Устройство и способ управления зажиганием

 

Настоящее изобретение относится к устройству управления зажиганием, предназначенному для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также к соответствующему способу управления зажиганием для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для ДВС. Преимущество предлагаемых в изобретении устройства и способа управления зажиганием в том, что они обеспечивают единый, "прозрачный" и универсально применимый в компьютерной системе управления двигателем подход по управлению передачей относящихся к конкретным цилиндрам управляющих воздействий в блок вывода управляющих зажиганием данных. Заявленный способ управления зажиганием осуществляется в устройстве управления зажиганием, предназначенном для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и включающем в себя устройство определения частоты вращения и устройство определения углового положения коленчатого вала ДВС, вычислительное устройство, первое и второе запоминающие устройства, устройство определения наличия перекрытия, устройство копирования и устройство вывода управляющих зажиганием данных. При этом устройство определения частоты вращения предназначено для регистрации частоты вращения вала ДВС в определенный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре. Устройство определения углового положения предназначено для регистрации фактического углового положения коленчатого вала ДВС. Вычислительное устройство предназначено для вычисления в определенный расчетный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре соответствующего измеренной частоте вращения заданного угла опережения зажигания в каждом случае непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для последующих цилиндров, соответствующей продолжительности накопления энергии и соответствующего угла начала накопления энергии. Первое запоминающее устройство выполнено в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ) и предназначено для хранения каждого из вычисленных значений углов опережения зажигания для всех цилиндров. Устройство определения наличия перекрытия предназначено для определения наличия перекрытия цикла искрообразования в последующих цилиндрах с циклом искрообразования непосредственно в том цилиндре, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для выявления соответствующей степени перекрытия. Второе запоминающее устройство выполнено в виде обратного стека и предназначено для хранения вычисленных значений углов опережения зажигания. Устройство копирования предназначено для копирования соответствующего значения угла опережения зажигания из первого запоминающего устройства во второе в зависимости от степени перекрытия. Устройство вывода управляющих зажиганием данных предназначено для вывода значения угла опережения зажигания непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, из второго запоминающего устройства и для вывода соответствующего значения продолжительности накопления энергии и соответствующего значения угла начала накопления энергии. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству управления зажиганием, предназначенному для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также к соответствующему способу управления зажиганием для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для ДВС.

Несмотря на то, что настоящее изобретение и лежащая в его основе проблематика поясняются на примере установленного на борту транспортного средства блока управления двигателем, предлагаемое в изобретении решение применимо к любым системам управления зажиганием.

Устройства управления зажиганием, предназначенные для управления циклами воспламенения горючей смеси, или циклами искрообразования, в системах, соответственно устройствах зажигания с накоплением энергии в индуктивности, т.е. в системах и устройствах с катушками зажигания, выполняют в основном две управляющие функции, а именно, управляют подачей энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, регулированием продолжительности включения зажигания, соответственно продолжительности накопления энергии в катушке зажигания, а также управляют в соответствии с углом опережения зажигания, т.е. в соответствии с моментом зажигания, подачей импульса тока высокого напряжения в момент отключения, соответственно окончания накопления энергии в катушке зажигания.

Промежуток времени, в течение которого происходит накопление необходимой для воспламенения рабочей смеси энергии, величина которой в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности измеряется по времени накопления энергии в катушке зажигания, имеет в зависимости от приложенного к электрической цепи катушки напряжения бортовой сети, а также от постоянной времени электрической цепи различную длительность.

Обычно соответствующие заданные значения заложены в память блока управления в виде многопараметровой характеристики, учитывающей зависимость от частоты вращения и других возможных параметров двигателя.

Обычные блоки управления снабжены для подачи сигналов углового положения дисковым датчиком углового положения, который через равные угловые интервалы выдает на устройство управления зажиганием соответствующие импульсы. Поскольку, однако, на выполнение вычислений необходимо определенное время, расчет моментов воспламенения может происходить в большинстве систем управления зажиганием только посегментно, где одному сегменту соответствует равный 720° угловой интервал поворота коленчатого вала, деленный на количество цилиндров, т.е., например, для четырехцилиндрового двигателя этот угол, соответственно сегмент равен 180°. Поэтому хотя дисковый датчик углового положения и обычные для устройств управления зажиганием схемы, включающие таймер и счетчик, и позволяют с достаточно высокой точностью измерять определенные путем вычислений угловые положения, соответствующие моменту воспламенения, само вычисление основано тем не менее на некоей измеренной частоте вращения.

Таким образом, обычно индивидуальные для каждого цилиндра управляющие воздействия, на основании которых выдаются управляющие зажиганием данные, вычисляются один раз за один интервал между вспышками (циклами искрообразования), соответственно за один сегмент поворота коленчатого вала и синхронизируются счетчиком цилиндров с моментом выдачи таких управляющих зажиганием данных. Иными словами, счетчик цилиндров передает в устройство управления зажиганием информацию о том, для какого цилиндра предназначен следующий выдаваемый сигнал зажигания, характеризующий момент начала и момент окончания накопления энергии в катушке зажигания (т.е. момент воспламенения).

Для расчета моментов воспламенения необходимо постоянно предсказывать изменение по времени углового положения вращающегося коленчатого вала ДВС, поскольку, с одной стороны, количество накапливаемой в системе зажигания энергии задается определенной продолжительностью накопления энергии в катушке зажигания, а с другой стороны, момент окончания периода накопления энергии в катушке должен приходиться на определенное угловое положение коленчатого вала, т.е. должен совпадать с определенным значением угла опережения зажигания. Таким образом, необходимо знать, какому угловому интервалу будет соответствовать продолжительность накопления энергии в катушке после начала накопления энергии. Для описания этого углового перемещения необходима информация о частоте вращения вала двигателя.

В большинстве устройств управления зажиганием, обычно используемых для ДВС с принудительным воспламенением рабочей смеси, эта информация определяется один раз за интервал между вспышками по отношению к определенной точке измерения частоты вращения с неизменным угловым положением относительно в.м.т. (верхняя мертвая точка) поршня непосредственно того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси. С увеличением продолжительности накопления энергии в катушке и/или частоты вращения угловой интервал между моментом начала накопления энергии и указанным угловым положением точки измерения частоты вращения постепенно сокращается до тех пор, пока в конечном итоге эта точка измерения частоты вращения не окажется в пределах самого интервала накопления энергии в катушке, а информацию о частоте вращения для вычисления момента воспламенения не придется брать из предыдущего сегмента. В этом случае говорят о перекрытии в выдаче управляющих зажиганием данных.

По достижении режима с перекрытием счетчик цилиндров необходимо скорректировать путем внесения соответствующей поправки. Это означает, что расчет момента зажигания и всех связанных с ним величин для того интервала между вспышками, который следует за текущим, необходимо осуществлять уже в текущем интервале. Если в текущем интервале между вспышками блок вывода управляющих зажиганием данных определит, что момент начала накопления энергии в катушке для текущего цикла искрообразования фактически уже прошел, то в этом текущем интервале необходимо немедленно инициировать накопление энергии в катушке для воспламенения смеси в текущем цилиндре и с некоторой задержкой инициировать накопление энергии в катушке для воспламенения смеси в следующем цилиндре. Именно на этом переходе от режима без перекрытия к режиму с перекрытием во многих методах вывода управляющих зажиганием данных отсутствует информация об угле опережения зажигания и продолжительности накопления энергии в катушке для следующего цилиндра, в результате чего для задания таких угла опережения зажигания и продолжительности накопления энергии в катушке для следующего цилиндра приходится использовать значения, относящиеся к текущему цилиндру.

В этом случае в более точных методах значения, задаваемые для следующего цилиндра, вычисляются параллельно с данными, предназначенными для текущего интервала между вспышками, и временно сохраняются в буферной памяти, если произойдет переход в режим с перекрытием. Однако до сих пор отсутствует однозначная, "прозрачная" структура, которая предоставляла бы в распоряжение системного разработчика, например пользователя-практика, информацию о том, какие заданные значения используются для вывода управляющих зажиганием данных. Кроме того, отсутствует единый универсальный способ, который при необходимости мог бы использоваться и другими устройствами вывода.

Для пояснения описанной выше проблематики на фиг.2 схематично показан порядок работы цилиндров четырехцилиндрового ДВС.

На фиг.2 по оси х отложен угол поворота коленчатого вала в градусах (°ПКВ), а по оси у показаны циклы зажигания ЦЗ, которые соответствуют порядку работы цилиндров ...2-1-3-4-2-.... Полный цикл составляет 720° ПКВ, что соответствует времени цикла t_цик. Один сегмент равен 720° ПКВ/4=180°, что соответствует времени сегмента t_ceг.

На фиг.3 на примере управления величиной тока I_K в катушке зажигания схематично изображена последовательность происходящих при управлении зажиганием процессов при повороте коленчатого вала на сегмент, соответствующий циклу искрообразования в первом цилиндре четырехцилиндрового ДВС.

В положении, соответствующем 0°, определяется частота вращения N и непосредственно вслед за этим в расчетный момент В по многопараметровой характеристике определяются, соответственно вычисляются значения времени накопления энергии t_НЭ, а также угла W₃ опережения зажигания (что приблизительно соответствует углу в момент окончания замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания или углу в момент окончания накопления энергии в катушке зажигания).

После этого на основании уравнения

W_HHЭ=W_З-t_НЭ × ω,

где ω обозначает соответствующую частоте вращения N угловую скорость, определяется угол W_HHЭ, соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя, соответственно моменту начала накопления энергии, при этом принимается, что движение является равномерным. Поскольку на выполнение вычислений необходимо определенное время, расчет этого углового положения и соответствующего момента воспламенения выполняется только один раз в каждый интервал между вспышками.

Для задания угла, соответствующего моменту начала накопления энергии, счетчик С1 на основании сигнала от датчика коленчатого вала ДКВ определяет, начиная с величины 0°, угол W_ннэ и по достижении этого угла W_HHЭ выдает на выходной каскад катушки зажигания управляющее воздействие. Вторым счетчиком С2 на основании сигнала от датчика коленчатого вала ДКВ определяется, начиная с величины 0°, угол W_з, по достижении которого подача управляющего воздействия на выходной каскад прерывается.

В вышеописанном режиме с перекрытием распознается, что событие, которое должен инициировать счетчик С1, относится к прошлому, и поэтому накопление энергии в катушке начинается сразу же при 0°.

В основу настоящего изобретения была положена задача по меньшей мере частично решить рассмотренные выше проблемы.

Указанная задача решается согласно изобретению с помощью устройства управления зажиганием, предназначенного для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для ДВС и имеющего:

устройство определения частоты вращения, предназначенное для регистрации частоты вращения вала ДВС в определенный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре,

устройство определения углового положения, предназначенное для регистрации фактического углового положения коленчатого вала ДВС,

вычислительное устройство, предназначенное для вычисления в определенный расчетный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре соответствующего измеренной частоте вращения заданного угла опережения зажигания в каждом случае непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для последующих цилиндров, соответствующей продолжительности накопления энергии и соответствующего угла начала накопления энергии,

первое запоминающее устройство, выполненное в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ) и предназначенное для хранения каждого из вычисленных значений углов опережения зажигания для всех цилиндров,

устройство определения наличия перекрытия, предназначенное для определения наличия перекрытия цикла искрообразования в последующих цилиндрах с циклом искрообразования непосредственно в том цилиндре, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для выявления соответствующей степени перекрытия,

второе запоминающее устройство, выполненное в виде обратного стека и предназначенное для хранения вычисленных значений углов опережения зажигания, устройство копирования, предназначенное для копирования соответствующего значения угла опережения зажигания из первого запоминающего устройства во второе в зависимости от степени перекрытия, и

устройство вывода управляющих зажиганием данных, предназначенное для вывода значения угла опережения зажигания непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, из второго запоминающего устройства и для вывода соответствующего значения продолжительности накопления энергии и соответствующего значения угла начала накопления энергии.

В изобретении предлагается также соответствующий способ управления зажиганием для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для ДВС, заключающийся в том, что

- определяют частоту вращения вала ДВС в определенный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре,

- определяют фактическое угловое положение коленчатого вала ДВС,

- в определенный расчетный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре вычисляют соответствующий измеренной частоте вращения заданный угол опережения зажигания в каждом случае непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для последующих цилиндров, соответствующую продолжительность накопления энергии и соответствующий угол начала накопления энергии,

- каждое из вычисленных значений углов опережения зажигания для всех цилиндров сохраняют в первом запоминающем устройстве, выполненном в виде ЗУПВ,

- определяют наличие перекрытия цикла искрообразования в последующих цилиндрах с циклом искрообразования непосредственно в том цилиндре, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и выявляют соответствующую степень перекрытия,

- предусматривают второе запоминающее устройство, выполненное в виде обратного стека и предназначенное для хранения вычисленных значений углов опережения зажигания,

- копируют соответствующее значение угла опережения зажигания из первого запоминающего устройства во второе в зависимости от степени перекрытия и

- осуществляют вывод значения угла опережения зажигания непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, из второго запоминающего устройства и вывод соответствующего значения продолжительности накопления энергии и соответствующего значения угла начала накопления энергии.

Преимущество предлагаемых в изобретении устройства и способа управления зажиганием состоит по сравнению с известными решениями в том, что они обеспечивают единый, "прозрачный" и универсально применимый в компьютерной системе управления двигателем подход по управлению передачей относящихся к конкретным цилиндрам управляющих воздействий в блок вывода управляющих зажиганием данных. При этом аналогичная процедура при необходимости может использоваться и в других устройствах вывода данных, например в блоке вывода управляющих впрыскиванием данных. Помимо этого обеспечивается возможность отслеживать процесс передачи значений в блок вывода данных.

Основная идея настоящего изобретения заключается в том, чтобы управлять моментами зажигания в двух блоках памяти.

В первый блок памяти, выполненный в виде простой матрицы, устройством управления зажиганием сохраняются заданные значения моментов зажигания для цилиндра, поршень которого движется в текущем сегменте в положение, соответствующее моменту зажигания, и для всех последующих цилиндров.

Блок вывода управляющих зажиганием данных позволяет определить на основании своих внутренних состояний текущую степень перекрытия и обновить счетчик перекрытия.

Второй блок памяти выполнен в виде обратного стека (сдвигового регистра с очередью типа FIFO). Элементы данных в таком обратном стеке сдвигаются с каждым интервалом между вспышками на одну позицию вниз, т.е. в направлении вывода данных. Счетчик перекрытия определяет тот элемент данных первого блока памяти, который копируется в положение самого верхнего элемента обратного стека.

В отличие от обычно используемых известных решений соответствующее значение угла опережения зажигания поступает в блок вывода управляющих зажиганием данных не непосредственно из первого блока памяти устройства управления зажиганием, а из обратного стека, в котором содержатся эти значения и который может быть реализован в виде самостоятельного аппаратного элемента либо в виде организованной по типу FIFO области памяти, управление которой осуществляется реализованным на аппаратном уровне контроллером независимо от производительности центрального процессора.

Особые преимущества изобретения состоят в следующем. При переходе к более высокой степени перекрытия учитываются изменения углов опережения зажигания по отдельным цилиндрам. Для управления передачей значений используются области памяти, а не буферная память, служащая для временного хранения данных. Распространенные прикладные системы обычно позволяют сделать такие области памяти доступными для просмотра, т.е. дают пользователю-практику ясное представление о происходящих событиях при расчете управляющих данных. Таким образом, в первую очередь создается возможность проконтролировать неизбежно возникающую при переходе на режим с перекрытием потерю данных о фактической частоте вращения и связанные с этим отклонения от номинальных значений. Использование интегрированных в кристалле аппаратных схем, применение которых нашло широкое распространение в микроконтроллерах, позволяет управлять запоминающими устройствами обратного магазинного типа (обратными стеками) без вмешательства центрального процессора (ЦП). Поэтому предлагаемый в изобретении подход практически не зависит при его осуществлении от производительности ЦП. Предлагаемый в изобретении механизм, предусматривающий использование матричной памяти в сочетании с обратным стеком, может использоваться и в других методах вывода данных, в которых происходит перекрытие сегментов, например для вывода управляющих впрыскиванием данных. Матричная память для хранения значений угла опережения зажигания и счетчик перекрытия позволяют предсказать перекрытие в следующем сегменте и предотвратить ошибку при переходе в режим с перекрытием.

Согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретения устройства в нем предусмотрено устройство предсказания, предназначенное для предсказания наличия или отсутствия перекрытия в следующем цикле искрообразования.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом выполнения предлагаемого в изобретении устройства обратный стек для значений углов опережения зажигания реализован на программном уровне в ЗУПВ.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом выполнения предлагаемого в изобретении устройства устройство копирования реализовано на основе механизма пакетной передачи в микроконтроллере.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - временная диаграмма, поясняющая один из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.2 - схематичное изображение порядка работы цилиндров четырехцилиндрового ДВС и

на фиг.3 - схематичное изображение последовательности происходящих при управлении зажиганием процессов при повороте коленчатого вала на сегмент, соответствующий такту работы первого цилиндра четырехцилиндрового ДВС.

На всех чертежах одинаковые или выполняющие одинаковые функции элементы обозначены одними и теми же позициями.

На фиг.1 показана блок-схема, поясняющая один из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 показана, в частности, схема, иллюстрирующая процесс согласования во времени порядка зажигания для четырехцилиндрового ДВС, рабочий цикл которого состоит, таким образом, из 4 сегментов по 180° каждый и у которого момент зажигания для цилиндра 1 (Z1) изменен из-за детонации в сторону позднего на экстремально высокое значение, а изменение угла опережения зажигания (момента зажигания) в сторону раннего обеспечивает нарастание крутящего момента.

Подобный четырехцилиндровый ДВС работает с использованием системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности, предусматривающей применение одноискровых катушек зажигания (устанавливаемых на свечу зажигания). При использовании такой системы момент начала накопления энергии в катушке в рассматриваемом варианте выполнения может опережать не более чем на 3 сегмента тот сегмент, в котором выдается управляющий зажиганием импульс, поскольку в противном случае можно выйти за минимальный предел длительности разомкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания (отсутствие подачи тока). Поэтому максимальное значение, которого может достигать счетчик перекрытия П, составляет 3, при этом значение П=0 означает отсутствие перекрытия. По этой причине оба запоминающих устройства (ЗУ), а именно, матричная память ЗУ1 для значений угла опережения зажигания и обратный стек ЗУ2 (называемый также памятью типа FIFO) для значений угла опережения зажигания рассчитаны в каждом случае на хранение 4 элементов, т.е. элементов ЭЛ 0, 1, 2, 3.

В начале каждого сегмента в устройство управления зажиганием поступают данные об измеренной частоте вращения N1, N2, N3, соответственно N4, и затем этим устройством в расчетные моменты времени В1, В2, В3, соответственно В4 вычисляются значения угла опережения зажигания и времени накопления энергии в катушке, а также угла накопления энергии в катушке для цикла зажигания, соответственно искрообразования в текущем сегменте, соответственно интервала между вспышками и для циклов зажигания в трех последующих сегментах, соответствующих следующим цилиндрам.

Для первого цилиндра, поршень которого движется в положение, соответствующее моменту зажигания, на предшествующих тактах была выявлена высокая склонность к детонации, поэтому угол опережения зажигания для этого цилиндра был изменен в сторону позднего и установлен на значение -10°. Для каждого из трех последующих цилиндров установлено более раннее зажигание со значением угла опережения зажигания 5°, которое, однако, все еще смещено в сторону более позднего по отношению к оптимальному углу опережения зажигания. В данном случае в первом сегменте крутящий момент может быть понижен, например, системой обеспечения плавности работы двигателя. Поскольку в предыдущем сегменте значение счетчика перекрытия П еще равнялось нулю, значение позднего угла опережения зажигания, равное -10°, для первого цилиндра копируется в 0-й элемент ЭЛ 0 обратного стека ЗУ2. Таким образом, адрес записи определяется выявленной степенью перекрытия.

Полученное значение угла опережения зажигания передается по соответствующему запросу из обратного стека ЗУ2 в логические схемы управления выводом, имеющиеся в блоке вывода управляющих зажиганием данных, который в конечном итоге и управляет выдачей управляющих зажиганием импульсов. Параллельно с этим в блок вывода управляющих зажиганием данных от системы управления компонентами поступает значение времени накопления энергии в катушке. Блок вывода управляющих зажиганием данных сопоставляет измеренную частоту вращения N1 со временем накопления энергии в катушке и определяет, что угол начала замкнутого состояния контактов прерывателя для зажигания в первом цилиндре все еще попадает в первый сегмент. Поэтому значение счетчика перекрытия П остается на нуле.

После вывода данных данные в обратном стеке ЗУ2 сдвигаются в начале второго сегмента на один элемент вниз (в направлении вывода). Во втором сегменте снова вычисляются моменты зажигания для текущего сегмента и для последующих сегментов. Заданное значение угла опережения зажигания для текущего цилиндра скачкообразно изменяется в сторону раннего, поскольку, например, для обеспечения плавной работы двигателя (что снова может быть инициировано, например, системой обеспечения плавности работы двигателя, которая стремится предотвратить отклонение параметров работы двигателя в обратную сторону) снова следует обеспечить нарастание крутящего момента.

Блок вывода управляющих зажиганием данных обрабатывает информацию о второй измеренной частоте вращения N2 и заданное время накопления энергии в катушке и устанавливает, что момент начала накопления энергии в катушке для текущего цикла зажигания, соответствующего второму цилиндру (Z2), уже относится к прошлому, т.е. к первому сегменту. Поэтому в рассматриваемом примере блок вывода управляющих зажиганием данных принимает решение сразу же начать накопление энергии в катушке и выдать значение угла опережения зажигания точно во втором сегменте. Одновременно с этим блоком вывода управляющих зажиганием данных регистрируется однократное перекрытие П=1.

При переходе к этому режиму перекрытия, соответствующему следующему более высокому уровню, из матричной памяти ЗУ1 необходимо скопировать два элемента ЭЛ 0 и ЭЛ 1 в обратный стек ЗУ2. Таким образом, логическая схема управления памятью (без необходимости активного вмешательства с использованием соответствующих методов вывода данных) копирует нулевой элемент ЭЛ 0 и первый элемент ЭЛ 1 из матричной памяти ЗУ1 в обратный стек ЗУ2 и непосредственно на основании последнего значения вычисляет новый момент начала накопления энергии в катушке на этот раз для следующего, третьего цилиндра.

С вызовом информации об измеренной частоте вращения N3 данные в обратном стеке ЗУ2 снова сдвигаются на один элемент вниз, т.е. в направлении вывода. При этом измерение частоты вращения постоянно инициируется отдельным устройством определения частоты вращения. Поскольку значение счетчика перекрытия в данный момент соответствует П=1, при автоматическом процессе копирования, который также инициируется устройством определения частоты вращения, первый элемент ЭЛ 1, значение которого в данном случае равно 15°, переносится из матричной памяти ЗУ1 в положение первого элемента ЭЛ 1 обратного стека ЗУ2 и используется при вычислении момента начала накопления энергии в катушке.

Аналогичный процесс происходит и в начале четвертого сегмента, где первый элемент ЭЛ 1, значение которого составляет в этом случае -10°, переносится из матричной памяти ЗУ1 в положение первого элемента ЭЛ 1 обратного стека ЗУ2 и используется при вычислении момента начала накопления энергии в катушке.

В целом следует отметить, что при переходе в режим с более высоким перекрытием n необходимо однократно копировать элементы ЭЛ 0, ЭЛ 1,...,ЭЛ n, т.е. необходимо скопировать и значения, соответствующие промежуточным степеням перекрытия, а затем при наличии той же степени перекрытия n - только элемент ЭЛ n.

В обратном случае при переходе в режим с более низким перекрытием j копировать данные необходимо только до элемента ЭЛj, соответствующего более низкой степени перекрытия. Иными словами, если в рассмотренном выше примере степень перекрытия изменяется при переходе от четвертого к первому цилиндру с П=1 на П=0, то в обратном стеке ЗУ2 перезаписывается только 0-й элемент.

Таким образом, при осуществлении вышеописанного способа для вывода управляющих зажиганием данных необходимо иметь вычислительное устройство для вычисления момента начала накопления энергии в катушке и вычислительное устройство для вычисления/вывода значений угла опережения зажигания. При реализации же подобного метода вывода управляющих зажиганием данных только на программном уровне соответствующие вычислительные процессы следует однозначно разделить. В процессе определения момента начала накопления энергии в катушке используется значение счетчика перекрытия и времени накопления энергии. В этом случае в процессе определения момента начала накопления энергии происходит обращение к адресуемому счетчиком перекрытия элементу матрицы и тем самым выполняется проверка, достоверна ли еще существующая степень перекрытия. Если эта степень перекрытия слишком мала, то в процессе определения момента начала накопления энергии в катушке необходимо немедленно выдать соответствующие команды, по которым немедленно должно начаться накопление энергии в катушке и должно быть увеличено значение счетчика перекрытия. В результате логическая схема управления памятью в соответствии с новым значением счетчика перекрытия сразу же вновь инициирует процесс вычисления момента начала накопления энергии в катушке, на этот раз для следующего цилиндра.

Таким образом, при односегментном перекрытии осуществлялось бы обращение к элементу ЭЛ 1 матрицы с соответствующей предварительной инициализацией аппаратных средств вывода управляющих зажиганием данных, предназначенных для следующего цилиндра. Однако за счет записи обновленного значения счетчика перекрытия в логическую схему управления памятью в этом случае не только инициируется новый процесс вычисления момента начала накопления энергии в катушке, но и одновременно из матричной памяти ЗУ1 копируется первый элемент в обратный стек ЗУ2. Подобные автоматические операции перемещения данных между запоминающими устройствами возможны в большинстве случаев благодаря предусмотренным в современных микроконтроллерах механизмам пакетной передачи в шинном контроллере (ср. PEC (контроллер периферийных событий) в контроллере С 167 или PTS (сервер периферийных транзакций) в микроконтроллере 80С197).

При следующем запуске процесса измерения частоты вращения данные в обратном стеке ЗУ2 автоматически сдвигаются логической схемой управления памятью на один элемент вниз. Заданное значение поступает в блок вывода управляющих зажиганием данных всегда на основании нулевого элемента ЭЛ 0 обратного стека ЗУ2, благодаря чему в системе вычисления угла опережения зажигания нет необходимости предусматривать никакой дополнительной развитой логики. В остальном запоминающие структуры могут быть реализованы и на программном уровне.

На фиг.1 показано далее, что описанный способ позволяет уже в предыдущем сегменте предсказать переход момента начала замкнутого состояния контактов прерывателя в предыдущий сегмент. При этом уже в не имеющем перекрытия режиме происходит интерпретация следующего ближайшего значения в стеке значений угла опережения зажигания, а вместе с ним вычисляется также угол, соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя.

Если будет установлено, что момент замыкания контактов прерывателя для цикла зажигания следующего сегмента находится в текущем сегменте, то возможно незамедлительное переключение на режим с перекрытием. При использовании в системе лишь двух прерываний (прерывание по моменту замыкания контактов прерывателя и прерывание по моменту зажигания) при слишком больших различиях в значениях углов опережения зажигания и продолжительности замкнутого состояния контактов прерывателя момент начала подачи тока для управления искрообразованием в следующем цилиндре мог бы опережать момент начала подачи тока для управления искрообразованием в текущем цилиндре. В этом случае момент замыкания контактов прерывателя для управления искрообразованием в последующем цилиндре необходимо было бы вычислять в дополнительном выходном канале параллельно с вычислением момента замыкания контактов прерывателя для управления искрообразованием в текущем цилиндре (т.е. потребовалось бы второе прерывание по моменту замыкания контактов прерывателя). При отсутствии дополнительных пусковой (триггерной) схемы/канала прерывания режим с предсказанием перекрытия в описанном способе следует исключить.

Таким образом, в обобщенном виде хронологическую последовательность операций в описанном выше варианте осуществления способа можно представить следующим образом:

- сдвиг вниз в обратном стеке,

- выявление степени перекрытия на основании времени замкнутого состояния контактов прерывателя, частоты вращения, при необходимости динамики изменения частоты вращения, значений угла опережения зажигания в матричной памяти и текущей до данного момента степени перекрытия,

- запись данных в обратный стек в соответствии с выявленной степенью перекрытия с учетом возможного изменения степени перекрытия,

- считывание значения в 0-ом элементе обратного стека в блок вывода управляющих зажиганием данных.

Настоящее изобретение не ограничено рассмотренными выше предпочтительными вариантами его осуществления и предполагает возможность внесения в них различных изменений и модификаций. Так, в частности, механизм управления процессом копирования данных из одной памяти в другую, соответственно механизм управления процессом вывода управляющих зажиганием данных из памяти может быть реализован на аппаратном либо программном уровне.

Кроме того, настоящее изобретение предполагает возможность использования предлагаемых в нем принципов для любого количества цилиндров.

Формула изобретения

1. Устройство управления зажиганием, предназначенное для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и имеющее устройство определения частоты вращения, предназначенное для регистрации частоты вращения вала ДВС в определенный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре, устройство определения углового положения, предназначенное для регистрации фактического углового положения коленчатого вала ДВС, вычислительное устройство, предназначенное для вычисления в определенный расчетный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре соответствующего измеренной частоте вращения заданного угла опережения зажигания в каждом случае непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для последующих цилиндров, соответствующей продолжительности накопления энергии и соответствующего угла начала накопления энергии, первое запоминающее устройство, выполненное в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ) и предназначенное для хранения каждого из вычисленных значений углов опережения зажигания для всех цилиндров, устройство определения наличия перекрытия, предназначенное для определения наличия перекрытия цикла искрообразования в последующих цилиндрах с циклом искрообразования непосредственно в том цилиндре, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для выявления соответствующей степени перекрытия, второе запоминающее устройство, выполненное в виде обратного стека и предназначенное для хранения вычисленных значений углов опережения зажигания, устройство копирования, предназначенное для копирования соответствующего значения угла опережения зажигания из первого запоминающего устройства во второе в зависимости от степени перекрытия, и устройство вывода управляющих зажиганием данных, предназначенное для вывода значения угла опережения зажигания непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, из второго запоминающего устройства и для вывода соответствующего значения продолжительности накопления энергии и соответствующего значения угла начала накопления энергии.

2. Устройство по п. 1, отличающееся наличием устройства предсказания, предназначенного для предсказания наличия или отсутствия перекрытия в следующем цикле искрообразования.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что обратный стек для значений углов опережения зажигания реализован на программном уровне в ЗУПВ.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что устройство копирования реализовано на основе механизма пакетной передачи в микроконтроллере.

5. Способ управления зажиганием для управления системой зажигания с накоплением энергии в индуктивности для ДВС, заключающийся в том, что определяют частоту вращения вала ДВС в определенный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре, определяют фактическое угловое положение коленчатого вала ДВС, в определенный расчетный момент времени в пределах цикла искрообразования в соответствующем цилиндре вычисляют соответствующий измеренной частоте вращения заданный угол опережения зажигания в каждом случае непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и для последующих цилиндров, соответствующую продолжительность накопления энергии и соответствующий угол начала накопления энергии, каждое из вычисленных значений углов опережения зажигания для всех цилиндров сохраняют в первом запоминающем устройстве, выполненном в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ), определяют наличие перекрытия цикла искрообразования в последующих цилиндрах с циклом искрообразования непосредственно в том цилиндре, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, и выявляют соответствующую степень перекрытия, предусматривают второе запоминающее устройство, выполненное в виде обратного стека и предназначенное для хранения вычисленных значений углов опережения зажигания, копируют соответствующее значение угла опережения зажигания из первого запоминающего устройства во второе в зависимости от степени перекрытия и осуществляют вывод значения угла опережения зажигания непосредственно для того цилиндра, в котором в текущем рабочем цикле должно произойти воспламенение рабочей смеси, из второго запоминающего устройства и вывод соответствующего значения продолжительности накопления энергии и соответствующего значения угла начала накопления энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3