Блок управления зажиганием и впрыском топлива двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к электронным системам управления зажиганием и впрыском топлива двигателей внутреннего сгорания. Блок управления содержит процессор, соединенный по входу через входной интерфейс с датчиками системы начала отсчета, верхней мертвой точки 1-го цилиндра, угловых импульсов, температуры жидкости и воздуха, положения дроссельной заслонки, регулятора CORCO, расхода воздуха, содержания кислорода в отработавших газах, а по выходу подключенный через выходной интерфейс к исполнительным устройствам, выпрямитель и АЦП. Блок отличается тем, что в него введены сумматор кодов, полосовой усилитель, фильтр нижних частот, две схемы 2И, схема 2ИЛИ, два регистра и схема анализа кодов. Блок позволяет повысить точность определения наличия детонации. 2 ил.

Изобретение относится к электронным системам управления зажиганием и впрыском топлива двигателей внутреннего сгорания /ДВС/.

Известны электронные устройства автоматического регулирования угла опережения зажигания, поддерживающие режим работы двигателя на пороге детонации /см. описание изобретения к патенту 2002097 CI, Ерохин А.А. и Ерохин И.А. Устройство автоматического регулирования угла опережения зажигания в карбюраторном двигателе, опублик. 30.10.93, БИ N 39-40/, содержащее датчик детонации с формирователем уровня детонации, блок анализа порога детонации, блок вычисления, исполнительный элемент, блок синхронизации, тумблерный регистр. Блок анализа порога детонации содержит RS-триггер и два элемента 2И. Блок вычисления содержит реверсивный счетчик и вычитающий счетчик. Блок синхронизации содержит датчик угла поворота коленчатого вала с усилителем формирователем импульсов, прерыватель со схемой подавления дребезга контактов прерывателя, элементы задержки, элемент 2ИЛИ, RS-триггер, элемент 2И. Устройство работает как следящая система за порогом детонации, воздействуя на режим работы двигателя непрерывным изменением угла опережения зажигания.

Недостатком известного устройства является малая эффективность управления, связанная с отсутствием сравнения детонационного сигнала с фоновыми шумами, изменяющимися на различных режимах работы двигателя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является блок управления зажиганием и впрыском топлива в ДВС /см. книгу "Электронное управление автомобильными двигателями /Г.П. Покровский, Е.А. Белов, С.Г. Драгомиров и др. Под общ. ред. Г.П. Покровского, М.: Машиностроение, 1994, с. 105, 106. рис. 76/, содержащий процессор, связанный через входной интерфейс с датчиками системы /начала отсчета ДНО, верхней мертвой точки 1 цилиндра ДВМТ, угловых импульсов ДУИ, температуры жидкости и воздуха ДТЖ и ДТВ, положения дроссельной заслонки ДПД, регулятора СORCO, расхода воздуха ДРВ, содержания кислорода в отработавших газах λ - зонд/, а по выходу подключенный через выходной интерфейс к шинам сигналов на исполнительные устройства. При этом сигнал датчика детонации подключен к процессору через схему нормализации, фильтр верхних частот, выпрямитель, пиковый детектор и АЦП.

Данный блок управления является также недостаточно эффективным с точки зрения управления углом опережения зажигания и впрыском топлива в связи с малой точностью определения момента детонации из-за отсутствия сравнения детонационного сигнала с фоновыми шумами, изменяющимися на различных режимах работы двигателя.

В блок управления дополнительно введены: полосовой усилитель, фильтр нижних частот, сумматор кодов и делитель кодов, две схемы 2И, схема 2ИЛИ, два регистра, схема анализа кодов.

Введение упомянутых узлов и блоков в канале обработки сигнала детонации позволяет делать интегральные оценки наличия детонационного и фонового шумов в фазовых "окнах" детонации и шума /ФОД и ФОШ соответственно/ и по их соотношению делать вывод о наличии или отсутствии детонации. Это повышает точность определения наличия детонации, что и позволяет более эффективно управлять углом опережения зажигания и впрыском, поддерживая режим работы двигателя на пороге детонации с максимальными КПД и экономией горючего.

На фиг. 1 приведена схема блока управления; на фиг. 2 - временная диаграмма работы блока.

Блок управления включает в себя процессор 1, связанный через входной интерфейс 2 с датчиками системы 3, а по выходу подключенный через выходной интерфейс 4 к шинам сигналов на исполнительные устройства 5, полосовой усилитель 6, соединенный по входу с датчиком детонации 7, а по выходу подключенный через выпрямитель 8 и фильтр нижних частот 9 к АЦП 10, выход которого через сумматор кодов 11 подключен к делителю кодов 12, выход которого подключен к регистрам 13 и 14, выходы которых подключены к схеме анализа кодов 15, выход которой соединен с вторым входом процессора 1.

Второй выход процессора 1 подключен к второму входу регистра 13 и через схему 2И 16 - к схеме 2ИЛИ 17, выход которой подключен к вторым входам АЦП 10 и сумматора кодов 11. Третий выход процессора 1 подключен к второму входу регистра 14 и через схему 2И 18 - к второму входу схемы 2ИЛИ 17. Четвертый выход процессора 1 подключен к второму входу делителя кодов 12 и третьему входу сумматора кодов 11. Пятый выход процессора 1 подключен к вторым входам схем 2И 16 и 18. Схема анализа кодов 15 включает в себя вычитатель 18 и блок порога 19, при этом входы схемы анализа кодов 15 являются входами вычитателя 18, выход которого подключен к блоку порога 19, выход которого является выходом схемы анализа кодов 15.

Блок управления функционирует следующим образом.

По сигналам положения коленчатого вала двигателя, поступающим на вход процессора 1 через входной интерфейс 2 с датчиков ДНО, ДВМТ, ДУИ, процессор 1 формирует фазовые окна детонации и шума ФОД и ФОШ, расположенные по отношению к сигналам верхних мертвых точек 1 ... 4-го цилиндров Н01 ... Н04, как показано на фиг. 2, а также импульсы запуска АЦП 10 f и импульсы ОПРОСА сумматора кодов 11 и делителя кодов 12.

Импульсы ФОД и ФОШ называются фазовыми окнами потому, что положение начала и конца их постоянны по отношению к положению коленчатого вала двигателя /к.в.д./, а следовательно, частота и длительность кратны частоте вращения к.в.д. Частота импульсов запуска f и ОПРОСА также кратны частоте вращения к. в.д.

Сигнал с датчика детонации 7 пропускается через полосовой усилитель 6, выпрямляется на двухполупериодном выпрямителе 8, сглаживается на фильтре нижних частот 9 и подается на АЦП 10. Передним фронтом импульсов f запускается АЦП 10. Длительность импульсов f выбирается не меньшей времени преобразования АЦП 10, который производит преобразование кода, пропорционального напряжению фильтра нижних частот 9. По заднему фронту импульса f в сумматоре кодов 11 производится суммирование кодов АЦП 10. Затем импульсом опроса делителя в делителе кодов 12 производится деление суммы кодов на количество импульсов f за время ФОД или ФОШ /равных между собой/ и передача усредненного кода в регистры 13, 14, где они фиксируются задним фронтом ФОД или ФОШ соответственно. В схеме анализа кодов 15 производится анализ усредненных кодов, полученных в окнах ФОД и ФОШ по определенному критерию, например, вычитание на вычитателе 18 и сравнение с пороговым значением в блоке порога 19. Сигнал о наличии или отсутствии детонации передается в процессор 1. Последний соответственно управляет углом опережения зажигания и дозированием топлива по заложенной в него программе.

Именно введение упомянутых узлов и блоков и связей между ними позволяет с высокой точностью определить наличие детонации на фоне шумов, уровень которых может меняться от режима работы двигателя, что позволяет поддерживать режим работы двигателя на пороге детонации для получения максимального КПД и экономии горючего.

Формула изобретения

Блок управления зажиганием и впрыском топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий процессор, соединенный по входу через входной интерфейс с датчиками системы начала отсчета ДНО, верхней мертвой точки I цилиндра ДВМТ, угловых импульсов ДУИ, температуры жидкости и воздуха ДТЖ и ДТВ, положения дроссельной заслонки ДПД, регулятора CORCO, расхода воздуха ДРВ, содержания кислорода в отработавших газах (λ - зонд), а по выходу подключенный через выходной интерфейс к шинам сигналов на исполнительные устройства, выпрямитель, АЦП, отличающийся тем, что в него дополнительно введены сумматор кодов, делитель кодов, полосовой усилитель, фильтр нижних частот, две схемы 2И, схема 2ИЛИ, два регистра и схема анализа кодов, при этом датчик детонации системы подключен через полосовой усилитель к упомянутому выпрямителю, выход которого через фильтр нижних частот и упомянутый АЦП подключен к сумматору кодов, выход которого через делитель кодов подключен к первому и второму регистрам, выходы которых подключены к схеме анализа кодов, выход которой подключен к второму входу процессора, второй выход которого подключен к второму входу первого регистра и через первую схему 2И - к схеме 2ИЛИ, выход которой подключен к вторым входам упомянутого АЦП и сумматора кодов, третий выход процессора подключен к второму входу второго регистра и через вторую схему 2И - к второму входу схемы 2ИЛИ, четвертый выход процессора подключен к второму входу делителя кодов и третьему входу сумматора кодов, пятый выход процессора подключен к вторым входам схем 2И.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2