АВТОМАТ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02P5/06 F02P5/15 

Изобретение относится к системам управления и регулирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС), конкретно к автоматам опережения зажигания.

Известны устройства для регулирования системы зажигания ДВС, содержащие узел изменения угла опережения зажигания в зависимости от скорости вращения выходного вала ДВС и узел изменения угла опережения зажигания в зависимости от величины разрежения во впускном трубопроводе двигателя (под ред. проф. А. Ф. Андронова - "Автомобиль "Москвич-412"" М.: Машиностроение, 1973, стр. 402-403).

Механический износ деталей узла регулирования момента зажигания приводит к уходу рабочей точки ДВС от оптимального положения по характеристике Φ(ω) и Φ(Р).

Наиболее близким техническим решением к предложенному является система управления ДВС, работающем на основном и альтернативном топливе, содержащая датчики измерения параметров режима работы двигателя, микропроцессорный контроллер, входные порты которого подключены к выходам датчиков регулируемой функции, включающей управляющие входы для изменения режимов работы двигателя (патент РФ N 2136933, МКИ 6 F 02 D 19/06, БИ N 25 1999 г.).

Недостатком такого устройства является сложность реализации способа управления ДВС при переходе на альтернативное топливо, избыточность регулируемых параметров при работе на основном виде топлива и отсутствие функции управления углом опережения зажигания по параметрам режима нагрузки, характеризующимся разрежением во впускном трубопроводе двигателя и частоты вращения его вала.

Решаемой задачей является создание сравнительно простого электронного автомата опережения зажигания для ДВС, обеспечивающего точное соответствие угла опережения зажигания реальному режиму работы двигателя во всем диапазоне оборотов и нагрузок для широкого класса ДВС.

Указанная задача решается тем, что в известный автомат опережения зажигания, содержащий датчики измеряемых параметров режимов работы двигателя внутреннего сгорания, микропроцессорный контроллер, входные порты которого подключены к выходам датчиков измеряемых параметров двигателя, а выходные порты подключены к системе изменения режимов работы двигателя, согласно изобретению, в него дополнительно введены постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь и октан-корректор, причем выход датчика искрообразования соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, выход датчика разрежения через аналого-цифровой преобразователь соединен со вторым входом микропроцессорного контролера, октан-корректор выполнен в виде последовательной RC-цепи, состоящей из переменного резистора и конденсатора, точка соединения которых соединена с третьим входом микропроцессорного контроллера, другой конец переменного резистора соединен с первым выходом микропроцессорного контроллера, второй выход которого соединен со входом коммутатора системы зажигания двигателя, причем постоянное запоминающее устройство и микропроцессорный контроллер связаны цифровой шиной, а второй вывод конденсатора заземлен.

Такое выполнение устройства позволяет с погрешностью не более одного процента изменять значение угла опережения зажигания по заданным законам в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала двигателя, с величиной разрежения во впускной системе двигателя и детонационными свойствами топлива.

На чертеже представлена блок-схема электронного автомата опережения зажигания. Устройство содержит датчик разрежения 1 во впускной системе двигателя, микропроцессорный контроллер 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, постоянное запоминающее устройство 4, электронный коммутатор 5 системы зажигания, катушку зажигания 6, переменный резистор 7 и конденсатор 8 RC-цепочки октан-корректора.

Выход датчика искрообразования 9, выполненного, например, в виде датчика Холла, соединен с первым входом 10 микропроцессорного контроллера (МПК) 2, датчик разрежения 1 через АЦП 3 соединен со вторым входом 11 МПК. Средняя точка RC-цепочки 7, 8 соединена с третьим входом 12 МПК. Первый выход 13 МПК соединен со вторым концом переменного резистора 7, второй конец конденсатора 8 заземлен. Второй выход 15 МПК соединен через коммутатор 5 с катушкой зажигания 6. Постоянное запоминающее устройство 4 связано цифровой шиной с входом 14 МПК.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя штатный датчик искрообразования 9, связанный с коленчатым валом двигателя, вырабатывает периодические импульсы, передний фронт которых соответствует моменту выработки искры зажигания. Для четырехцилиндрового четырехтактного ДВС, например, таких импульсов вырабатывается по два на каждый оборот коленчатого вала. Микропроцессорный контроллер 2, на вход которого поступают эти импульсы, постоянно измеряет период их следования, который характеризует частоту вращения коленчатого вала. Микропроцессорный контроллер 2 опрашивает также и состояние цифровой шины АЦП 3, получая при этом информацию о величине разряжения во впускном коллекторе двигателя. Микроконтроллер 2 периодически выходом 13 инициирует процесс заряда конденсатора 8, измеряя время, прошедшее от начала заряда до момента достижения напряжения на входе 12, подключенном к конденсатору 8 определенной пороговой величины. Это время пропорционально величине резистора 7 в цепи заряда конденсатора 8, что при неизменной величине емкости конденсатора 8 дает информацию о положении переменного резистора 7 ручного октан-корректора. Значение угла опережения зажигания определяется следующим выражением: Φ_o = Φ₁(ω)+Φ₂(p)+Φ₃(R), где Φ₁(ω)- составляющая, зависящая от частоты вращения коленчатого вала, Φ₂ (p) - составляющая, зависящая от величины разрежения, Φ₃ (R) - составляющая, определяемая положением ручного октан-корректора. Первые две составляющие определяются микроконтроллером 2 на основе функциональных зависимостей, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве 4 в табличном виде. Эти функциональные зависимости заданы техническими условиями конкретной модели ДВС и внесены в постоянное запоминающее устройство 4. Третья составляющая имеет пропорциональную зависимость от положения ручного октан-корректора и может изменяться в пределах, характерных для ручной подстройки угла опережения зажигания (примерно ± 10^o).

Полученное значение Φ_o преобразуется в величину времени задержки между поступающими на вход 10 микроконтроллера 2 импульсами от датчика искрообразования 9 и вырабатываемыми микроконтроллером 2 импульсами управления электронным коммутатором 5, нагруженным на катушку зажигания 6.

Автомат опережения зажигания, относящийся к системам управления и регулирования двигателей внутреннего сгорания, содержит датчики измеряемых параметров режимов работы двигателя внутреннего сгорания, микропроцессорный контроллер, входные порты которого подключены к выходам датчиков измеряемых параметров двигателя, а выходные порты - к системе изменения режимов работы двигателя, постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь и октан-корректор, причем выход датчика искрообразования соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, выход датчика разрежения через аналого-цифровой преобразователь соединен с вторым входом микропроцессорного контроллера. Октан-корректор выполнен в виде последовательной RC-цепи, состоящей из переменного резистора и конденсатора, точка соединения которых соединена с третьим входом микропроцессорного контроллера, другой конец переменного резистора соединен с первым выходом микропроцессорного контроллера, второй выход которого соединен с входом коммутатора системы зажигания двигателя, причем постоянное запоминающее устройство и микропроцессорный контроллер связаны цифровой шиной, а второй вывод конденсатора заземлен. 1 ил.

Автомат опережения зажигания, содержащий датчики измеряемых параметров режимов работы двигателя внутреннего сгорания, микропроцессорный контроллер, входные порты которого подключены к выходам датчиков измеряемых параметров двигателя, а выходные порты - к системе изменения режимов работы двигателя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь и октан-корректор, причем выход датчика искрообразования соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, выход датчика разряжения через аналого-цифровой преобразователь соединен с вторым входом микропроцессорного контроллера, октан-корректор выполнен в виде последовательной RC-цепи, состоящей из переменного резистора и конденсатора, точка соединения которых соединена с третьим входом микропроцессорного контроллера, другой конец переменного резистора соединен с первым выходом микропроцессорного контроллера, второй выход которого соединен с входом коммутатора системы зажигания двигателя, причем постоянное запоминающее устройство и микропроцессорный контроллер связаны цифровой шиной, а второй вывод конденсатора заземлен.