Устройство для управления моментом зажигания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02P5/04 

Устройство для управления моментом зажигания двигателя внутреннего сгорания относится к электронным цифровым системам зажигания и предназначено для автоматического управления моментом зажигания горючей смеси двигателя.

Известны устройства для управления моментом зажигания двигателя, содержащие зубчатый диск, установленный на валу двигателя, датчик углового положения вала, подключенный к установочным входам основного и вспомогательного счетчиков и к запускающему входу задатчика эталонных отрезков времени, датчик прохождения зубьев диска, подсоединенные через логические элементы И к основному и дополнительному счетчикам, причем второй вход первого элемента И подключен к выходу задатчика, а второй вход второго элемента И связан с выходом вспомогательного счетчика, третий элемент И, выход которого является выходом устройства.

Недостатком известных устройств является низкая точность регулирования момента искрообразования.

Известны также устройства получения импульсов управления моментом зажигания ДВС, содержащие зубчатый диск, установленный на валу двигателя, датчик углового положения вала, подключенный к установочным входам основного и вспомогательного счетчиков и к запускающему входу задатчика эталонных отрезков времени, датчик прохождения зубьев диска, подсоединенный через первый логический элемент И к основному счетчику, через второй логический элемент И к вспомогательному счетчику и через третий логический элемент И к распределителю, причем второй вход первого элемента И подключен к выходу задатчика, второй вход второго элемента И к инверсному входу вспомогательного счетчика, а второй вход третьего элемента И - к прямому выходу вспомогательного счетчика, при этом выходы распределителя импульсов через программную матрицу подключены к информационным входам мультиплексора,ад- ресные входы которого соединены с выходами основного счетчика, а выход муль Ч 00

ю

типлексора подключен к коммутатору системы зажигания.

Это устройство более точно регулирует момент новообразования. Оно принято за прототип.

Недостатки устройства:

1.Для достижения заданной точности момента искрообразования необходимо достаточно большое количество зубьев на диске, что технически трудно выполнимо, или необходимо достаточно сложное считывание, например при использовании оптических дисков.

2.В каждом цикле работы схемы распределитель импульсов может оказаться перед началом отсчета не в нулевом состоянии, тогда отсчет угла опережения будет неточным, что приведен к несвоевременному искрообразованию.

3.Дополнительный счетчик работает параллельно основному и пока работает за- датчик эталонных отрезков времени он подсчитывает избыточную информацию, что определяет его избыточную емкость.

4.Задатчик эталонных отрезков времени должен быть выполнен в виде таймера или более сложной схемы с кварцевым генератором, то есть схема относительно сложна.

Целью изобретения является повышение точности определения момента искрообразования и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем кодовый диск, установленный на валу двигателя, два датчика углового положения вала, счетчик кода скорости, распределитель, программную матрицу, мультиплексор, выход которого подключен к коммутатору, информационные входы мультиплексора через программную матрицу связаны с выходами распределителя, а адресные входы-с выходами счетчика кода скорости, задатчик эталонных отрезков времени, запускающий вход которого связан с выходом первого датчика углового положения вала и с обнуляющим входом счетчика кода скорости, тактируемый вход которого подключен к выходу первого элемента И, один из входов которой связан с первым выходом задатчи- ка -эталонных отрезков времени, причем вторые входы первой и второго элемента И объединены, а выход второго элемента И подключен к тактируемому входу распределителя, обнуляющий вход которого подключен к выходу первого датчика углового положения вала двигателя, выход второго датчика углового положения вала подключен ко второму входу за датчика эталонных отрезков времени, второй выход которого связан с первым входом второго элемента И, второй вход которой подключен к третьему выходу задатчика эталонных отрезков времени, Задатчик эталонных отрезков времени выполнен в виде генератора и триггера, входы которого являются первым и вторым входами задатчика, а выходы триггера - соответственно первым и вторым выходами задатчика, причем выход

генератора является третьим выходом задатчика.

На фиг.1 и 2 представлены функциональная схема и временная диаграмма работы предлагаемого устройства. На валу

двигателя закреплен диск 1 для четырехцилиндрового двигателя с двумя диаметрально расположенными зубьями 2. Датчик углового положения 3 (Д1) установлен так, что срабатывает от прохождения зуба кодового диска в момент нахождения поршня в НМТ {нижней мертвой точке). Второй датчик углового положения вала 4 (Д2) расположен относительно первого датчика под углом о 135-150 градусов по ходу вращения кодового диска, а относительно ВМТ (верхней мертвой точки) под углом Д Задатчик эталонных отрезков времени 5 состоит из триггера 6 и генератора 7. Второй и третий выходы задатчика соединены с входами злемента И 8, а ее выход - с распределителем 9. Выходы распределителя 9 связаны через программную матрицу 10 с информационными входами мультиплексора 13. Первый и третий выходы задатчика соединены с входами элемента И 11, а ее выход соединен со счетным входом счетчика кода скорости 12, выходы которого подключены на адресные входы мультиплексора 13, выход мультиплексора подключен к коммутатору

зажигания (на схеме не показан). Датчик углового положения вала 3 подключен к первому входу задатчика эталонных отрезков времени 5 и обнуляющим входам распределителя 9 и счетчика 12. Датчик 4 соединен

со вторым входом задатчика. Программная матрица представляет собой две группы параллельных шин, пересекающихся под пря- мым углом без электрического контакта. Вертикальная группа шин подключена к информационным входам мультиплексора, а горизонтальная группа шин подключена к выходам распределителя 9. Программирование матрицы осуществляется соединением вертикальных и горизонтальных шин в

точках их пересечения в соответствии с выбранной программой, например для матрицы, представленной на фиг.1, составлена программа, для осуществления которой левая вертикальная шина, подключенная к 16

входу мультиплексора 13, соединен с горизонтальной шиной, подключенной к 16 выходу распределителя 9. Следующая вертикальная шина подключена к 15 входу мультиплексора, соединена с горизонталь- ной шиной, подключенной к 14 выходу распределителя и т.д. Точками на схеме фиг.1 обозначены места соединения вертикальных и горизонтальных шин матрицы.

Устройство работает следующим обра- зом.

При поступлении сигнала с датчика 3 обнуляются распределитель 9 и счетчик кода скорости 12, а также срабатывает триггер 6 задатчика эталонных отрезков времени 5 и сигнал с его первого выхода, поступая на элементы И 11, разрешает прохождение импульсов с генератора 7 задатчика 5 на счетный вход счетчика 12. При повороте коленчатого вала двигателя на угол о., при ко- тором зуб кодового диска 1 совместится с датчиком углового положения 4, который сработает, отчего триггер б опрокинется в нулевое состояние, тем самым элемент И 11 закроется, а элемент И 8 откроется и разрешит прохождение импульсов с генератора 7 на счетный вход распределителя 9. С выходов счетчика 12 код, соответствующий скорости вращения вала двигателя поступит на адресные входы мультиплексора 13 и разрешит таким образом прохождение сигнала с одного из его входов Д1-Дт, соединенных с программной матрицей 10, на выход к коммутатору. На фиг.1 для примера показан мультиплексор, переключаю- щий 16 входных шин под управлением адресов Ai-An, то есть угол / в данном случае поделен равномерно на 16 точек. Угол же а. имеет максимальный размер, выраженный в количестве импульсо в с ге- нератора 7, и равный 2П - импульсов, где п - количество двоичных разрядов счетчика 12. Импульсы с генератора 7, поступая на распределитель 9, распределяются по соответствующим его выходам. Каждый импульс сдвинут относительно ВМТ на дискретный временной интервал, причем каждого выходу соответствует присущий ему угловой сдвиг/3/16. Для реализации заданной регулировочной характеристики искро- образования выходы распределителя 9 соединены с информационными входами мультиплексора 13 через программную матрицу 10. В нее закладывается заданная регулировочная характеристика путем соответствующего соединения вертикальных и горизонтальных шин. На временной диаграмме (фиг.2) показан процесс формирования сигнала зажигания на выходе мультиплексора 13 для двух выделенных в вышеприведенной таблице кодов скорости вала двигателя.

Подключение выхода первого датчика углового положения вала к обнуляющему входу распределителя позволяет перед началом каждого цикла работы устройства устанавливать в нулевое положение рас- пределитель, чем обеспечивается однозначность считывания записанной в программной матрице информации, что с одной стороны повышает точность формирования сигнала момента зах игания, а с другой стороны повышает надежность работы устройства.

Построение задатчика эталонных отрезков времени в виде триггера, выделяющего интервалы между жестко закрепленными датчиками углового положения и заполняющего этот интервал импульсами постоянной частоты с генератора импульсов, позволяет с одной стороны повысить точность отсчета кода скорости в интервале угла ее. и точность получения дискретных значений в распределителе 9 в интервале-угла/3, что означает повышение точности определения момента искрообразования, а с другой стороны упро- щазт конструкцию кодового диска, делает независимым данное устройство от количества зубьев, то есть от типов двигателя внутреннего сгорания.

Расположение датчиков углового положения вала относительно друг друга под углом 135-150° (диапазон регулирования угла искрообразовэния относительно ВМТ лежит для различных двигателей в диапазоне 0-30°, 0-45°) позволяет выбрать оптимальную емкость распределителя 9.

Исключение дополнительного счетчика с третьей схемой И в совокупности с оы- шеизложенным упрощает реализацию устройства и снижает его стоимость.

Предлагаемое устройство реализовано в макетном образце, изготовленном авторами. Экономический эффект в денежном выражении на данном этапе подсчитать не представляется возможным.

Формула изобретения

1. Устройство для управления моментом зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее кодовый диск, установленный на валу двигателя, два датчика углового положения вала, счетчик кода скорости, два элемента И, распределитель, программную матрицу, мультиплексор, выход которого подключен к коммутатору, информационные входы мультиплексора через программную матрицу связаны с выходами распределителя, а адресные входы - с выходами счетчика кода скорости, задатчик эталонных отрезков времени, вход которого связан с выходом первого датчика углового положения вала с обнуляющим входом счетчика кода скоро- сти, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента И, один из входов которого связан с первым выходом задат- чика эталонных отрезков времени, вторые входы элементов И объединены, а выход второго элемента И подключен к распределителю, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности определения момента искрообразования и упрощения устройства, первый датчик углового положения вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС) расположен относительно кодового диска в положении, соответствующем нижней мертвой точке ДВС, а второй датчик - под углом относи-

тельно первого датчика в сторону вращения кодового диска, причем выход второго датчика углового положения вала подключен к второму входу задатчика эталонных отрезков времени, второй выход которого связан с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу задатчика эталонных отрезков времени, а выход первого датчика углового положения вала дополнительно подключен к обнуляющему входу распределителя.

2. Устройство по п.1, отличающее- с я тем, что задатчик эталонных отрезков времени выполнен в виде генератора и триггера, входы которого являются соответственно первым и вторым входами задатчика, а выходы триггера - соответственно первым и вторым выходами задатчика, причем выход генератора является третьим выходом задатчика.

Изобретение относится к электронным цифровым системам зажигания и предназначено для автоматического управления моментом зажигания горючей смеси двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит кодовый диск, установленный на валу двигателя, 2 датчика углового положения вала, счетчик кода скорости, задатчик эталонных отрезков времени, распределитель, программную матрицу, мультиплексор и 2 элемента И. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

4МГ

Af №

-x

in

11Г

fl

LJ

i

33

V

l/foff LOfffJ

t

ж

n

12345B7 8

i

a

i

i

I

Ы1

Ifff/ffJ

1