Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >735819

Союз Советскик

Социалистические

Республик (6I ) Дополнительное н авт. свид-ву = (22) Заявлено 27.03.78 (21) 2593912/18-06 (51)М. Кл.

Г 02 P 5/08 с присоединением заявки 34,.Госудврстввикый камитет

СССР (23) Приоритет оо делам иэобретеиий и открытий (53) УДК : 621.43 .044 (O S8.8) Опубликовано 25.05.80. Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 26.05.80 (72) Автор изобретения

Г. Л. Баканов

Московский институт радиотехники, . электроники и автоматики (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относит .я к бесконтактным системам зажигания дпя двигатепя внутреннего сгорания, в частности к системам с автоматическим электронным регупирбванием угла зажигайия .

Известны системы зажигания дпя двигателя внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, подключенную к аккумулятору, распределитель с центробежным регулятором угла зажигания

1О и вакуумным регулятором (1)

Недостатком таких систем зажигания является низкая надежность из-эа раэрегулирования центробежного автомата в эксплуатации.

Известны также системы зажигания дця двигателя внутренного сгорания, содержашие магнитоэлектрическяй датчик ° частоты вращения двигателя с выпря мителем и формирователем, устройство регистрации угловых положений вапа, датчики температуры и нагрузки двигателя, соединенные через блоки формирования характеристик угла зажигания по частоте г

2 вращения и по нагрузке двят атепя с сЫ= новым ключом, включенным в цепь пер- . вичной обмотки катушки зажигания, транзисторные ключи и источники. опорных напряжений (21

Однако эти системы зажигания не могут формировать требуемую характеристику угла зажигания с высокой точностью и не обеспечивают снижения токсичности выхлопных газов.

Цель изобретения — уменьшение токсичности выхлопных газов путем формирования характеристики угла зажигания, а также уменьшение потребляемой энергии.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство регистрации угловых положений -вала содержит датчики записи и считывания, а блоки формирования характеристики угла зажигания выполнены в виде магнитных аналоговых запоминаю-тцих устройств с обмотками считывания и записи, подключенными к источникам опорных напряжений и к датчикам через

3 7358 транзисторные ключи, причем вх:>ды клю,чей цепей записи запоминающих устройств подипочены к датчику записи. При этом вход ключа пепи считывания запоминающего устройства блока формирования характерис гики угла зажигания по частоте вращения может быть подключен к датчику. считывания, в магнитоэлектрический датчик через выпрямитель и формирователь включен в цепь записи последовательно с источни- о ком опорного напряжения. Причем вход ключа считывания запоминающего устройства блока формирования угла за-жигания по нагрузке двигателя может быть подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения, а датчики температуры и нагрузки двигателя включены последовательно с источниками опорных напряжений в цепи 20

:записи и считывания запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке. Кроме того к магнитоэлектрическому датчику дополнительно может быть подключено магийтное аналоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накопления тока в катушке зажигания, причем вход последнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке, а магнитоэлектрический датчик через выпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизатора последовательно с источником опорного 35 напряжения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания, на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений на элементах схем и индукций 4О в сердечниках запоминающих устройств; на фиг. 3 — характеристики угла зажит вния, формируемые системой зажигания; нв фиг. 4 — пример характеристики угла зажигания, которую может реализовать .4 система зажигания.

Система содержит мвгнитоэлектрический датчик 1, выпрямитель 2, формирователь 3, устройство регистрации 4 угл6$0 вых положений вала с датчиком 5 считывания и датчиком 6 записи, блок 7 формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения, блок 8 формирования характеристик угла зажигания по нагрузке, стабилизатор 9 времени накопления тока в катушке зажигания 10, запоминающий триггер 11, реле-инвертор

12, .логический узел 13, усилитель 14, 19 ( силовой ключ 15, датчик 16 нагрузки двигателя потенциометрического типа, контактный датчик 17 температуры, транзисторные ключи 18 23, логические схемы

24 и 25, резисторы 26-41, конденсатор

42. формирователь 3 выполнен на двух стабилитронах 43 и 44 и резисторе 45.

Вход ключа 21 соединен с эмиттером ключа 19 через резистор 32 и порогс вый элемент 46. Вход ключа 23 соединен с эмиттером ключа 21 через резистор 35 и пороговый элемент 47.

Датчик 5 считывания соединен с эмиттером ключа 23 через триггер 11, логические схемы 24 и 25 и пороговый элемент 48. формирователи 7 и 8 характеристики угла зажигания и стабилизатор 9 выполнены на магнитных аналоговых запоминающих устройствах 49-51 представляющих собой ферромагнитные сердечники с обмотками.

Система зажигания работает следующим образом. На пусковых частотах двигателя напряжение на выходе датчика 1 мало, и реле-инвергор 12 совместно с логическим узлом 13 запрещает прохождение сигнала с блока 8 формирования угла по нагрузке и обеспечивает прохождение сигнала с датчика 5 на вход силового ключа 15.

При поступлении переднего фронта сигнала с датчика 5 ключ 15 открывается и начинается накопление энергии в первичной обмотке катушек 10. По заднему фронту сигнала датчика 5 ключ 15 закрывается,. что соответствует моменту искрообразования 1„, о (см. фиг. 2).

При повышении частоты вращения двигателя напряжение на выходе выпрямителе 2 повышается и с помощью реле-инаергора 12 и логического узла 13, происходит переключение входа усилителя 14 и ключа 15 на выход блока 8. При вращении вала двигателя датчик 6 записи вырабатывает сигнал на протяжении заданного угла поворота. Через определенный угол поворота аналогичный сигнал вырабатывает датчик. 5 считывания (О и

О на фиг. 2).

Сигнал датчика 6 открывает ключи

18, 20, 22 цепей магнитных запоминающих устройств на время я (см, фиг.2) и в их магнитных сердечниках под действием напряжений записи 0 >„происходит линейное нарастание индукции от значенияЬ до некоторых значений в течение вреФ мени „(,Ь, 69 на ф, иг. 2) . По окон40

0 0 0(ю)

e--e "к@ — — - О + <8

О 0 7 sn 0 s п О 7. sq> с 7 cry cv y

Ю 55 где g — угол сигнала датчика счиcv тывания, Q д- угол сигнала датчика записи;

5 73HR чании сигнала датчика 6 записи ключи 18, 20, 22 закрываются и сердечники запоминающих устройств "запоминают" информацию о режиме работы двигателя в виде приращений магнитных индукций за вр мя -4„

При йоявлении сигнала с датчика 5 считывания (0 на фиг. 2) триггер

11 "запоминает сигнал считйвания и открывает ключ 19 в цепи считывания 10 запоминающего устройства блока 7 .формирования характеристики угла зажи-. гания по частоте вращения. Под действием напряжения считывания 0 „> приложенного к обмотке считывания блока 7 индукции в середчнике запоминающего устройства 49 линейно уменьшается до значения — $ на фиг. 2 (график В„).

В процессе перемагничивания сердечника ток в цепи считывания мал и на ре- 20 зисторе 29 практически нет напряжения.

В момент достижения индукпии В значер ния - В„ток через резистор 29 резко увеличивается, создавая значительное падение напряжения на нем. Это напряжение 2 усиливается и формируемая пороговым элементом 46 до значения логической единицы (U на фиг. 2). Сигнал с вы46 хода элемента 46 подается на базу ключа 21 через резистор 32 и открывает ключ 21. Индукция в сердечнике запоминающего устройства 50 линейно падает от ранее запомненного значения Ь до значения - B>, после чего на резисторе 33 появляется импульс напряжения, усиливаемый и формируемый пороговым элементом 47.

Сигнал с элемента 47 (О у ) поступает через логический узел 13 и уси- литель 14 на ключ 15 и запирает его, вызывая искрообраэование (момент времени t на фиг. 2).

Если пренебречь падениями напряжения на открытых ключах записи и считы- вания и сопротивлениях обмоток запоми- 4 нающих устройств, то угол опережения зажигания Q относительно начального угла искрообразования (заднего фронта сигнала датчика 5 считывания) будет определяться по следующей формуле

19 6 () — опорное напряжение цепи зао> писи блока 7;

U „- напряжение цепи записи блока 8, Ц „- напряжение считывания блоог ка 7, 0 — -напряжение считывания

-блока 8;

К вЂ” отношение числа витков обмотки считывания к числу витков обмотки записи сердечника блока 7; — отношение числа витков

В обмотки считывания к числу витков обмотки за писи сердечника блока8; — управляющее напряжение в цепи записи блока 7 (на эмиттерном резисторе ключа );

u) — угловая частота вращения вала двигателя.

Из приведенного следует, что: — форма характеристики угла зажигания (Я=1Ь)) ) идентична форме зафисимости V(u))= (u)) (с учетом масштабов): — вертикальное смещенйе характеристики тики зажигания (см, фиг. 3) может быть осуществлено изменениями величин напряжения, входящих во второй и третий члены правой части уравйения (1); — если напряжение управления, линейно связанное с частотой вращения вала, подавать в пепи считывания за, поминающего устройства (знаменитали членов уравнении 1), то характеристика угла зажигания будет иметь форму гиперболы(см. фиг. 4).

В схеме приведенной на фиг. 1, напряжение управления, подаваемое на эмиттерный резистор ключа цепи записи блока 7, формируется стабилизаторами и резистором формирователя 3, на вход кото рого поступает напряжение c ..выпрямителя 2, пропорциональное частоте вращения вала. Зависимость напряжения на выходе формирователя 2 от частоты вращения вала и„ следовательно, характеристика угла-зажигания (зависимость угла зажигания от частоты вращения вала) будут иметь вид, показанный на фиг. 3. Путем некоторого усложнения схемы формирователя 2 можно получить характеристику зажигания практически любой формы.

Вертикальное смешение характеристи- ки угла зажигания в зависимости от на-.

735819

Благодаря формированию требуемой характеристики угпа зажигания предпагаемая система зажигания позволяет

7 ,грузки двигателя в схеме фиг. 1 осу1 — ществляется путем изменения напряжения записи блока 8 с помощью потенциометра, механически связанного с вакуумным датчиком нагрузки 16. Датчики других параметров двигатепя могут быть включены как в цепи записи, так и в цепи считывания блоков 7 и 8. На фиг. 1, например, контактный датчик температуры 17 включен в цепь считывания блока

8. При замыкании и размыкании контакта датчика характеристика угла скачко образно смещается по вертикали.

Стабилизация времени накопления энергии в катушке 10 зажигания, осуществляется следующим образом. В момент искрообразования 1 д (диаграмма U < > сигнал с выхода блока 8 открывает транзисторный кпюч 23 считывания блока 9 и в его сердечнике индукция линейно падает до значения — B> (диаграмма В9), после чего появляется напряжение на резисторе 40 (диаграмма 0, ). Напряжение с выхода блока 9 устанавливает запоминающий триггер 11 и, следовательно, всю схему в исходное состояние. Силовой ключ 15 находится в закрытом состоянии в течение времени считывания информации с сердечника блока 9.

Остальное время (до момента следующего искрообразования) ключ 15 открыт и происходит накопление энергии в катуш..ке 10 зажигания. Время накопления 4 может быть определено по формуле уменьшить токсичность выхлопных газов двигатепя. формула изобретения йЯ!й UО9luñðß Ñ9050 ОЬ )9 К9ОМ1

И

Ж cpg Qм+ (.2 где Я вЂ” число рабочих тактов двигателя на один оборот датчика записи;

Π— опорное напряжение пепи записи бпока 9;

Π— напряжение считывания блока 9; сг

О д) — напряжение управления цепи

9 записи блока 9; (— отношение числа витков обмот«

Я, ки считывания к числу витков обмотки записи блока 9. испи числитель первого спагаемого устремить к нулю (выбором конструктивных параметров блока 9) и принять во внимание, что то

К Ц

U(u))=Ku), К=const, С9 9 {$)

Время накопления g — величина

И постоянная и не зависит от частоты вращения вала двигателя.

1. Система зажигания дпя двигателя внутреннего сгорания, содержащая магнитоэлектрический датчик частоты вращения двигателя с выпрямителем и формирователем, устройство регистрации угловых положений вала, датчики. температуры и нагрузки двигателя, соединенные через блоки формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения и по чагруэке двигателя с силовым ключем, включенным в цепь первичной обмотки . катушки зажигания, транзисторные ключи и источники опорных напряжений, о т— и и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения токсичности выхлопных газов путем формирования характеристик угла зажигания, устройство регистрации

25 угловых положений вала содержит дат чики записи и считывания, а блоки формирования характеристики угпа зажигания выполнены в виде магнитных аналоговых запоминающих устройств с об30 мотками считывания и записи, подключенными к источникам опорных напряжений и к датчикам через транзисторные ключи, причем входы ключей цепей записи запоминающих устройств подключены

35 к датчику записи.

2. Система по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что вход ключа цепи считывания запоминающего устройства

40 блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения подключен к датчику считывания, а магнитоэлектрический датчик через выпрямитель и формироватепь включен в цепь записи последовательно с источником опорного

45 напряжения.

3. Система по п. 1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что вход ключа считывания запоминающего устройства блока

50 формирования угла зажигания по нагрузке двигателя подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения, а датчики температуры и на55 грузки двигателя включены последовательно с источниками опорных напряжений в цепи записи и считывания запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке.

7358

4. Система по пп. 1-3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения потребления энергии, к магнитоэлектрическому датчику дополнительно подключено магнитное аналоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накопления тока в катушке зажигания,. причем вход последнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке,а магнитоэлектрический.

19 1О датчик через выпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизатора последовательно с источником опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патенг ФРГ ¹ 2604453., кл. F 02 Р 5/12, 1976.

2. Патент США ¹ 3768451, кл. 123-117, А, 1973,