Способ и устройство автоматического регулирования угла опережения зажигания

 

О П И C А Н И Е }alii 738133

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30,12.77 (2I ) 2561662118-21 (5! ) }т1. 1(л.

Н 03 К 5/153 с присоединением заявки М—

Гюсудерстееииый комитет (23) Приоритет во делам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 30,05,80. Бюллетень J%20 (53) УДK621.373 (088.8) Дата опубликования описания 02,06.80

В. И. Чепланов, С. Г. Пустельников, В. И. Сероштанов, H. Н. Келерис и Ю. A. Колесов (l} т «

° ° ° ° Э 4Г...", pg }и" : .« .,} };:." $

" " " « М е -=, Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относится к системам зажигания поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам электронного аналогового регулирования угла опорежения по комплексу параметров и может быть использовано в автомобилестроении для моделей с улучшенными показателями по токсичности и экономичности, Известны электронные системы зажи10 гания с автоматическим опережением мо- мента зажигания, реализующие способ регулирования, основанный на изменении напряжения заряда хронирующего конденсатора с помощью уровня корректирующего

} 15 напряжения-функции частоты вращения. Изменение временной задержки по заданному закону обеспечивает требуемую характристику угла опережения в функции частоты вращения.

Главными функциональными блоками системы зажигания, реализующими данный способ являются генератор пилообразного напряжения-фантастрон и блок программы

2 уровня корректирующего напряжения, Система имеет два режима работы: режим

rtl1}} пуска в диапазоне частот вращения 0<т}<И рот и режим регулирования угла опережения

«е,:ее.«,. е - .ее;овсеиее --еев«е -еП}1}} в диапазоне частот вращения и <т}<.

C ймаЩ.

Недостатком этой системы является то, что она имеет частотные ограничения и инерционность, а также ограниченные возможности для введения дополнительных параметров регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронный регулятор опережения зажигания, который реализует способ автоматического регулирования угла, опережения зажигания основанный на сравнении в коМпараторе постоянного уровня напряжения и пилообразного напряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорциональны углу поворота коленчатого вала и смещены эквидистантно в зависимости от комплекса параметров и осуществляющий формирование сигналов управления йнтегратс}-"

73813 рв, регулировение и коммутвцию йнтегрвтора, содержащий датчик положения и частоты вращения коленчатого вале и датчики ппрвметров режимов работы двигателя, соединенные через триггеры-формироввтели и

5 блоки программ с сумматором, интегратор, входы которого соединены с датчиком по ложения и частоты через комплекс блоков преобразователей, в выход — с первым

Ф входом компаратора, источник постоянного уровня, соединенный выходом со вторым входом компвреторе, одновибрвтор и блок управления зажиганием-усилитель . мощности и выходной каскад $2j.

Недостатком такого устройства является то, что для получения уровня напряжения, пропорционельно скорости вращения коленчатого вела двигетеля, используется цепочке блоков, состоящая из триггера

Шмитта, одновибрвторе и усреднителя. Таквя схема обладает зйвчительной инерционностью, что особенно ощутимо в динамических режимах рвзгонв и торможения двигателя.

Kpove того, такое устройство не обес- д5 печивеет возможности регулирования во всем диапазоне оборотов двигателя, поэтому необходим специальный канал для обеспечения неизменного момента искрообрвзовения в диапазоне малых оборотов дви- 30 гвтеля. Фвзв сигнала коммутирующего интеграторе соответствует фвзе выходного сигнала датчика, что ограничивает возможности регулирования фазы пилообразного напряжения интегратора. 35 цель изобретения — увеличение точности регулирования угла опережения звжигания в динамических режимах работы двигвтеля и упрощения схемы.

Постввленнвя цель достигается тем, 40 что в способе автоматического регулирования угла опережения зажигания, основанНоМ нв срввнении в компврвторе постоянного уровня напряжения и пилообразного

1 45 непряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорционельны углу поворота коленчатого ввлв и смещены эквидиствнтно в зависимости от комплекса IIQ» раметров, и осуществляющем формирование сигналов управления интегратора, регули50 ровение и коммутацию интегратора, форл йроввнйе сигнала упрввлейия и регулироввния интегратора осуществляется синХронно с частотой врещения коленчвтого

55 вале путем безынерционного преобразования сигнала двтчикл в прямоугольный импульс напряжения с амплитудои, меняюаейся в зависимости от частоты вращения

3 — - д по линейному эвкону, а в процессе комл1утеции интегратора сброс интегратора осуществляется задним фронтом сигнелв с компарвторе, сдвинутым по времени на постоянную велйчину.

Такой способ осуществляется устрой- ством евтометичеСкого регулирования угле опережения зажигания, содержащим датчик положения и частоты вращения коленчатого ввлв и датчика параметров режимов работы двигателя, соединенные через триггеры - формирователи и программные устройства с сумматором, интегратор,:, входы которого соединены с датчиком положения и частоты, в выход - с первым входом компвраторе, источник постоянного уровня, соединенный выходом со вторым входом компереторе, одновибретор и блок упрввления зажиганием-усилитель мощности и выходной квскад, причем дет» чик положения и частоты вращения коленчетого вела выполнен в.виде безынерционного преобразователя, обеспечивающего не входе прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой, меняющейся в зависимости от частоты по линейному закону.

Кроме того, в устройство автоматического регулирования введены R 5 -триггеркоммутатор и дешифратор команд, причем датчик соединен с R — входом триггеракоммутатора через триггер-формирователь и со входом дешифрвторе команд, выход которого соединен со вторым входом прогреммного устройства и входом источника опорного уровня, 5 -вход триггера — коммутатора соединен с выходом комперето»ра через одновибратор,.

Поставленная цель достигается также и тем, что безынерционный преобразователь выполнен не базе магнитной системы дувлеине.

Нв фиг. 1 представлена с труктурнвя электрическая схема устройства, реализующего способ автоматического регулироввния угла опережения зажигания, не фиг.2временные диаграммы, поясняющие сущность способа.

Устройство евтометического регулироввния угле опережения зажигания, реализующее способ, содержит датчик l положеййя и частоты вращения коленчатого вела двигателя, выполненный как дуалсин и соединенный с интегратором 2 через триггер» формирователь 3 и R — вход, триггера-коммутатора 4. Выход интеграторе 2 соединен с первым входом компвраторе 5. Датчик положения и частоты соединен также со входом дешифреторв 6 колхид и пер5 738133 6 вым входом блоков 7 программ. Выход ноль, интегратор 2 работает на заряд и дешифратора 6 команд соединен со вто- его хронируюший конденсатор заряжения рым входом одного из блоков 7 и со вхо- Ц при постоянном токе заряда, что обесдом корректирующего сигнала источника печивает линейную зависимость напряже1

8 опорного уровня. Датчики нагрузки 9,, 5 ния заряда во времени. Таким образом натемпературы 10 и других параметров 11 чало работы интегратора 2 совпадает с соединены со входами блоков 7 программ, фазой переднего фронта импульса с датчивыходы которых соединены со входом сум- ка 0 Сброс интегратора 2 осушествляепматора 12. ся при подаче на ; -вход Rg -триггераВыход источника 8 опорного уровня 10 коммутатора 4 команды на сброс, которая также соединен со входом сумматора 12, ноступает по истечении постоянного фиквыход которого соединен со вторым вхо- сированного времени после момента искродом компаратора 5. Выход компаратора образования.

5 соединен со входом одновибратора 13, Сигнал с датчика 1 поступает одновревыход которого соединен со входом блока И менно на второй вход интегратора 2. Та14 управления зажиганием-усилителя ким образом, интегратор 2 производит ин мошности и с S — входом RS -триггера- тегрирование напряжения прямоугольной коммутатора. формы; с амплитудой, меняющейся от часПредлагаемый способ включает форми- тоты по линейному закону, и на выходе рование сигнала напряжения прямоугольной20 интегратора 2 формируется пилообразное формы с амплитудой, меняющейся в функ- йапряжение Ц,стабильное по фазе и с нации частоты по линейному закону, осушест изменной амплитудой пилы в функции часвляемого синхронно C частотой вращения; тоты врашения, т.е. фронт полученного интегрирование сигнала напряжения прямо- сигнала напряжения линеен по углу повоугольной формы с целью получения сигна- 5 рота коленчатого вала и не меняется во ла пилообразного напряжения с фронтом всем диапазоне оборотов. пилы, линейным по углу, крутизна кото- Одновременно сигнал датчика 1 постурого неизменна в функции частоты, форми- пает на дешифратор 6 команд и через блорование сигнала опорного уровня; сумми- ки 7 программ на сумматор 12. На сумрование сигналов коррекции опорного ypo&36 матор 12 подаются сигналы с датчиков ня с целью формирования уровня и посто- 9, 10 и ll других параметров,преобразо янного напряжения, абсолютное значение ванные в соответствующих блоках 7 прокоторого зависит от комплекса параметРов грамм и напряжение опорного уровня 0 вя оп по заданному закону, сравнения пилообраз от испочника 8 постоянного напр жения ного напряжения — линейной функции угла З5 Сумматор 12 производит операцию сложес уровнем постоянного напряжения - за- ния и выдает сигнал в йиде уровня постоданной функцией частоты, нагрузки, тем- янного напряжения Оудр заданной функции пературы и других параметров и выработ комплекс параметров. Сигнал с дешифраку сигнала на искрообразование. тора команд 6 дискретно корректирует проСпособ регулирования угла опережения O грамму. Пилообразный, линейный по углу зажигания реализуется следуюшим обра- и неизменный по всем диапазоне оборотов зом. по амп.питуде сиГйал с ин ег эатора 2 О

С

Датчик 1 положения и частоты враше- подается на .один из входов компараторя ния коленчатого вяла вырабатывает импуль- 5, на другой вход подается постоянное наР сы напряжения U прямоугольной формы 45 пряжение Ч „уровень которого - суммарЩp (фиг. 2а) с амплитудой, линейно завися- ная функция комплекса параметров. Сигнал шей от частоты врашения, которые пода- на искрообразование компаратора 5 появляютсй на триггер-формирователь, програм- ется в момент равенства мгновенных знамное устройство 7 и дешифратор 6 команд. чений пилообразного напряжения интегратоНа выходе формирователя 3 вырабаты- 5О ра Оо и уровня напряжения U> . Сигнал

Я ИУжсы напРЯжениЯ ПРЯмоУГО- на нскрообрзомние запускает одновибРяной формы Отр с постоянной амплитудой тор 13, с выхода которого через фикси(фиг. 2в), котоРые подаютсЯ на К-вход рованное время задержки 4 3 на 5 вход

R5.— òðèããåðà-коммутатора 4, Триггер 4 RS -триггера поступает сигнал на сброс.

55 управляет работой интегратора 2. Когда HB фиг. 2а приведено коммутируюшее нана выходе триггера 4 — логическая еди пряжение О выходного каскада. ом Sbix, ница, интегратор 2 Работает ня разряд, Использование изобретения позволит когда на выходе триггера 4 — логический расширить диапазон регулирования по yr7 7381 лам регулирования и оборотам, повысить синхронность системы, повысить вторич-! ные напряжения за счет увеличения времени накопления во всем диапазоне оборотов, упростить схему. Это способствует улучшению показателей современных двигателей внутреннего сгорания по токсичности и экономичности в динамических режимах.

Известно, что наибольшее количество токсических компонентов двигатель выделяет в динамических режимах ускорения и торможения. Инерционность системы приводит к нарушению условий оптимальности регулирования и, как к неизбежнбму сле- 15 дствию, ухудшению показателей по токсичности и экономичности, Увеличение токсичности регулирования в динамических режимах, достигаемое за счет синхронизации системы и двигателя 20 в широком диапазоне углов регулирования и оборотов, позволяет обеспечить оптимальность работы двигателя с точки зрения экономичности и токсичности.

Ф ор мула изобретения

1. Способ автоматического регулирования угла опережения зажигания, основанный на сравнении в компараторе постоянного уровня напряжения и пилообразного напряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорциональны углу поворота коленчатого вала и смещены эквидис-З5 тантно в зависимости от комплекса параметров, и осуществляющий формирование сигналов управления интегратора, регулирование и коммутацию интегратора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью О увеличения точности регулирования угла опережения зажигания в динамических режимах работы двигателя и упрощения схемы, формирование сигнала управления и рогулирования интегратора осуществляет 5 ся синхронно с частотой вращения коленчатого вала путем безынерционного преобразованйя сигнала датчика в прямоуголь33 8 ный импульс напряжения с амплитудой, меняющейся в зависимости от частоты вращения по линейному закону, а в процессе коммутации интегратора сброс интегратора осуществляется задним фронтом сигнала с компаратора, сдвинутым по времени на постоянную величину.

2. Устройство автоматического регули рования угла опережения зажигания, реализующее способ по п. 1, содержащее датчик положения и частоты вращения коленчатого вала и датчики параметров режимов работы двигателя, соединенные через триггеры - формирователи и блоки программы с сумматором, интегратор, входы которого соединены с датчиком положения и частоты, а выход - с первым входом компаратора, источник постоянного уровня, соединенный выходом со вторым входом компаратора, одновибратор и блок управления зажиганием - усилитель мощности и выходной каскад о т л и ч а ю щ е е с я тем что датчик положения и частоты вращения коленчатого вала выполнен в виде безынерционного преобразователя, обеспечивающего на входе прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой, меняющейся в зависимости от частоты по линейному закону, а в схему введены R S -триггер-коммутатор и дешифратор команд, причем дат чик соединен с R-входом триггера-коммутатора через триггер-формирователь и со входом дешифратора команд, выход которого соединен со вторым входом одного из блоков программ и входом источника опорного уровня, 5 -вход триггера-комутатора соединен с выходом компаратора через одновибратор.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч a— ю щ е е с я тем, что безынерционный преобразователь выполнен на базе магнитной системы дуалсина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹с 501475, кл. Н О3 К 5/153, 1976

2. Патент СНА № 3910243, кл. 1 23-1 48, 1 975.

738133

8н т

Фм. f

Составитель М. Назаров

Редактор E. дорошенко Техред Н. Бабурка Корректор Г. Решетник

Заказ 2574/IO Тираж 995 Подписное

КНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Г-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4