately after the discharge of these capacitors, the duration of the on mode becomes the maximum possible (almost equal to the pulse width at input 39, the charge current of the capacitor 12 is 0. During the recovery time of the pulse duration, the voltage across the capacitor 14 increases, which causes a gradual increase in the charge current of the capacitor 12 and its restoration to the nominal level. It is until it reaches the set level.

Если высокий уровень на входе 39 микросхемы 1 присутствует слишком долго (при остановке двигателя), происходит заряд конденсатора 15 и при достижении порогового уровня происходит плавное уменьшение тока через катушку зажигания до нуля, не вызывающее искрообразования. При низком уровне сигнала на входе 39 микросхемы 1 конденсатор 15 быстро разряжается.If the high level at the input 39 of the microcircuit 1 is present for too long (when the engine is stopped), the capacitor 15 is charged and when the threshold level is reached, the current through the ignition coil gradually decreases to zero, which does not cause sparking. With a low signal level at the input 39 of the chip 1, the capacitor 15 is quickly discharged.

Резистор 18 ограничивает ток выходного каскада 36. Резистор 17 определяет ток по входу питания 40 микросхемы 1.The resistor 18 limits the current of the output stage 36. The resistor 17 determines the current at the power input 40 of the chip 1.

Зашитная цепь 7 работает следующим образом. При повышении напряжения на входе 26 (+) увеличивается ток, потребляемый микросхемой по входу 40. Соответственно, при увеличении тока через резистор 10 открывается транзистор 8 и часть тока ответвляется через транзистор 8 и резистор 11 на общую шину. При дальнейшем увеличении напряжения на входе 26 (+), и соответственно увеличении тока через резистор 11, открывается транзистор 9 который шунтирует коллектор транзистора выходного драйвера микросхемы 1 на общую шину. Вследствие этого коммутационный транзистор электронного ключа 2 закрывается. Тем самым обеспечивается защита микросхемы 1 и коммутационного транзистора электронного ключа 2 в режиме ограничения тока в момент перенапряжений на входе 26 (+).Wired circuit 7 operates as follows. With increasing voltage at input 26 (+), the current consumed by the microcircuit at input 40 increases. Accordingly, with increasing current through transistor 10, transistor 8 opens and part of the current branches off through transistor 8 and resistor 11 to a common bus. With a further increase in the voltage at the input 26 (+), and, accordingly, an increase in the current through the resistor 11, a transistor 9 opens, which shunts the collector of the transistor of the output driver of the microcircuit 1 to the common bus. As a result, the switching transistor of the electronic key 2 is closed. This ensures the protection of the microcircuit 1 and the switching transistor of the electronic switch 2 in the current limiting mode at the time of overvoltage at the input 26 (+).

Возможно использование описанного устройства с датчиком положения коленчатого вала другого тина (например, индукционного) при введении в него входного формирователя ( не показан), обеспечивающего согласование сигнала датчика положения коленчатого вала с входом 39 микросхемы 1.It is possible to use the described device with a crankshaft position sensor of another type (for example, induction) when an input shaper (not shown) is introduced into it, which ensures the matching of the signal of the crankshaft position sensor with the input 39 of chip 1.

Использование в системе зажигания ДВС предложенного устройства повышает надежность системы зажигания при возникновении импульсов помех в бортовой сети питания автомобиля.The use of the proposed device in the ignition system of the internal combustion engine increases the reliability of the ignition system when interference pulses occur in the vehicle's on-board power supply network.

Claims

A device for the ignition system of an internal combustion engine containing an electronic key, a current measuring means, a monolithic integrated circuit containing means for limiting the output current, means for limiting the voltage on the electronic key, means for adaptively adjusting the duty cycle of the output current pulses and for smoothly switching off the output current when the engine is stopped, characterized the fact that a protective circuit is introduced into it, including the first resistor included in the power circuit of the monolithic integrated circuit, the first an anistor, the base-emitter junction of which is connected in parallel with the first resistor, a second resistor connected between the collector of the first transistor and the common bus of the power supply, and a second transistor, the base-emitter junction of which is connected in parallel with the second resistor, and the collector is connected to the power input of the monolithic output driver integrated circuit.