Бесконтактный параметрический датчик системы зажигания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК F02P3/04 F02P5/08 

Изобретение относится к электронным системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, а именно х бесконтактному параметрическому датчику углового положения вала двигателя, предназначенного для получения управляющих электрических импульсов в системе зажигания. Известны бесконтактные параметрические датчики, в которых магнитная связь между катушкой индуктивности колебательного контура и катушкой обратной связи транзисторного автогенератора изм няется с помощью профилированного экрана, вращающегося между магнитопроводами катушек и связанного с валом двигателя. При приближении асрана к магнитепроводам катушек за счет возникновения вихревых токов в экране уменьшается взаимоиндуктивность катушек, что приводит к актлитудной модуляции колебаний автогенератора, огибаюшая этих колебаний после формирования используется как управляющий импульс. Момент достижения валом определенного углового положения определяется моментом достижения огибаюшей колебаний автогенератора определенного (порогового) значения формирован 1я, т.е. моментом по1шяения фронта импульса генерируемого датчиком ij , Недостаток этого датчика - завискмость момента появления фронта выходного импульса от температурного и технологического разброса электрических свойств радиоэлементов, изменений питающего напр51жения, следовательно датчик облачает существенной погрешностью в определении углового положения вала. Специфика конструкции датчика позволяет значительно снизить погрешность от зазора между вращающейся деталью и датчиком, но при этом ограничиваются возможности применения, например практически несушествим датчик такой конструкции при гфименении в качестве профилированного экрана маховика двигателя. Из извесггных параметрических датчиков системы зажигания наиболее близкими по технической сущности являются электроиные системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, в которых испсшь- зуются бесконтактные параметрические датчики углового положения вала, содержащие вращающуюся деталь, связанную с валом двигателя, и 1енерирующие управляющие импульсы, причем момент появления импульса соответствует достижению валом определенных угловых положений.

Этот датчик выполнен как транзисторный автогенератор с использованием Шобразного ферритового сердечника, на котором намотаны катушка индуктивн(х;ти колебательного контура и обмотки обратной связи. Датчик работает совместно со специальным диском, по офазующей которого расположено несколько ферритовых пластин. При прохождении одной из пластин около El-образного сердечника изменяется магнитная связь между обмотками, что приводит к амплитудной модуляции колебаний автогенератора, огибающая этих колебаний после формирования используется как управляющий импушзсГ2

Недостаток этого датчика - зависимость момента появления управляющего импульса от температурного и технологического разброса электрических свойств радиоэлементов, особенно полупроводниковых приборов, зазора мелоду вращающейся деталью и датчиком и от изменений питающего напряжения, следствием ее является существенная погрещность определения угловых положений вала, что в конечном итоге приводит к отклонению работы двигателя от заданного , Уменьщение погрещности определения углового положения технологическими методами приводит к необходимости отбора полупроводниковых приборов, ужесточения допусков на детали датчика, ннд1шид альной настройки, что неприемлемо в условиях массового производства,

Цельс изобретения - уменьшение погрещности определения углового положения вала двигателя от температурного) и технологического разброса, электр1гчес- ких свойств радиоэлементов, зазора между датчиком и вращающейся деталью и изменений питающего напряжения.

Дли достижения этой цели в бесконтактный параметрический датчик системы зажигания двигателя внутреннего ci opaния, содержащий вращающуюся детал, связанную с валом двигателя, введена отрицательная обратная связь путем подключения к его выходу фильтра нижних частот, выходной сигнал которого управляет режимом работы датчика и зависит от изменений скважности управляющих импульсов. В качестве фильтра нижних частот используется дифференциальный усилитель, один из входов через интегрирующую RC - цепь подсоединен к выходу датчика, а другой вход подключен через делитель и транзистор к источнику питания, причем коллектор транзистора Соединен с одним из плеч делителя, эмиттер - с отрицательной, а база - через резистор с положительной шинами питания а выход дифференциального усилителя соединен с входом датчика.

Сущность изобретения поясЕмется чертежом, где показаны датчик 1, фильтр 2 1-шжних частот, который может быть r iполнен в виде диффере щиального усилителя 3, один из входов 4 которого через интегрирующую цепочку, образованную ре, зистором 5 и конденсатором 6, соединен с выходрм датчика 1, а другой вход 7 подключен к источнику питания Е через делитель, состоящий из резисторов 8, 9 и транзистора 10, находзэоцегося в режиме насьшдения. .

Момент появления переднего и заднего фронта импульсов, генерируемых датчиком 1, при неизменном уровне формирования и прочих равных условижх, определяется функцией (угловыми соотношениями) изменений свойств по образующей вращающейся детали внутри каждого периода этих изменений, поэтому погрещность в определении углового положения вала, возникающая из-за воздействия дестабилизирующих факторов будет определяться отклонением моментов появления передних и задних фронтсв импульсов от номинальных. В силу независимости работы датчика от направления вращения детали, связанной с валом, отклонения моментов по5шления фронтов однозначно определяют соответствующее отклонение скважности импульсов от номинального значения, а следовательно и отклонение постоянной составляющей импульсов, генерируемых датчиком, которое воздействует на вход фильтра, нижних частот 2, подключенного к выходу датчика 1, На выходе фильтра нижних частот 2, пропускающего постоянную составляющую и в необходимой степени подавляющего остальные гармонические составляющие, возникает сигнал, воздействующий на режим работы датчика 1 и приводящий к противоположному изменению скважности, постоянной составляющей импульсов генерируемых датчиком 1, т.е. уменьшение погрешнсх;ти определения углового положения вала. Погрешность Д4 определе ния углового положения вала для датчика в зависимости от отклонения скважности Лсу имеет вид I .П,, кП номинальная скважность; количество управляющих импульсов за один оборот вращающейся детали. Постоянная составляющая Е определйтся как А р-ДЕд. Е - амплитуда управляющих импульсов, следовательно V., Т.е. существует линейная зависимость между Д.Ч и ЕО . Так как ЛЕд является функцией дестабилизирующего фак тора А (температуры, изменения зазора и т.д.) , то .H-i fСоответствующим воздействием на ре жим работы датчика можно скомпенсировать возникщую погрещность Af .В автогенераторном датчике это делается путем изменения любого параметра коле бательной характеристики автогенератора (добротность колебательного контура, то транзистора и т.д.) или прямой обратной связи, которые определяют амплитудные соотнощения в автогенераторе, либо изменением порога форм(1рования импульсо Следовательно ДЕ (А) ЛЕд (U ), где и - сигнал на управляющем входе датчика или выходе фильтра нижних частот 2, но так как его воздействие EQ ( и ) противоположно по знаку функции ЛЕд (А), то функция воздействи фактора А при указанном подключении фильтра низких частот, обладающего коэ фидиентом передачи N., определится по формуле для устройств с отрицательной обратной связью Л En (А) о AE;((U) (U) 1+/лЕ(А)/-/А 7 46 а погрёщностьЛЧ определения углового положения вала для предложенного датчика в этом случае определяется по )ормуле ЛЕ7А)Л . NE it/&E(M/-//b| -iVi EoW/-/ / Так как знаменатель 1 +|дЕо А)/-/Д/всегда больше единицы, то предложенный датчик обладает меньщей погрещностью определения углового положения вала, причем относительное уменьшение погрешности зависит от глубины отрицательной обратной связи и коэффициента )vi , Выполнение фильтра 2 нижних частот в виде дифференциального усилителя позволяет получить значительный коэффициент передачи обратной связи и легко перестроить его под заданную скважность импульсов путем изменения номинала резисторов 8 или 9, в частности приЛ 2, напряжение на входе 7 должно быть равно половине амплитуды импульсов, генерируемых датчиком 1. Применение делителя с насьяценным транзистором 1О позволяет практически полностью скомпенсировать изменения абсолютного значе1гая постоянной составляющей в номинальном режиме при изменении напряжения источника питания, в случае применения на выходе датчика 1 транзисторного ключа, запитанного непосредственно от нестабилизированного питающего напряжения EY . При отсутствии отклонения скважности от номинального значения разность потенциалов на входах дифферещиального усилителя 3 равна О и его выходной сигнал также равен О. При любом отклонении CKBa i- HocTH от номинального значения на входах усилителя 3 появляется разность потенциалов, обусловленная соответствующим изменением постоянной составляющей, выделяемой цепью, состоящей из резистора 5 и конденсатора 6. Входная разность потенциалов усиливается и подается с нужной полярностью на датчик 1. Введение фильтра низких частот по указанной схеме позволяет на порядок увеличить допустимый разброс установочного зазора и питающего. напряже1шя, уменьшить в несколько раз погрешность датчика от изменений температуры окружающей среды. Формула изобретеи1 я 1. Бесконтактный параметрический датчик системы зажигания двигателя 77 внутреннего сгорания, содер.клщий вра- щаю«1уюся деталь, связанную с валом двигателя, отличающийся тем что, с цепью уменьшения погрешности определения углового положения вала, введена отрицательная обратная связь, содержащая фильтр нижних частот, 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве фильтра нижних частот используется дифференциальный усилитель, один из входо)з которого через интегрирующую RC-uem. подсоединен к выходу датчика, другой вход под4ключей через делитель и транзистор к источнику питания, причем коллектор транзистора соединен с одним из плеч делителя, эмиттер - с отрицател1)Ной, а базачерез резистор с положительной шинами питания, а выход дифференциального усилителя соединен со входом датчика, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии № 1445342, кл. F 1 В, 21)14 Е, 1976. 2,Авторское свидетельство СССР № 173068, кл, F 02 Р 3/04, 1965.