Устройство управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02P5/15 G06F17/00 G05B15/02 

Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано для обеспечения автоматического управления моментом зажигания в электронных системах зажигания двигателей внутреннего его- рания.

Целью изобретения является повышение точности управления углом опережения зажигания в режимах ускорений и замедлений двигателя за счет улучшения динамической характеристики устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - пример характеристики унрав- ления углом опережения зажигания; на фиг. 3 - форматы слов данных, используемых для кодирования характеристики управления; на фиг. 4 - блок-схема алгоритма работы устройства при вычислении угла опережения зажигания; на фиг. 5 - то же, алгоритма формирования импульсов управления углом опережения зажигания.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 постоянной памяти, сумматор 3, регистр-аккумулятор 4, буферный регистр 5, счетчик 6 углового положения вала двигателя, управляемый делитель 7 частоты, счетчик 8 повторений, схему 9 сравнения, одновибратор 10, триггер 11 блокировки, счетчик 12 адреса, блок 13 управления, счетчик 14 опорного интервала, генератор 15 опорных импуль- сов. В устройстве использован страничный метод адресации блока 2 постоянной памяти, а адресом страницы является код, формируемый на выходах аналого-цифрового преобразователя 1. В пределах страницы, за исключением нулевой и первой ячеек, кодируется характеристика управления углом опережения зажигания в зависимости от скорости вращения вала двигателя.

В нулевой ячейке страницы хранится код длительности опорного интервала, а в первой ячейке -- код начального угла опережения зажигания, т. е. угла, соответствующего нулевой скорости вращения вала двигателя.

Характеристика управления углом опережения в зависимости от скорости вра- тения вала двигателя представляет собой кусочно-линейную функцию, которая изображается на фиг. 2 ломаной линией.

С целью сокращения разрядности блока 2 каждый линейный участок характеристики управления кодируется двумя словами. Фор- маты данных для каждого слова фиве- дены на фиг. 3. Первое слово содержит 5-разрядный код числа повторений, а второе слово - 2-разрядный код угла приращения зажигания, разряд знака прирапгения и 5-разрядный код управляемого делите- ля 7 частоты.

Принцип, используемый для вычисления угла опережения зажигания, заключается

в следующем. Количество угловых импульсов, поступивших в течение опорного интервала, прямо пропорционально скорости вращения вала двигателя. Появление каждого углового импульса в течение опорного интервала соответствует приращению скорости вращения на постоянную величину. Величина нриращения скорости вращения Дп зависит от длительности опорного интервала ton (мкс) и от количества угловых импульсов z, формируемых за один оборот вала двигателя, и может быть рассчитана по формуле

60-10

Ап Z-toM

О 5

5

0

0

Кроме того, появление каждого углового импульса соответствует повороту вала двигателя на угол, равный 360°/z.

Угол опережения зажигания в этом случае удобно задавать числом угловых импульсов. Учитывая это, характеристику управления углом опережения зажигания в зависимости от скорости вращения вала двигателя в пределах каждого линейного участ- ув характеристики можно задать таким образом, чтобы приращению скорости, выраженному целым числом угловых импульсов, соответствовало приращение угла опережения зажигания, так,же выраженное целым числом угловых импульсов. Например, приращению скорости, выраженному тремя угловыми имнульсами, соответствует приращение угла опережения зажигания, выраженное одним угловым импульсом, что означает, что на каждые три угловых импульса, поступивших в течение опорного интервала, необходимо изменить угол опережения зажигания на один дискрет, соответствующий появлению одного углового импульса.

В устройстве на входы первого операнда сумматора 3 поступает из блока 2 код приращения угла опережения зажигания. Делитель 7 программируется так, чтобы через определенное число угловых импульсов, поступающих в течение опорного интервала, производить суммирование (вычитание) приращения угла опережения зажигания, а счетчик 8 повторений подсчитывает сколько суммирований заданного приращения необходимо выполнить на данном линейном участке характеристики управления. После переполнения счетчика 8 повторений из блока 2 постоянной памяти выбираются новые данные, характеризующие следующий линейный участок. Вычисление продолжается до тех пор, пока не окончится опорный интервал.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания и сигнала начальной установки запускается генератор 15 опорных импульсов и блок 13 управления формирует сигнал начальной установки счетчика 12 адреса. Далее устройство ожидает поступления синхроимпульса позиции двигателя. При поступлении синхроимпульса из ячейки памяти блока 2 постоянной памяти с нулевым адресом считывается код длительности опорного интервала, который по шине данных поступает на информационные входы счетчика 14 опорного интервала. По заданному фронту тактового импульса блок 13 управления формирует сигнал занесения информации в счетчик 14 опорного интервала. По следующему тактовому импульсу блок 13 управления формирует сигнал установки кода давления аналого-цифрового преобразователя 1 и сигнал инкремента- ции счетчика 12 адреса на единицу. На выходах аналого-цифрового преобразователя 1 устанавливается код давления, являющийся адресом страницы блока 2 постоянной памяти. По следующему тактовому импульсу блок 13 управления формирует сигнал занесения информации с шины данных в регистр-аккумулятор 4 по входам первой группы регистра-аккумулятора 4. На шине данных в этот момент находится код начального угла опережения зажигания, считываемый из блока 2 постоянной памяти. По окончании импульса записи производится инкрементация счетчика 12 адреса на единицу. Из блока 2 постоянной памяти на шину данных подается первое слово (фиг. 3) характеристики управления моментом зажигания, содержащее код числа повторений. По появлении тактового импульса блок 13 управления формирует сигнал занесения информации в счетчик 8 повторений и сигнал инкрементации счетчика 12 адреса на единицу.

Теперь из блока 2 постоянной памяти считывается второе слово характеристики управления моментом зажигания, два разряда которого, содержащие код приращения угла опережения зажигания, поступают на входы первого операнда сумматора 3 (на оставшиеся старшие разряды сумматора 3 подается код, равный нулю), а на вход сумматора 3, управляющий сложением и вычитанием, поступает знаковый разряд. На информационные входы управляемого делителя 7 частоты поступает код делителя. При появлении тактового импульса блок 13 управления формирует сигнал занесения информации в управляемый делитель 7 частоты.

В этом состоянии устройство ожидает появления углового импульса, формируемого датчиком в режиме запуска или при работе двигателя.

Получив на входе угловой импульс, блок 13 управления по его окончании формирует сигнал, разрешающий работу счетчика 14 опорного интервала, и разрешает формирование импульсов частоты управляемого делителя 7 частоты.

Счетчик 14 опорного интервала начинает формировать опорный интервал, а управляемый делитель 7 частоты - счет импульсов частоты управляемого делителя 7 частоты, формируемых блоком 13 управления при поступлении угловых импульсов. После подсчета заданного количества импульсов управляемый делитель 7 частоты формирует на своем выходе импульс занесения инфорQ мации в регистр-аккумулятор 4 с его информационных входов второй группы, а в регистре-аккумуляторе 4 запоминается код, равный сумме (или разности) содержимого регистра-аккумулятора 4 и кода приращения. Кроме того, импульс с выхода управ5 ляемого делителя 7 частоты поступает на счетный вход счетчика 8 повторений.

Операции деления частоты импульсов и суммирования (вычитания) продолжаются до тех пор, пока не произойдет переполнение счетчика 8 повторений. Сигнал с выхода переполнения счетчика 8 повторений поступает на пятый вход блока 13 управления, который инкрементирует счетчик 12 адреса. Далее за два такта из блока 2 постоянной памяти выбираются два слова.

5 В счетчик 8 повторений заносится новая информация из первого слова, в управляемый делитель 7 частоты заносится код делителя из второго слова, младп ий разряд которого подается на управ.чяюший вход сумматора 3, а два следуюп1их раз0

0

ряда - на входы первого операнда сумматора 3.

Процесс деления импульсов частоты и суммирования приращения угла опережения зажигания повторяется, но уже для следующего линейного участка характеристики

5 управления с другим наклоном. После переполнения счетчика 8 повторений снова будут выбраны из блока 2 постоянной памяти два слова данных, описывающих следующий линейный участок характеристиQ ки управления, и вычисление продолжится. Процесс повторяется до тех пор, пока не окончится опорный интервал. В этом случае на выходе переполнения счетчика 14 опорного интервала формируется импульс, который поступает на вход занесения ин5 формации в буферный регистр 5 и четвертый вход блока 13 управления. При этом по переднему фронту импульса информация с выходов регистра-аккумулятора 4 перепишется в буферный регистр 5, а блок 13 управления сформирует сигнал начальной

0 установки счетчика 12 адреса и перейдет в состояние ожидания синхроимпульса позиции двигателя. При поступлении синхроимпульса позиции двигателя блок 13 управления сформирует сигнал занесения информации в счетчик 14 опорного интервала и весь процесс вычислений повторяется аналогично описанному выше.

Таким образом, вычисление угла опережения зажигания синхронизировано с сипхроимпульсом позиции двигателя, а результат вычислений запоминается в буферном регистре 5.

При поступлении синхроимпульса пози- ции двигателя производится установка счетчика 6 углового положения вала двигателя в исходное состояние. Счетчик б считает угловые импульсы, поступающие на его счетчный вход, при этом производится его декрементация. Выходы буферного регистра 5 подключены к первой группе входов схемы 9 сравнения, а выходы счетчика б углового положения вала двигателя - к второй группе входов схемы 9. Схема 9 вырабатывает на своем выходе сигнал, если код на первой группе входов больше, чем код на второй группе входов. Тогда при поступлении определенного количества угловых импульсов, равного М-N, где М - код исходного состояния счетчика 6, равный количеству угловых импульсов Z, формируе- мых между двумя синхроимпульсами позиции двигателя, а N - код вычисленного угла опережения зажигания, хранящийся в буферном регистре 5, на выходе схемы 9 сравнения формируется сигнал, который поступает на вход одновибратора 10. На выходе одновибратора 10 формируется импульс, являющийся импульсом управления углом опереже)1ия зажигания устройства.

Таким образом, импульс управления уг- лом опережения зажигания устройства формируется с заданным опережением по от- к следующему синхроимпульсу позиции двигателя.

Как видно из описания работы устройства, формирование импульса управления углом опережения зажигания происходит в том же цикле, в котором вычисляется угол опережения зажигания, т. е. в связи с улучшением динамической характеристики устройства повыщается точность управления углом опережения зажигания в режимах ускорений и замедлений двигателя.

Кроме того, так как процесс вычисления угла опережения зажигания синхронизован с синхроимпульсом позиции двигателя, исключается неоднозначность измеряе- мых значений давления и скорости вращения, которая обусловлена наличием пульсаций давлений и скорости вращения, синхронизированных с вра цение.м вала двигателя.

При наличии триггера 1 1 блокировки счетчика б углового положения вала двигателя появление сигнала на выходе схемы 9 вызывает установку триггера 11 блокировки в единичное состояние, выход триггера 11 блокировки соединен с входом блокировки счетчика б углового положения вала двига- теля и входом одновибратора 10. Работа счетчика б углового положения вала двигателя при установке триггера 11 блоки

о

5

5

0 5

0

ровки в единичное состояние запрещается, а на выходе ждущего одновибратора 10 формируется импульс управления углом опережения зажигания устройства. Сброс триггера 11 блокировки производится синхроимпульсом позиции двигателя. Этот же синхроимпульс вызывает установку в исходное состояние счетчика 6 углового положения вала двигателя. Следовательно, формирование импульса управления на выходе одновибратора 10 возможно только после поступления синхроимпульса позиции двигателя. Таким образом, предотвращается формирование импульсов управления углом опережения зажигания устройства при прекращении поступления синхроимпульсов позиции двигателя.

Формула изобретения

1. Устройство управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок постоянной памяти, сумматор, регистр-аккумулятор, буферный perHtTp, счетчик углового положения вала двигателя, счетчик адреса, счетчик опорного интервала, управляемый делитель частоты, счетчик повторений, генератор опорных импульсов, блок управления, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является входом параметра режима работы двигателя устройства, адресные входы первой и второй групп блока постоянной памяти подключены к выходам аналого- цифрового преобразователя и счетчика адреса соответственно, выход блока постоянной памяти подключен к входу первого операнда сумматора, первому информационному входу регистра-аккумулятора, информационным входам управляемого делителя частоты, счетчика повторений и счетчика опорного интервала, выход генератора опорных импульсов подключен к счетному входу счетчика опорного интервала и первому входу синхронизации блока управления, выход сумматора подключен к второму информационному входу регистра-аккумулятора, выход которого подключен к входу второго операнда сумматора и информационному входу буферного регистра, второй вход синхронизации блока управления является входом угловых импульсов устройства и соединен со счетным входом счетчика углового положения вала двигателя, первый и второй входы признаков переполнения блока управления подключены к выходам переполнения счетчика повторений и счетчика опорного интервала соответственно, вход начальной установки блока управления является одноименным входом устройства, первый выход блока управления подключен к входу занесения информации счетчика опорного интервала, с второго по щестой выходы блока управления подключены соответственно к входу

установки кода аналого-цифрового преобразователя, к входу заиесения информации по первому информационному входу регистра- аккумулятора, к счетному входу счетчика адреса, к входу занесения информации счетчика повторений, к входу занесения информации управляемого делителя частоты, седьмой выход блока управления подключен к входу разрешения счетчика опорного интервала, восьмой и девятый выходы блока управления подключены к входу частоты управляемого делителя частоты и входу начальной установки счетчика адреса, выход переполнения счетчика опорного интервала подключен к входу занесения информации буферного регистра, выход управляемого делителя частоты подключен к счетному входу счетчика повторений и входу занесения информации по второму информационному входу регистра-аккумулятора, вход установки в исходное состояние счетчика углового положения вала двигателя соединен с входом синхроимпульса позиции двигателя устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления углом опережения зажигания за счет

улучшения динамической характеристики устройства, в него введены схема сравнения и одноБибратор, выход буферного регистра подключен к первому входу схемы

сравнения, выход счетчика углового положения вала двигателя подк-пючен к второму входу схемы сравнения, выход которого подключен через одновибратор к выходу управления углом опережения зажигания

устройства, третий вход синхронизации блока управления соединен с входом синхроимпульса позиции двигателя устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения формирования ложных импульсов управления углом опережения зажигания при прекращении формирования синхроимпульсов позиции двигателя, введен триггер блокировки, вход установки триггера блокировки соединен с выходом схемы сравнения, вход сброса триггера блокировки соединен с входом синхроимпульса позиции двигателя устройства, выход триггера блокировки соединен с входом блокировки счетчика углового положения вала двигателя и входом одно- вибратора.

Изобретение относится к автомобильной электронике и позволяет повысить точность управления углом опережения зажигания в режимах ускорений и замедлений двигателя за счет улучшения динамической характеристики устройства Для этого в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 постоянной памяОт . дадления Сим 1 роимпильс позиции дбигате я ти, сумматор 3, регистр-аккумулятор 4, буферный регистр 5, счетчик 6, углового положения вала двигателя, упр авляемый делитель 7 частоты,счетчик 8 повторений,счетчик 12 адреса, блок 13 управления, счетчик 14 опорного интервала и генератор 15 опорных импульсов, введены схема 9 сравнения и одновибратор 10. За счет этого вычисление угла опережения зажигания и сравнение текущего углового положения вала двигателя с вычисленным значением производится одновременно, формирование импульса управления углом опережения зажигания происходит в том же цикле, в котором осуществляется вычисление угла опережения зажигания, что позволяет улучщить динамическую характеристику устройства и в результате повысить точность управления углом опережения зажигания в режимах ускорений и замедлений двигателя. I з. п. ф., 5 ил. tf (Л 00 00 ел со О5 UnnuftbC упрощения

4/ 2

л (f

д/г70рое

i/e.5

adpeca: - O: Зог7регг7игглг f/f rrrfpSofj S и рова/ ие

ffaC/77ff/n / y/7pCf J7J f/ G- го (f.f7Lfrrrf/7

Cve/n Lf/f ,a /av// /Ar/v

ycfrrafJoGt /rf offffoO/ff UJf fJffOtfrp f CrMX/7fffff-

ffoiofo r7pfffSpojaoo r7f/7jo

odflfca cvffrri L/f аВрес О /

f fei/Cf fl o fiyf y ji/rrop

- U/L/MCf Ь А Л -

o eocf - с ve /77vi//f адреса У /;

Cve/T7 fi ff л /rrff ffi/f

Ct/er77V{ /4 адреса : I irv /77Vf V ty jfffca

/fumfjf.

fOCf fOfrrtn: Uft/f O 7

Ujpfi i i if Jobj- rr Гуг- / ла .. ,. /.v v,v/ JftJ7.,,,c

00 -оС О -f o,

or О ел -. / e /t V77 - di

AyA/y,

fffeuf /r7p - О-ХУЛу йу/Т /

y( ff pfyu eA i/ff rvf/77v /f f7oS oflf/ t/e}:

rVf/yy ffoS/r Opff U /

TV - vi/A C fe/Tft uH адреса - /,

7 f/77VL/ fTOff/rropff Lft}: Л /у л / 7y

Cvf/77 ifu/f адреса: - ct/em uf -f- f

/7/K/ff:/yjreM f /шгтг гб t/ac/7To/TTb/: 7- ;

фс/г

T/avar/rrti So/t Lfc/re/ Lfe ff/7e/) за- Lfeey ijff

ус/гга ооа/пг cve/nvi/f

/7а/7а е ия Scf/ra (aueo/ne/ij) о ucxadf f e

COCi77OM Uf j

Лгзррши/г7 pcrSo/ny cvem- Vifffa /7a/7o -e/ fjff Зсгла c cffa/rrf A

Cvemvu с/г/7 уе уг0 /70/7о- )f( Scf/7Qf i i/ecf ft/ jf. cve/rfi Lf/i уг/тооого /7ff/7c Mef uff двигателя - f j

нет