Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК F02P5/08 

I

Изобретение отнсэсится к бесконтактным системам зажигания для двигателя внутреннего сгорания, в частности к системам с автоматическим электронным регулированием угла зажигания

Известны системы зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, подключенную к аккумулятору, распределитель с центробежным регулятором угла зажигания и вакуумным регулятором Щ .

Недостатком таких систем зажигания является низкая надежность из-за разрегулирования центробежного автомата в эксплуатации.

Известны также системы зажигания для двигателя внутрен.ного сгорания, содержащие магнитоэлектрический датчик частоты вращения двигателя с выпрямителем и формирователем, устройство регистрации угловых положений вала, датчики температуры и нагрузки двигателя, соединенные через блоки формирования характеристик угла зажигания по ЧЕЮТоте

вращения и по нагрузке двигаргеля с бИлЬвым ключом, включенным в цепь первичной обмотки катущки зажигания, Tpia.зисторные ключи и источники. опорных напряжений f2 .

Однако эти системы зажигания не могут формировать требуемую характеристику угла зажигания с высокой точностью и не обеспечивают снижения токсичности выхлопных газов.

10

Цель изобретения - уменьшение токсичности выхлопных газов путем формирования характеристики угла зажигания, а также уменьшение потребляемой энергий.

15

Поставленная цель достигается тем, что устройство регистрации угловых положений вала содержит датчики зйписи и с11ИТывания, а блоки формирования характеристики угла зажигания выполнены

20 в виде магнитных аналоговых запоминающих устройств с обмотками считывания и запксн, подключенными к источникам опорных напряжений и к датчикам через 37 TjiaHaHCTOpHbie ключи, причем кпю,чей цепей записи запоминающих устройств подЕлюченык датчику записи. При этом вход ключа цеписчшывания запоминающего устройства блока формирЬв)ания характеристики угла зажигания по частоте вращения может быть подключен к датчику считывания, а магнитоэлектрический датчик через выпрямитель и формирователь включен в цепь записи последовательно с источником опорного напряжения. Причем вход ключа считывания запоминающегоустройства блока формирования угла зажигания по нагрузке двигателя может быть подключен к выходу запоминающего устройства блока, формирования характеристики угла зажигания по частоте враще датчики температуры и нагрузки двит ателя включены последовательно с источниками опорных напряяданий в цепи записи и считывания запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке. Кроме того, к магнитоэлектрическому датчику дополнительно может быть подключено 1йагййтнС1е айалоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накоплени тбка в катушке зажигания, причем вход последнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагруз ке, а магнитоэлектрический датчик через выпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизатора последовательно с источником опорного напряжения. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемой системы зажигания, на ,фиг 2 - временные диаграммы напряжений на элементах схем и индукций в сердечниках запоминающих устройств; на фиг. 3 - характеристики угла зажигания, формируемые системой зажигания; на фиг. 4 - пример характеристики угла зажигания, которую может реализовать система зажигания. Система содержит магнитоэлектрический датчик 1, выпрямитель 2, формирователь 3, устройство регистрации 4 угло вых положений вала с датчиком 5 считывания и датчиком 6 записи, блок 7 фо мирования характеристики угла зажигания по частоте вращения, блок 8 формирования характеристик угла зажигания по нагрузке, стабилизатор 9 времени накопления тока в катушке зажигания 10, запоминающий триггер 11, реле-инвертор 12, логический узел 13,усилитель 14, 9 4 силовой ключ 15, датчик 16 нагрузки двигателя потенциометрического типа, контактный датчик 17 температуры, транзисторные ключи 18-23, логические схемы 24 и 25, резисторы 26-41, конденсатор 42. формирователь 3 выполнен на двух стабилитронах 43 и 44 и резисторе 45. Вход ключа 2 I соединен с эмиттером ключа-19 через резистор 32 и пороговый элемент 46, Вход ключа 23 соединен с эмиттером ключа 21 через резистор 35 и пороговый элемент 47. Датчик, 5 считывания соединен с эмиттером ключа 23 через триггер 11, лошческие схемы 24 и 25 и пороговый элемент 48. Формирователи 7 и 8 характеристики угла зажигания и стабилизатор 9 выполнены на магнитных аналоговых запоминающих устройствах 49-51 представляющих собой ферромагнитные сердечники с обмотками. Система зажигания работает следующим образом. На пусковых частотах двигателя напряжение на выходе датчика 1 Мало, и реле-инвертор 12 совместно с логическим узлом 13 запрещает прохождение сигнала с блока 8 формирования угла по нагрузке и обеспечивает прохождение сигнала с датчика 5 на вход силового ключа 15. При поступлении переднего фронта сигнала с датчика 5 ключ 15 открывается и начинается накопление энергии в первичной обмотке катушек 10. По заднему фронту сигнала датчика 5 ключ 15 закрывается,, что соответствует моменту искрообразования Q, (см. фиг. 2). При повыщении частоты вралхения двигйгеля напряжение на выходе выпрямителе 2 повышается и с помощью реле-инвертора 12 и логического узла 13, происходит переключение входа усилителя 14 и ключа 15 на выход блока 8. При вращении вала двигателя датчик 6 записи вырабатывает сигнал на протяжении заданного угла поворота. Через определенный угол поворота аналогичный сигнал вырабатывает датчик. 5 считывания и,; на фиг. 2). Сигнал датчика 6 открывает ключи 18, 20, 22 цепей магнитных запоминающих устройств на время ( Фиг. 2) и в их магнитных сердечниках под действием напряжений записи U.,f происходит линейное нарастание индукции от значенияЬА, до некоторых значений в течешш &ре мени taj, C IibbtBg на ф,иг. 2). По окончании сигнала датчика 6 записи ключи 1 2О, 22 закрываются и сердечники запоминающих устройств запоминают информацию о режиме работы двигателя в виде приращений магнитных индукций за время Lj

При появлении сигнала с датчика 5 cч тывaния ( U на фиг .2) триггер 11 запоминает сигнал считбтвания и открывает ключ 19 в цепи считывания запрминающего устройства блока 7 .формирования характеристики угла зажи-/ тания по частоте вращения. Под действием напряжения считывания U.. приложенного к обмотке считывания блока 7 индукций в середчнике запоминающего усройства 49 линейно уменьшается до значения - | на фиг. 2 (график В ).

В процессе перемагничивания сердечника ток в цепи считывания мал и на ре- зисторе 29 практически нет напряжения. В момент достижения индукции В., значения - Вр ток через резистор 29 резко увеличивается, создавая значительное падение напряжения на нем. Это напряжени усиливается и формируемая пороговым элементом 46 до значения логической единицы ( (Jhf. на фиг. 2). Сигнал с выхода элементе 46 подается на базу ключа 21 через резистор 32 и открывает ключ 21. Индукция в сердечнике запоминающего устройства 50 линейно падает от ранее запомненного значения 6. до значения - В , после чего на резисторе 33 появляется импульс напряжения, усиливаемый и формируемый пороговым элементом 47.

Сигнал с Элемента 47 ( ) постпает через логический узел 13 и усилитель 14 на ключ 15 и запирает его, вызывая искрообразование (момент времени на фиг. 2),

Если пренебречь падениями --напряжения на открытых ключах записи и считывания и сопротивлениях обмоток запоминающих устройств, то угол опережения зажигания Q относительно начального угла искрообразования (заднего фронта сигнала датчика 5 считывания) будет определяться по следующей формуле

,S«.-b. q - угол сигнала датчика считывания;

сигнала датчик а записи;

(J - опорное напряжение цепи записи блока 7;

напряжение цепи записи блока 8J

Ugp - напряжение с й1тыва1шя блока 7, Uj,j - -напряжение считывания

лока 8;

К-, - отношение числа витков обмотки считывания к числу витков обмотки записи сердечника блока 7; |( - отношение числа витков обмотки считывания к числу витков обмотки за писи сердечника блока 8; t) - управляющее напряжение в цепи записи блока 7 (на эмиттерном резисторе ключа); Ц) - угловая частота вращения

вала двигателя.

Из приведенного следует, что: форма характеристики зажигания () ) идентична форме зафисимости V(u))4 0) (с учетом масштабов):

-вeртЖaпьiГ6i смЩёЖеSapaKTepnciTi тики зажигания (см. фиг. 3) может

быть осуществлено изменениями величин напряжения, входящих во второй и третий члены правой части уравнения (1);

-если напряжение управления, линейн

связанное с частотой вращения вала, подавать в цепи считывания запоминающего устройства (знаменит али членов уравнения.), то характеристика угла зажигания будет иметь форму гиперболы (см. фиг. 4 В схеме приведенной на фиг. 1, напряжение управления, подаваемое на эмит терный резистор ключа цепи записи блока 7, формируется стабилизаторами и резистором формирователя 3,на вход которого поступает напряжение с -выпрямителя 2, пропорциональное частоте вращения вала. Зависимость напряжения на выходе формирователя 2 от частоты вращения вала и, следовательно, характеристика yfл а зажигания (зависимость угла зажигания от частоты вращения вала) будут иметь вид, показанный на фиг. 3. Путем некоторого усложнения схемы формироИ) вателя 2 можно получить характеристику зажигания практически любой формы.

Вертикальное смещение характеристики угла зажигания в зависимости от на;грузки двигателя в схеме фиг. i а:;усоГбСтвляется путем изменения напряжения записи блока 8 с помснцью потенцио мотра, механически связанного с вакуумным датчиком нагрузки 16. Датчики других параметров двигателя могут быть включены как в цепи записи, так и в цепи считывания блоков 7 и 8. На фиг. 1, например, контактный датчик температуры 17 включен в цепь считывания блока 8. При замыкании и размыкании контакта датчика характеристика утла скачкообразно смещается по вертикали. Стабилизация времени накопления энер гии в катушке 10 зажигания ;осуществля- ется следующим образом. В момент искро образования -tj (диаграмма U сигнал с выхода блока 8 открывает транзисторный ключ 23 считывания блока 9 и в его се здечнике индукция линейно падает до значения - Вр (диаграмма Вд), после чего появляется напряжение на резисторе 4О (диаграмма 0 ). Напряжение с выхода блока 9 устанавливает запоминающий триггер 11 и, следовательно, всю схему в исходное состояние. Силовой ключ 15 находится в закрытом состоянии в течение времени считывания информации с сердечника блока 9. Остальное время (до момента следующего искрообразования) ключ 15 открыт и происходит накопление энергии в катуш ке 10 зажигания. Время накопления i ц может быть определено по формуле . : m-UoQ/OepQ-y-9 an. ЦМа KgQ,, , где Ivi - число рабочих тактов двига- теля на один оборот датчика записи; Ujjc, - опорное напряжение цепи запис блока 9; U.,-- напряжение считывания блока 9 и Cu))n- напряжение управления цепи записи блока 9; 1( - отношение числа витков , ки считывания к числу витков обмотки записи блока 9. Если числитель первого слагаемого устремить к нулю (выбором конструктивных параметров блока 9) и принять, во вним.ание, чтото OM KuJ,l conbt, 1 К (3,) Время накопления -t - величина достоянная и не зависит от частоты вра1ценйя вала двигателя. Благодаря формированию требуемой характеристики угла зажигания предлагаемая система зажигания позволяет уменьшить токсичность выхлопных газов двигателя., Формула изобретения 1.Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая магнитоэлектрический датчик частоты вращений двигателя с выпрямителем и формирователем, устройство регистрации угловых положений вала, датчики.температуры и нагрузки двигателя, соединенные через блоки формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения и по нагрузке двигателя с силовым ключем, включенным в цепь первичной обмотки катушки зажигания, транзисторньте ключи и источники опорных напряжений, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения токсичности выхлопных газов путем формирования характеристик утла зажигания, устройство регистрации угловых положений вала содержит датчики записи и считывания, а блоки формирования характеристики угла зажигания выполнены в виде магнитных аналоговых запоминающих устройств с обмотками считывания и записи, подключенными к источникам опорных напряжений и к датчикам через транзисторные 1СЛЮЧИ,. причем входы ключей цепей записи запоминающих устройств подключены к датчику записи. 2.Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что вход ключа цепи счиТьшания запоминающего устроДства блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения подклю« ен к датчику считывания, а магнитоэлектрический датчик через выпрямитель и формирователь включен в цепь записи последовательно с источником опорного напряжения. 3.Система по п. 1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что вход ключа считывания запоминающего устройства блока формирования угла зажигания по нагрузке двигателя подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения, а датчики температуры и нагрузки двигателя включены последовательно с источниками опорных напряжений в цепи записи и считывания запоминающего устройства блока формирования характе. ристики угла зажигания по нагрузке.

4. Система по пп. 1-3, о т л и чающаяся тем, что, с целью уменьшения потребления энергии, к-магнитоэлектрическому датчику дополнительно подключено магнитное аналоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накопления тока в катушке зажиганн, причем вход последнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажи- ю гания по нагрузке,а магнитоэлектрическийдатчик через выпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизатора последовательно с источником опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2604451, кл. F02 Р 5/12,1976.

2.Патент США № 3768451, кл. 123-117, А, 1973,

fu«j

9ut }