Бесконтактная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания

 

„-- -ил"

Т1:1 1 —.-.Х1 1" - КА2

" - " ",-". е-.а, О П И С А Н М- Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

< 787713

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 22.12.78 21) 2700436/18»21 с присоединением заявки J%-(23) Приоритет—

Опубликовано 15.12.80. Бюллетень №46

Дата опубликования описания 15.12.80

Э (51) М. Кл. 02 P 5/08

Гооударстеенный комитет (5З) ЙК 621.43. .044(088.8)ао делам изобретений и открытий

Г. Л. Баканов и В. Г. Баканов (72) Авторы изобретения

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗА?КИГА НИЯ

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цвигателях внутреннего сгорания.

Известна бесконтактная система зажигания, соцержащая датчик, выпрямитель, усилитель, ограничитель и стабилизатор

5 тока, катушку зажигания 11.

Недостаток этой системьТ заключается в ее низкой надежности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является бесконтактная система зажигания с электронным регулированием. угла зажигания цля двигателей внутреннего сгорания, содержащая расположенные на валу двигателя датчик частоты вращения и секторные цатчики угловых положений вала, связанные с аналоговым конденсаторным запо-. минающим устройством, выход которого через логический блок и усилитель под ключен к вхоцу силового транзистора катушки зажигания 2 .

Однако такая система обладает инерционностью и нецостаточно надежна.

Ueab изобретения - повышение нацежности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактную систему зажигания цля двигателей внутреннего сгорания, содержащую секторные цатчики записи и считывания, связанные с коленчатым валом цвигателя, и датчики температуры и нагрузки двигателя, соединенные с логическим блоком и схемой регулирования угла опережения зажигания, выполненной в вице аналогового запоминающего устройства с ключами записи н считывания, причем выхоц логического блока через усилитель подключен к силовому ключу с катушкой зажигания, ввецен датчик времени коррекции, входы которого подключены к секторным цатчикам записи и считывания, а вход ключа считывания через элементы логического блока соединен с выходами датчика времени коррекции, датчика считывания и аналогового запоминающего устройства, причем вход последнего соединен co среаней точкой делителя, подключенного одним

787713 а плечом к выходу ключа записи, а другимк выходу ключа считывания.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы зажигания для двигателей внутреннего сгорания; на фиг. 2— характеристики зажигания, реализуемые системой ; на фиг. 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу системы зажигания.

Система зажигания содержит связанные 1о с коленчатым, валом 1 двигателя внутреннего сгорания (ДВС) секторные датчики угловых положений вала: датчик 2 записи, датчик 3 считывания и датчик 4 малых (пусковых) оборотов вала двигателя. д

К выходам датчиков записи 2 и считывания 3 подключены входй датчика 5 времени коррекции и входы элементов 6 и 7 логического блока 8, Второй вход элемента 6 подключен к выходу датчи- 20 ка 5 времени коррекции. К выходу датчика 4 малых оборотов подключен вход элемента 9 логического блока 8 и преобразователь 10 частота напряжение, к выхо ду которого подключен вход бесконтакт- 2$ ного реле 11. Выходы реле 11 подключены к входам элементов 9 и 12 логичес-. кого блока 8. Вход элемента 13 логичес-. кого блока 8 соединен с делителем 14, подключенным к выходу операционного 30 усилителя 15. Выход усилителя 15 соединен с его инвертирующим входом посредством конденсатора 16, образующего емкостную отрицательную обратную связь.

Операционный усилитель 15 совместно с конденсатором 16, резисторами 17 - 19 и ключами записи 20 и считывания 21 представляет собой аналоговое запоминаю» щее устройство (ЗУ). Выход элемента 22 логического блока 8 соединен с фазой ключа 21 считывания, а выход элемента

23 через конденсатор 24 с входом уси» лителя 25. Выход усилителя 25 подключен к базе силового ключа 26, в коллекторной цепи которого включена первичная обмотка катушки 27 зазкигания.

В коплекторной цепи ключа 20 записи включены нагруэочный резистор 28, преобразователь 29 датчика 30 нагрузки

50 двигателя и регулировочный резистор 31, который одним полюсом подключен к источнику напряжения питания (+ Ч ), а другим через резистор 32 к среднему выводу (+0,5 Ч ) источника питания. Параллельно резистору 32 включен контакт 33

И датчика температуры, Система зажигания работает следующим образом.

При малых (пусковых) оборотах вала искрообразование осуществляется по сигналам датчика 4 в моменты времени 4 Mg (фиг. 3) при угловых положениях вада, соответствующих верхним мертвым точкам (ВМТ). При этом сигналы датчика 4 проходят по открытым элементам 9 и 23 логического блока 8 и далее через конденсатор 24 и усилитель 25 на базу силового ключа 26. Момент времени ц и соответствующее ему угловое положение вала g 0, принимается за.начало отсчета времени и углов зажигания.

При осуществлении запуска двигателя ((д)0с Я с (д) фиг. 2) преобразователь

10 переключает реле 11 н элементы 12, 23, конденсатор 24 и усилитель 25 пропускают на вход ключа 26 сигнал с делителя 14.

Один цикл работы устройства состоит из трех основных интервалов времени (фиг. 3): время записи 1 Зп, равное времени поворота вала двигателя на некоторый постоянный угол g ц, в течение которого датчик 2 записи выдает сигнал

У соответствующий уровню логического нуля, и запирает ключ 20 записи, при этом на резистор 17 с делителя из резисторов 18, 19 подается напряжение записи Ч и осуществляется запись (интегрирование) информации о режиме работы ДВС; время паузы $q -время между окончанием времени записи и началом времени считывания, в течение которого в зависимости от режима работы QBC информация, записанная в 33 сохраняется неизменной либо корректируется (частично считывается); время считывания равное времени поворота вала на некоторый постоянный угол . Q gq (сигнал Ч ), при.этом на резисто ) 17 с делителя иэ резисторов 18, 19 подается напряжение считывания Ч t q и осуществляется выборка (обратное интегрирование) информации,имеющейся в ЗУ. Одновременно с началом времени записи запускается датчик постоянного времени коррекции, на выходе которого в течение времени имеет место сигнал Ч ., соответствующий логической единице.

B соответствии с линейными участками характеристики зажигания, изображенной на фиг. 2, система имеет три режима работы.

Режим малых оборотов ((г я c Qg ) фиг. 2 и фиг. 3 (а-д). На фиг. 3 (а-в) показаны временные диаграммы напряжений (сигналов), вырабатываемых соответ78771 ственно цатчиками: малых оборотов 4 (Vp ), записи 2 .(Vg ), считывания 3 (V ) . .На фиг. Зг и Зц показано напряженйе Vg вырабатываемое датчиком 5 времени коррекции и напряжение V g на выхоце операционного усилителя 15.

Поскольку время записи t p соответствует времени поворота вала на определенный угол 6 щ, то это время обратно пропорционально частоте (d вращения ва- 1й ла ДВС. При (д) с Я время записи п

6onE*me врем $-щ ($<0 < ЗК ) записанная за время и информация (фиг. 3д) запоминается и сохраняется в вице напряжения на выхоце операционного усилителя 15 цо прихода сигнала о начале считывания, после чего откры» вается ключ 21 и осуществляется считывание (выборка) информации из ЗУ в те- . чение времени выборки 1 л . В момент,, 6 окончания выборки (момент времени 1 Ч ) осуществляется искрообразование. С помощью регулировочного резистора 31 момент искрообраэования может быть совмешен с моментом искрообразования ц и угол опережения зажигания при этом равен нулю. При неизменных напряжениях записи У>> и считывания Vgq и отсутствии коррекции записанной информации угол зажигания постоянен и не зависит от час- Зп тоты вращения вала. Это позволяет сформировать горизонтальные участки характеристик зажигания (фиг. 2) для малых ((Вр бд с GDg ) частот вращения вала.

Режим средних частот вращения вала з5 (Ц} с бд с Я;г) фиг. 2 и фиг. 3 (8 - ).

При увеличении частоты вращения вала время записи 1 уменьшается и при частоте 4) становится равным времени ко. > вырабатываемого датчиком 5 вре» 4ф мени коррекции. При дальнейшем увеличении (О возникает и пропорционально возрастает истинное время коррекции инфор мации $<, равное разности времени ко и 36 (t к КС- ЗП). На время коррек- 4S ции к логический блок 8 открывает ключ . 21 считывания и осуществляется коррекция (частичное считывание) информации в течение времени 4 g, пропорционального частоте вращения вала. По истече- gy нии времени коррекции оставшаяся в ЗУ информация запоминается" и сохраняется цо начала времени считывания (выборки),,после чего вновь открывается ключ 21 считывания и осуществляется окончатель- у ная выборка информации. B момент окончания выборки осуществляется искрообраэорание. Угол опережения зажигания (фиг. 3)< ) при этом тем больше, чем боль3 ше время коррекции,r. е. пропорционален частоте Я вращения вала.

Режим больших частот вращения вала (Я > (dg) фиг. 2 и фиг. 3 (A - tr).

В этом режиме время коррекции полностью заполняет все время паузы ($ > П ) и по окончании коррекции сразу начинается выборка без промежуточного хранения (запоминания) информации. В этом случае угол зажигания также постоянен и не зависит от частоты вращения вала, что и обеспечивает горизонтальность участка характеристики зажигания для

Я > бд (фиг. 2) .

В общем случае работу системы можно описать уравнением гце Я - yt îë зажигания относительно ВМТ;

Я - максимальный угол зажигания, соответствующий углу поворота вала от начала выборки ao Q y, 7 — напряжение записи, соответ3п ствуюшее разности потенциа лов межцу обшей точкой аелителя иэ резисторов 18, 19 и общим выводом опера ционного усилителя в режиме записи;

V -напряжение считывания, соот ветствующее разности потен.циалов межцу общей точкой делителей из резисторов 18, 19 и общим вывоаом операционного усилителя в режиме считывания;

9 - угол поворота вала при за1 писи; ц - время коррекции;

<„) - частота вращения вала QBC, B режиме малых частот (60О<ЯсЯ„) - отрицательно (фиктивно) и логический блок 8 не открывает ключ 21 считывания для коррекции, что равносильно тому, что величина 6g s формуле (1) равна нулю. Угол зажигания при этом не зависит от 4) и определяется лишь электромеханическими параметрами системы. Наиболее просто регулировать такой электрический параметр как напряжения записи, для чего прецусмотрен регулировочный резистор 31, с помощью которого осуществляется начальная установка угла зажигания.

7 78771

В режиме средних частот (Ы < 47<

()m равенство (l) принимает вид S

Бесконтактная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая секторные датчики записи и считывания, связанные с коленчатым валом двигателя, и датчики температуры и нагруз ки двигателя, соединенные с логическим блоком и схемой регулирования угла опережения зажигания, выполненной в виде аналогового запоминающего устройства с ключами записи и считывания, причем выход логического блока через усилитель подключен K.ñèëîâîìó ключу с катушкой . зажигания, отличающаяся тем, чтц, с целью повышения надежности и быстродействия, введен датчик времени коррекции, входы которого подключены к секторным датчикам записи и считывания, а вход ключа считывания через элементы логического блока соединен с выходами датчика времени коррекции, датчика считывания и аналогового запоминающего устройства, причем вход последнего соединен со средней точкой делителя, подключенного одним плечом к выходу ключа записи, а другим — к выходу ключа считывания. п ЬП ВЗП к ъп

СЧ где 4 0 - постоянное время, вырабатываемое датчиком 5 времени коррекции.

Из (2) следует, что при постоянстве длительности импульса датчика 5 времени tS коррекции характеристика зажигания в данном режиме линейна.

В режиме больших частот вращения

QBC ((д) р Яg) время коррекции равно времени паузы и равенство (1) принимает.26 вид ъ о ()Эп ©n (3)

СЧ 25 где g g - угол поворота вала за время паузы.

Из (3) следует, что в рассматриваемом режиме угол зажигания постоянен и не зависит от частоты вращения вала.

Из (1-3) следует, что с изменениями напряжения записи Qgp и(или) считывания (характеристика зажигания может смещаться вертикально вверх и вниз, что по-.

3S зволяет осуществлять. коррекцию уt-BDB зажигания по различным параметрам двигателя и, в частности, по нагрузке и температуре, для чего в систему зажигания введены преобразователь 29 и датчик 30

49 нагрузки в напряжение, а также контакт

33 датчика температуры. На фиг. 2 н Зд пунктиром показаны смещения характеристики и процессы в 33 при осуществлении такой коррекции.

С целью согласования электромехани45 ческих параметров системы к выходам ключей записи и считывания подключен делитель напряжения (резисторы 18 я

19), с общей точки которого подаются напряжения записи и считывания на вход усилителя ЗУ.

3 8

Для фиксации окончания выборки информации из ЗУ на вход ключа 21 считывания подается сигнал с выхода ЗУ через логический блок 8, элементы 12 и 13 которого используются в качестве компара торов.

Использование данной системы зажигания позволит путем реализации заданного закона регулирования углов зажигания по параметрам двигателя повысить эксплуатационные характеристики LlBC, а также увеличить надежность и точность работы систем зажигания.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2644309/06, кл. Р 02 Р 5/08, 10.08.78.

2. Патент США N. 39.01201, кл. 123-117Р, опублик. 1975.