Устройство регулирования угла опережения зажигания к двигателю внутреннего сгорания

 

Использование: может быть использовано для управления моментом искрообразования в системах зажигания или впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство регулирования угла опережения к двигателю внутреннего сгорания 1 содержит входную шину 2, выходную шину 3, управляемый генератор пилообразного напряжения 4, который содержит усилитель 5, конденсатор 6 и резисторы 7, 8, пороговый элемент 9, источники опорного напряжения 10, 17, резистор 11, резисторы 13, 14, 19-23, пороговый элемент 16, инвертор 25, элемент ИЛИ 24. 2 ил. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к электронной коммутации цепей и может быть использовано для управления моментом искрообразования в системах зажигания или впрыском топлива в двигателе внутреннего сгорания.

Известно устройство ЭК-1 ("Устройство ЭК-1". "За рулем", N 1, 1987 г. стр.30-31) регулирования угла опережения зажигания (УОЗ), в котором задержка момента искрообразования обеспечивается за счет схемы задержки, выполненной как одновибратор. Существенным недостатком данного устройства является зависимость угла коррекции (УК) от скважности входного сигнала, вследствие этого неоптимальный закон регулирования УОЗ, что ухудшает работу ДВС.

В отличие от известного решения устройство по предполагаемому изобретению нечувствительно к параметрам входного сигнала, и, следовательно, может быть унифицировано с любым типом датчика, причем величина УК не зависит от конструктивных и технологических допусков, а также от эксплуатационных разбросов параметров датчиков.

На фиг. 1 приведена электрическая схема реализации устройства регулирования УОЗ к ДВС; на фиг.2 диаграммы работ основных узлов устройства.

Устройство 1 регулирования УОЗ к ДВС имеет входную 2 и выходную 3 шины и содержит: управляемый генератор пилообразного напряжения 4, выполненный как, например, интегратор на токоразностном усилителе 5, между выходом и инвертирующим входом которого включен времязадающий конденсатор 6, токи заряда и разряда которого задаются резисторами 7 и 8, подключенными к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 5 соответственно; первый пороговый элемент 9, выполненный как, например, компаратор на токоразностном усилителе, порог срабатывания которого (Uo) задается источником опорного напряжения 10, выход которого подключен через резистор 11 к инвертирующему входу усилителя 9, неинвертирующий вход которого подключен к выходу сумматора 12, состоящего из резисторов 13 и 14, причем резистор 13 подключен к выходу 15 генератора пилообразного напряжения 4, а резистор 14 к входной шине 2 устройства 1, при этом выход порогового элемента 9 связан с выходной шиной 3 устройства 1; второй пороговый элемент 16, выполненный как, например, компаратор на токоразностном усилителе, порог срабатывания которого (Us) задается источником опорного напряжения 17, выход которого подключен к одному из входов сумматора 18, состоящего из резисторов 19 и 20, причем общая точка резисторов 19 и 20, являющаяся выходом сумматора 18, подключена к одному из входов порогового элемента 16, например, к неинвертирующему входу усилителя, другой вход порогового элемента 16, например, инвертирующий вход усилителя подключен к выходу сумматора 21, состоящего из резисторов 22 и 23, причем один из входов сумматора 21, например, резистор 22 подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 4, а другой вход сумматора 21, например, резистор 23 подключен к входной шине 2 устройства 1; логический элемент 24, выполненный как логический элемент ИЛИ с парафазным выходом, один из входов которого подключен к выходу второго порогового элемента 16, другой вход к входной шине 2 устройства 1, а выход - ко входу генератора пилообразного напряжения 4, например, резистору 8 цепи заряда конденсатора 6 и другому входу сумматора 18, например, резистору 20.

Устройство 1 может содержать также инвертор 25, вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24, а выход к другому входу генератора пилообразного напряжения 4, например, резистору 7 цепи разряда конденсатора 6.

Источники опорного напряжения 10 и 17 выполнены по традиционной для автомобилестроения однопроводной схеме, где плюс источника связан с положительной клеммой аккумуляторной батареи, а минус с корпусом автомобиля.

Устройство работает следующим образом.

На входную шину 2 устройства 1 поступает сигнал, формируемый, например, бесконтактным датчиком углового положения на эффекте Холла или механическими контактами прерывателя-распределителя зажигания. При вращении коленчатого вала двигателя на входе устройства 1 формируется импульсный сигнал прямоугольной формы (диаграмма "U2", фиг.2), коэффициент заполнения которого зависит от типа двигателя и типа используемого датчика. При этом срез импульса входного сигнала определяет момент искрообразования в цилиндрах двигателя.

В момент прихода среза импульса входного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ с парафазным выходом формируется низкий уровень напряжения (диаграмма "U24"), а на выходе инвертора 25 формируется высокий уровень напряжения (диаграмма "U25"), в результате чего происходит разряд конденсатора 6 постоянным током Iр, задаваемым резистором 7, при этом на выходе усилителя 5 напряжение линейно уменьшается (диаграмма "U5").

В момент равенства выходного напряжения усилителя 5 и напряжения срабатывания Us порогового элемента 16 на его выходе формируется высокий уровень напряжения (диаграмма "U16"), при этом на выходе логического элемента ИЛИ с парафазным выходом формируется высокий уровень напряжения, а на выходе инвертора 25 низкий уровень (диаграммы "U24" и "U25" соответственно), в результате чего происходит заряд конденсатора 6 постоянным током Iз, задаваемым резистором 8 (диаграмма "U5") и на выходе усилителя 5 напряжение линейно нарастает до прихода следующего среза импульса входного сигнала.

Работа порогового элемента 6 синхронизируется сигналом логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24 и входным сигналом 2.

В момент переключения порогового элемента 16 из низкого в высокий уровень выходное напряжение логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24 высокого уровня через резистор 20 сумматора 18 поступает на неинвертирующий вход усилителя 5 и удерживает его выход в высоком состоянии до прихода высокого уровня напряжения входного сигнала, который поступает через резистор 23 сумматора 21 на инвертирующий вход усилителя 5 и устанавливает его выход в низкий уровень.

Таким образом, на выходе усилителя 5 формируется сигнал пилообразного напряжения, который подается через резистор 13 сумматора 12 на неинвертирующий вход усилителя 9.

В момент равенства напряжения спада импульса сигнала пилообразного напряжения и напряжения срабатывания порогового элемента 9 (диаграмма "U5") на его выходе формируется низкий уровень напряжения (диаграмма "U9"), который поддерживается до прихода высокого уровня напряжения входного сигала на неинвертирующий вход усилителя 9 через резистор 14 сумматора 12. При этом на выходе порогового элемента 9 устанавливается высокий уровень напряжения.

В результате на выходе порогового элемента 9, и, следовательно, на выходной шине 3 устройства 1 формируется импульсный сигнал прямоугольной формы, срез импульса которого задержан относительно среза импульса входного сигнала на величину Lк, называемую углом коррекции (диаграмма "U9").

Закон изменения УК определяется выражением: Lк=Iз/(Iз+Iр)^*720/z-6^*n^*c6^*(Uo-Uз)/Iр где Iз ток заряда по неинвертирующему входу усилителя 5, А; Iр ток разряда по инвертирующему входу усилителя 5, А; z число цилиндров двигателя; n частота вращения коленчатого вала двигателя, 1/мин ПКВ;
c6 емкость конденсатора 6, Ф;
Uo величина опорного уровня источника 10, В;
Uз величина опорного уровня источника 17, В.

Из формулы следует, что устройство 1 обеспечивает регулирование УОЗ в запаздывание относительно базовой характеристики в зависимости от частоты вращения ПКВ. При этом закон изменения УК задается внутренними параметрами схемы устройства (токами заряда/разряда и номиналом времязадающего конденсатора 6, напряжениями срабатывания пороговых элементов 9 и 16). Величина УК зависит также от числа цилиндров двигателя.

Из формулы также следует, что УК не зависит от параметров входного сигнала устройства, в частности, коэффициента заполнения сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство регулирования угла опережения зажигания к двигателю внутреннего сгорания, содержащее по крайней мере один управляемый генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, а выход является выходом устройства в целом, отличающееся тем, что в него введены второй пороговый элемент, логический элемент ИЛИ с парафазным выходом, два сумматора и второй источник опорного напряжения, причем входы второго порогового элемента соединены с выходами сумматоров, а выход с первым входом логического элемента ИЛИ с парафазным выходом, второй вход которого и первый вход второго сумматора связаны с входом устройства в целом, а выходы логического элемента ИЛИ с парафазным выходом соединены с входами управляемого генератора пилообразного напряжения, причем один из выходов логического элемента ИЛИ с парафазным выходом связан с первым входом первого сумматора, а его второй вход с выходом второго источника опорного напряжения, а второй вход второго сумматора связан с выходом управляемого генератора пилообразного напряжения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый генератор пилообразного напряжения и пороговые элементы выполнены на базе токоразностного усилителя Нортона, оба сумматора на пассивных элементах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2