Бесконтактная цифровая система зажигания для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к устройствам электрооборудования автомобилей и предназначено для управления воспламенением рабочей смеси в цилиндре карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение экономичности, мощности и снижения токсичности отработанных газов ДВС за счет повышения эффективности использования энергии топлива путем задания и выдержки цифровым способом оптимального временного интервала между моментом зажигания и моментом прохождения поршнем ВМТ в зависимости от октановой характеристики топлива и нагрузки двигателя и повышение надежности устройства за счет стабилизации энергии искрообразования путем задания и выдержки цифровым способом постоянного временного интервала заряда катушки зажигания независимо от частоты вращения вала ДВС

Для достижения цели в БЦСЗ, содержащую формирователь опорных импульсов,

формирователь измерительного интервала, три накопителя, триггер, элемент И, вычитающий счетчик, усилитель, нагруженный на первичную обмотку катушки зажигания, и генератор тактовых импульсов, введены сумматор, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, октан-корректор, функциональный преобразователь и датчик давления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема бесконтактной цифровой системы зажигания для ДВС; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя измерительного интервала: на фиг, 3 - функциональная схема накопителя; на фиг. 4 - эпюры напряжений, поясняющее работу бесконтактной цифровой системы зажигания для ДВС в динамическом режиме.

В бесконтактную систему зажигания для двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1), содержащую формирователь опорных импульсов (ФОИ) 1, формирующий импульсы в момент достижения поршнем в цилиндре

Ј

верхней мертвой точки, усилитель 2, нагруженный на катушку зажигания 3, формирователь измерительного интервала 4, генератор тактовых импульсов 5, первый накопитель 6, схему И 7, вычитающий счетчик 8, второй 9 и третий 10 накопители и триггер 11, выход генератора тактовых импульсов 5 соединен с тактовыми входами первого 6, второго 9 и третьего 10 накопителей и первым входом элемента И 7, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя измерительного интервала 4, вход которого соединен с выходом формирователя опорных импульсов 1, третий выход формирователя измерительного интервала 4 соединен со входом обнуления вычитающего счетчика и установочными входами второго 9 и первого 6 накопителей, потенциальный выход которого соединен с третьим входом элемента И 7, выход которого соединен со счетным входом вычитающего счетчика 8, импульсный выход второго накопителя 9 соединен с входом установки в единичное состояние триггера 11, вход обнуления и вход которого соединен соответственно с импульсным выходом третьего накопителя 10 и входом усилителя 2, для повышения экономичности, мощности и снижения токсичности отработанных газов ДВС за счет повышения эффективности использования энергии топлива путем задания и выдержки цифровым способом оптимального временного интервала между моментом зажигания и моментом прохождения поршнем ВМТ в зависимости от октановой характеристики топлива и нагрузки двигателя и повышения надежности устройства за счет стабилизации энергии искро- ообразования путем задания и выдержки цифровым способом постоянного временного интервала заряда катушки зажигания независимо от частоты вращения вала ДВС, введены сумматор 12, первая и вторая шины информационных входов которого соединены соответственно с выходами первого 13 и второго 14 аналого-цифровых преобразователей, входы которых соединены соответственно с выходом октан- корректора 15 и через функциональный преобразователь 16 с выходом датчика давления, а выход сумматора 12 соединен с информационным входом первого накопителя 6, установочный вход третьего накопителя 10 соединен с импульсным выходом второго накопителя, второй выход формирователя измерительного интервала соединен с выходами перезаписи первого и второго накопителей, выход вычитающего счетчика соединен с информационным входом второго накопителя.

Накопитель (фиг. 3) содержит триггер 21, элемент И 22, счетчик 23 и формирователь импульса 24, причем первый вход элемента И 22 является тактовым входом накопителя, вход перезаписи которого является вход записи счетчика 23, а установочным входом накопителя является S-вход триггера 21, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И 22, выход

0

которого соединен со счетным входом счетчика 23, выход старшего разряда которого соединен со входом формирователя импульса 24, выход которого является импульсным выходом накопителя и соединен с R-входом

5 триггера 21, инверсный выход которого является потенциальным выходом накопителя, информационным входом которого являются информационные D-входы счетчика 23.

0 Принцип работы системы зажигания поясняется чертежами фиг. 1-фиг. 3, эпюрами напряжений фиг. 4 и заключается в следующем.

При вращении вала двигателя, напри5 мер при запуске от стартера, на выход ФОИ выдается последовательность импульсов (фиг. 4а), длительность периода следования которых Той обратно пропорциональна числу оборотов вала в минуту, т.е. уменьшается

0 с его ростом. По каждому переднему фронту (положительному перепаду) импульса ФИИ формирует на своих втором, третьем и первом выходах соответственно следующие управляющие сигналы: Перезапись (фиг.

5 46), Нач.установка (фиг. 4в) и Интервал (фиг. 4г). Рассмотрим момент ti появления первого импульса с выхода ФОИ, При этом в ФИИ (фиг. 3), триггер 18 устанавливается в нулевое состояние и его выходным сигна0 лом блокируется прохождение импульсов с выхода ГТИ 5 через схему И 7, и по отрицательному перепаду с его выхода формирователь 19 формирует на выходе ФИИ короткий импульс Перезапись, по которому содер5 жимое (код) вычитающего счетчика 8 и сумматора 15 переписывается в счетчики 23 соответственно второго 9 и первого 6 накопителей. Импульсы Нач.установка (фиг, 4в), задержанным относительно импульса

0 Перезапись (фиг. 46) блоком задержки 20 на время Г3, устанавливается одновременно в единичное состояние триггер 18 в ФИИ, триггер 21 в первом 6 и втором 9 накопителях, а также в нулевое состояние вычитаю5 щий счетчик 8. После чего на выходе триггера 18 формируется измерительный интервал гии ТОИ, при котором размещается счет импульсов частотой fT с выхода ГТЙ через элементы И 22 в первом и втором

накопителях, а также предварительное разрешение на счет импульсов частотой следования тт через элемент И 7 в вычитающем счетчике 8. По окончании счета счетчика 23 в первом накопителе 6 за время

tcrl Ton + Гзар 2n/fT ,

(где п - число разрядов счетчика 23 в первом накопителе 6) по отрицательному перепаду сигнала на его выходе (фиг. 4д), формирователь 24 в первом накопителе 6 формирует короткий импульс (фиг. 4е), по которому триггер 21 устанавливается в нулевое состояние, блокируя своим выходным сигналом через элемент И 22 дальнейшее прохождение импульсов на вход счетчика 23, после чего по единичному сигналу с инверсного выхода триггер 21 (фиг. 4ж) разрешается прохождение импульсов с частотой fT че- рез элемент И 7 на вход вычитающего счетчика 8,

Одновременно в течение всего интервала Гии до момента tr осуществляется счет импульсов в счетчике 23 второго 9 накопи- теля, а также в вычитающем счетчике 8. Минимальное число разрядов вычитающего счетчика 8 и счетчика 23 во втором накопителе 9 выбирается из условия максимального значения измерительного интервала Гии.тах гОи.тэх (т.е. минимального числа оборотов вала двигателя) и может быть вычислено в соответствии с выражением

rtmln IOQ2

Гии.тах

где ТТ - период частоты тт импульсов с входа ГТИ.

Таким образом, в момент времени t2 в вычитающем счетчике 8 будет записано числовое значение

.I «nmln Гии Гри Гзар Тт

при условии начальной установки в нулевое состояние вычитающего счетчика (в момент подачи напряжения питания на С3)и выбора разрядностей счетчика 23 в накопителях согласно требованиям, приведенным выше, за время гии не произойдет его переполнение, поэтому на его старшем выходе возможен только положительный перепад (на фиг. Зз) для выхода второго накопителя 9 пока- зано пунктиром), в результате чего пробой рязрядного промежутка свечи из-за отсутствия импульса на вторичной обмотке катушки зажигания 3 (фиг. 4н) в первом периоде

5

10 15 20

25 0

5

0

5

0 5

Топ он отсутствует. С приходом второго импульса с выхода ФОИ на ФИИ в момент времени t2 приведенный выше цикл работы повторяется, но при этом в счетчик 23 второго накопителя 9 записывается код №1. По отрицательному перепаду напряжения на его старшем выходе (фиг. 4з) через время t« Гии- Топ -Гэар формирователь 24 формирует импульсы (фиг. 4и), по которому триггер 11 устанавливается в единичное состояние (фиг. 4м), а его выходным сигналом через усилитель 2 на первичную обмотку катушки зажигания 3 подается постоянное напряжение и разрешается счет импульсов с частотой тт с выхода ГТИ через элемент И 22 в третьем накопителе 10. По окончании счета .счетчика 23 в третьем накопителе 10 (из нулевого состояния в нулевое) за время tcr

Гзар 2т/Тт,

где m - число зарядов счетчика 23 в третьем накопителе 10. По отрицательному перепаду сигнала на его выходе (фиг. 4к) формирователь 24 в третьем накопителе формирует короткий импульс (фиг. 4л), по которому триггер И устанавливается в нулевое состояние (фиг. 4м), при этом его выходным сигналом через усилитель 2 обеспечивается первичная обмотка катушки зажигания 3, на выходной высоковольтной обмотке которой на время гоп до прихода следующего импульса с выхода ФОИ формируется импульс напряжения (фиг. 5н) пробоя разрядника в свече. После чего цикл работы в каждом периоде Той частоты импульсов с выхода ФОИ аналогичен рассмотренному, при этом Гзар cos t, а гоп зависит от октановой характеристики топлива и нагрузки двигателя и определяется как

Гоп Гп + Гкор,

где гп - постоянный временный интервал, который определяется при полной загрузке двигателя;

ГКОР - изменяющийся (корректируемый) временный интервал, который определяется как:

Гкор ГДр + Гор,

где гдр - временный интервал, определяемый датчиком давления в зависимости от нагрузки двигателя, т.е. в зависимости от изменения давления во всасывающем патрубке двигателя, как:

T™,

где Тти период частоты импульсов с выхода генератора тактовых импульсов 5:

N4 p - код с выхода АЦП 14, определяемый как

ы «АР V -SV

где Л Р - изменение давления во всасывающем патрубке двигателя, определяемое датчиком давления 17;

а- коэффициент, нормирующий выходной сигнал датчика давления во входной для АЦП, при помощи функционального преобразователя 16:

А V - дискрет преобразования АЦП 14;

Тор - временный интервал, определяемый в зависимости от октановой характеристики топлива как; f op Nop Тти,

где N,p- код с выхода АЦП 13, определяемый как

N

ор

где V0p - напряжение на выходе октанового регулятора 15;

Д V - дискрет преобразования АЦП 13.

Следовательно

Т пор

ЬР +

+ NOP)

Т ор Тти

N, п 44 Р

функцию сложения кодов выполняет сумматор, причем группа информационных входов которого на один разряд больше группы информационных входов, в количество выходных разрядов должно соответсвовать количеству информационных входов счетчика 23 в первом накопителе. Выходное напряжение с октан-корректора формируется таким образом, что выходной код N0p с выхода АЦП 13 при применении топлива с самым высоким октановым числом ( допустимым для данного двигателя) равен нулю, чем ниже октановое число, тем больше Nop. Максимальные выходные коды М0р и N д, р с выхода АЦП 13 и АЦП 14 определяются в зависимости от характера двигателя.

Формула изобретения 1. Бесконтактная цифровая система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая формирователь опорных импульсов, формировать измерительного интервала, три накопителя, триггер, элемент И, вычитающий счетчик, усилитель, нагруженный на первичную обмотку катушки зажигания и генератор тактовых импульсов выход которого соединен с тактовыми входами первого, второго и третьего накопителей и первым выходом элемента И, второй

вход которого соединен с первым выходом формирователя измерительного интервала, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, третий выход

формирователя измерительного интервала соединен с входом обнуления вычитающего счетчика и установочными входами второго и первого накопителей, потенциальный выход которого соединен с третьим входом

0 элемента И, выход которого соединен со счетным входом вычитающего счетчика, импульсный выход второго накопителя соединен с входом установки в единичное состояние триггера, вход обнуления и выход

5 которого соединен соответственно с импульсным выходом третьего накопителя и входом усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, мощности и снижения токсичности отрабо0 тайных газов двигателя внутреннего сгорания за счет повышения эффективности использования энергии топлива путем задания и выдержки цифровым способом временного интервала между моментом

5 зажигания и моментом прохождения поршнем верхней мертвой точки в зависимости от октановой характеристики топлива и нагрузки двигателя и повышения надежности устройства за счет стабилизации энергии

0 искрообразования путем задания и выдержки цифровым способом постоянного временного интервала заряда катушки зажигания независимо от частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания,

5 введены сумматор, первая и вторая шины информационных входов которого соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы которых соединены соответст0 венно с выходом октан-корректора и через функциональный преобразователь с выходом датчика давления, а выход сумматора соединен с информационным входом первого накопителя, установочный вход треть5 его накопителя соединен с импульсным выходом второго накопителя, второй выход формирователя измерительного интервала соединен с выходом перезаписи первого и второго накопителей, выход вычитающего

0 счетчика соединен с информационным входом второго накопителя.

2. Система зажигания по п. 1, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что накопитель содержит триггер, элемент И, счетчик и формирова5 тель импульса, причем первый вход элемента И является тактовым входом накопителя, входом перезаписи которого является вход записи счетчика, а установочным входом накопителя является S-вход триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом

элемента И выход которого соединен со счетным выходом счетчика выход старшего разряда.которого соединен с входом формирователя импульса выход которого является импульсным выходом накопителя и

соединен с R-входом триггера, инверсный выход которого является потенциальным выходом накопителя, информационным входом которого являются информационные D-выходы счетчика

Изобретение относится к устройствам электрооборудования автомобиля и предназначено для управления воспламенением рабочей свечи в цилиндре карбюраторного двигателя внутреннего сгорания. Бесконтактная цифровая система зажигания для ДВС содержит формирователь опорных импульсов, формирователь измерительного интервала, три накопителя, триггер, элемент И, вычитающий счетчик, усилитель, катушку зажигания, сумматор, два АЦГЬ генератор тактовых импульсов, октан-корректор, функциональный преобразователь и датчик давления. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

Фиг. 2

Фиг.Ъ