Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и, в частности к системам, зажигания для двигателя внутреннего сгорания.
Известны устройства для получения заданного закона изменения угла опережения зажигания, содержащие датчик измерения режима двигателя, главный счетчик, входы которого соединены с датчиками-формирователями серий электрических импульсов, синхронных частоте вращения двигателя внутреннего сгорания, и с выходами счетчика начального числа, а выход - с накопителем энергии, и схему управления счетчиком начального числа, содержащую генератор функций и выполненную с возможностью изменения величины начального числа, по меньшей мере, одной счетной операцией, и логические схемы l Согласно зтому устройству можно осуществить регулировку опережения зажигания в зависимости от числа оборотов и нагрузки на прогретом двигателе.
Для сни)хения токсичности важен учет режимов работы двигателя, в
частности режима работы холодного двигателя и режима холостого хода.
Известные устройства не обеспечивают оптимальной зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения при работе холодного двигателя и на режиме холодцрго хода.
Целью изобретения является оптимизация зависимости угла опережения от частоты вращения двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что схема управления счетчиком начального числа содерхсит кодирующую матрицу, входы которой соединены с выходами счетчика начального числа а выход - со входом коррекции счатчика начального числа или входом генератора функций.
Кодирующая матрица выполнена в
20 виде многократной схемы НЕ-и, инвертирующие и неинвертирующие входы которой соединены со счетными выходами счетчика начального числа, а выход с входом схемы НЕ-ИЛИ, соединенной по меньшей мере, одним входом с датчиком измерения режима двигателя и выходом - с генератором функций.
Кроме того, устройство отличается тем, что схема управления счетчиком
начального числа выполнена в виде цифрового конвертора, включающего двоичный счетчик и генератор частот
Счетчик начального числа выполнен с возможностью выполнения функций двоичного -счетчика цифрового конвертора.
Счетчик начального числа снабжен дополнительным управляющим входом для изменения направления отсчета.
Генератор функций выполнен в виде цифрового генератора развертки, содержащего генератор частот.
На фиг. .1 показана шайба с датчикаг/м импульсов; на фиг. 2 - углы, соответствующие повороту коленчатого вала двигателя; угол ot опережения ЗЕОКигания, угол сравнения f , |УГОЛ коррекции Р , а также верхняя мертвая точка Оуу,, точка Z, соответствующая воспламенению смеси в цилиндре двигателя; точка Ч произвольного положения коленчатого вала на фиг. 3 - схема предпочтительного варианта предлагаемого устройства; на фиг. 4 - схема устройства с коди.)ующей матрицей; на фиг. 5 - часть .схемы устройства , на фиг. б - график зависимости угла опережения частоты вращения, реализуемый устройством на фиг. 5, на фиг. 7 - график зависимости угла опережения от частота вращения, реализуемый схемой на фиг. 8; на фиг. 8 - схема предлагаемого устройства, вариант; на фиг. 9 - схема цифрового конвертора на фиг. 10 - то же, упрощенный вариант; на фиг. 11 - зависимости угла опережения от частоты вращения, реализуемый в устройстве на фиг. 10 на фиг. 12 - генератор функций, преимущественно применяемый для реализации предлагаемого устройства.
Датчики 1 и 2 электрических импульсов установлены на шайбе 3, жестко укрепленной на коленчатом валу двигателя и снабженной двумя диапазонами 4 и 5 зубьев, внешним и внутренним. Зубья внешнего диапазона 4, взаимодействующие с датчиком 2, равномерно распределены по окружности (изображена только часть зубьев), зубья внутреннего диапазона 5, взаимодействуюиих с датчиком 1, значительно меньше, чем зубьев диапазона 4. Зубья диапазона 4 и датчик 4 предназначены для получения главных импульсов, а зубья диапазона 5 и датчик 1 - для получения импульсов управления работой счегчиков и определения фаз главных импульсов.
Предлагаемое устройство, предпочтительный вариант (фиг.З), включает главный счетчик б, входы 7 и 8 которого соединены с датчиками 1 и 2 электрических импульсов, входы 9-12 с выходами 13-16 счетчика 17 началь,ного числа, а выход - с накопителем энергии (не показан) через матрицу
il8 сравнения. Выход матрицы сравнени соединен с входом 19 сброса счетчика начального числа через формирователь 20 импульсов и с входом 21 генератора 22 функций, имеющего управляющий вход 23. Выход 24 генератора функций соединен через вентиль 25 со входом счетчика 17 начального числа. Накопитель энергии (не показан) подключен к выходу 26.
Схема работает следующим образом.
Главный счетчик 6 постоянно получает импульсы от датчика 2. Кроме того, он получает импульсы от .счетчика 17 начального числа. Положение по фазе вспомогательного импульса от датчика 1 таково, что прием счетного состояния счетчика 17 главным счетчиком б происходит непосредственно перед тем, как коленвал займет точку (фиг. 1) .
Поскольку матрица 18 сравнения зaпpoгpa 1миpoвaнa на определенное счетное состояние (главное число, равное числу импульсов от У до ОТ , то импульс зажигания на выходе 26 появится при числе импульсов от датчика 2, равном разности между главным числом и числом импульсов (начальным числом), полученным ранее счетчиком 6 от счетчика 17. Таким образом, импульс зажигания появится при повороте коленчатого вала двигателя на угол (фиг. 1), т.е. с опережением относительно верхней мертвой точки.
Импульс зажигания, появляющийся на выходе 26, одновременно попадает через формирователь 20 на вход 19 сброса счетчика 17 начального числа и на триггерный вход 21 генератора 22.
Генератор 22 функций образует выходной сигнал продолжительностью t, начинающийся при появлении на входе 21 импульса. Продолжительность может быть изменена через вход 23 в зависимости от параметров двигателя в (например, от тегчпературы, давления на впуске, температуры камеры сгорания) .
После запуска генератора 22 вентиль 25 открыт в течение заданного времени t и счетчик 17 начального числа получил от датчика 2 числа импульсов, соответствующих этому времени. Поэтому, чем выше частота вращения двигателя, тем больше число импульсов воспримет счетчик 17 и соответственно большее число импульсов будет им передано в счетчик 6 главного числа до того, как коленвал займет точку 4р(фиг.1).
Поэтому увеличение числа импульсов, воспринятых счетчиком 17 за время t, приведет к увеличению угла oL опережения зажигания при увеличении частоты вращения двигателя. В ряде случаев может оказаться необходимом изменить форму графика угла опережения зажигания по частоте вращения двигателя, например, пр изменении температуры или нагрузки. Так, например, может оказаться необходимым замедленное увеличение угла опережения зажигания в зависимости от частоты, а при достижении некоторой заданной ее величины може потребоваться постоянный угол опережения, не зависящий от частоты. Для установки нужного угла опережения схему устройства несколько изменяют (см.фиг.4). В устройство вводят кодирующую матрицу 27, имеющую ряд входов 28 (первых), 29-21 (вторых) и выход 32 соединенный с. входом генератора 22 функций. Схема работает следую1дам образом Через входы 29 вводится информация о параметрах двигателя от датчиков измерений двигателя (не показаны), например, о температуре, разрежении на входе, положени дроссельной заслонки и др. а через входы 28 - внутрисистемная информация . В зависимости от программировани кодирующей матрицы получают одну или несколько информации, управляющих генератором 22 функций. Кодирующая матрица может быть упрощена (см.фиг.5), тогда график зависимости угла опережения от частоты приобретает вид, показанный на фиг. 6. Схема (фиг.5) включает схему 33 НЕ-ИЛИ, первый вход которой соедине с выходом схемы НЕ-И 34. Выход 35 схемы 33 НЕ-ИЛИ соединен с датчиком дающим, например, при полном газе сигнал состояния О. Инвертирующие входы схемы нЕ-и 3.4 соединены со входами 14 и 15 сче чика 17 начального- числа, а неинвер тирующие входы - со входами 13 и 16 фиг.4 .Выход 36 схемы 33 НЕ-ИЛИ соединен со входом генератора 22 функций (фиг.4). Схема работает следующим образом При определенном состоянии двига теля, например, при полном газе на .входе 35 схемы НЕ-ИЛИ 33 появляется сигнал состояния О а на выходе 36 - положительный импульс в момент когда счетчик 17 устанавливается в состояние 9, что соответствует двоичной комбинации 1001. Этот положительный импульс воздействует на время t генератора 22 в зависимости от схемы генератора в сторону его увеличения или уменьшения. В схеме на фиг. 3 генератор 22 функций устроен так, что положительный импульс уменьшает время t до нуля и счетчик 17 начального 4iic ла не получает больше входных импул сов, оставаясь в состоянии 9. Этим достигается переход графика фиг.6 в , горизонтальную прямую при частоте вращения вигaтeля п . При отсутствии сигнала полного газа счетчик 17 ведет отсчет до состояния, определяемого его внутренним построением, в настоящем случае до состояния 15, и только после этого график зависимости угла опережения от частоты перейдет в горизонтальную линию Спунктир на фиг. 6). Можно так воздействовать на время t генератора, что зависимость угла опережения от частоты h будет иметь вид, показанный на фиг.7. Схема, при помощи которой может быть получен график фиг..7, изображена на фиг.8. Выход кодирующей матрицы 27 подключен к входу 37 коррекции счетчика 17 начального числа через логическую блокирующую схему 38. Для приведения схемы 38 в начальное состояние она имеет также вход 39, электрически связанный с формирователем 2Q . Схема работает следующим образом. Команда, появляющаяся на входе 37, осуществляет корректировку счетчика начального числа, благодаря чему в графике зависимости угла с от частоты (фиг-7) при частоте вращения Hj образуется скачок от угла ci к углу с(2 После образования импульса зажигания блокирующая схема 38 приводится в начальное состояние через вход 39, и таким образом корректировка начального числа производится только п-раз (предпочтительно - один) за рабочий цикл счетчика. Если же требуется скачок в сторону увеличения угла, то логической блокирующей схемы не требуется, поскольку вызывающий скачок сигнал появляется в счетном цикле счетчика начального числа только один раз за цикл Может оказаться целесообразным на определенных режимах двигателя ставить счетчик начального числа перед началом нового цикла не на состояние 0000, а на заданное двоичное значение, зависящее от режима двигателя. Это значение может бкть получено с помощью цифрового конвертора, схема которого и его подклю-. чение к системе показаны на фиг.9. Цифровой конвертор 40 (фиг.9) содерхсит генератор 41 частот, частота которого изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, генератор 42 функций, дающий на своем выходе 43 импульс продолжительностью S., если на триггерном входе 44 появляется импульс напряжения. В остсшьном генератор 42 функций соответствует генератору 22 функций, и продолжительность его импульса может быть изменена при помощи соответствующего сигнала на входе 45. Кроме того, цифровой конвертор содержит вентиль 4б НЕ-иУ npejjHasHa ченную для пропускания импульсов ге нератора частот к двоичному счетчик 47в течение времени, пока на входе 48схемы имеется сигнал. Число импульсов генератора 41 подсчитываетс счетчиком 47 и передается на входы счетчика 17 начального числа. Необходимо отметить, что триггерный импульс на входе 44, генератора 42,так же как и импульс на входе 49 счетчика 47, должен быть таким, чтовы процесс отсчета в счетчике 47 был закончен до появления команды сброса на входе 19 счетчика 17 начального числа. Таким образам, при помощи предварительной схемы оказывается возможным изменять характеристику опережения зажигания в зависимости от параметров двигателя. Кроме того, в зависимости от вы.ходного числа счетчика 47 можно перепрограммировать и матрицу сравнени Схема на фиг.9 может быть упрощена (см. фиг . 10) . В упрощении отсутству ет счетчик цифрового конвертора, а его функции выполняет одновременно счетчик начального числа. В схеме на фиг.10 выходной импуль формирователя 20 подается, в отличие от схемы на фиг.9, не на триггерный вход 21 генератора 22, а на вход ге нератора 42 функций, импульсы которо го, в св)ю очередь, подаются на вход 21 генератора 22 функций. При появл нии импульса формирователя 20 счетчик 17 устанавливается в исходное положение и одновременно запускается генератор 42 так, что на его выходе 4 образуется импульс продолжительностью 5-t. Этот импульс открывает вентиль 46 через вход 48, и им,пульсы генератора 42 функций попадают через счетный вход 50 в счетчик 17 начального числа. Генератор 41 частот управляется через вход 51 в зависимости от параметров двигателя Если применить дополнительное, изображенное пунктиром на фиг.10, с единение между выходом 43 и входом 52 счетчика 17, то последний в период действия импульса длительностью 5 начнет отсчет в обратном напр лении . В общем случае счетчик 17 достигает к концу импульса S заданного (положительного и отрицательного) значения, зависящего от продолжительности 5 и частоты генератора 41 частот, а также от направления отсч та счетчика начального числа. Задний фронт импульса 5 запускае генератор 22 и начинается процесс подсчета импульсов датчика 2 счетчи ком 17 начального числа. В отношении схемы на фиг.З и ее модификацией необходимо отметить,что имеется возможность подачи управляющего с выхода датчика 1 на вход 8 (фиг.З) с запаздыванием по углу или по времени или одновременно с запаздыванием и по углу, и по времени. Это может быть осуществлено, например, путем подключения перед входом 8 счетчика, управляемого появляющимися в датчике 1 импульсами и отсчитывающего импульсы датчика 2. Счетчик может быть запрограммирован таким образом, что при заданном счетном состоянии он выдает импульс на вход 8. Запаздывание по времени может быть осуществлено при помощи одного или нескольких элементов задерх ки. При такой модификации может быть достигнуто гибкое изменение угла от параметров двигателя, что показано графиками на фиг.11 (предположим, что выдержка во времени -постоянна. Если в схеме нет элемента задержки, то схемой, изображенной на фиг.З модифицированной на фиг.5, можно получать график 53 зависимости угла У фиг.1 от частоты вращения. Если в схеме имеется элемент задержки, то график зависимости угла коррекции р) фиг.1 от частоты вращения имеет вид прямой 54. Действительный график 55, изображающий зависимость угла опережения зажигания от частоты, при наличии элемента задержки, образуется из суммирования графиков 53 и 54. Если уменьшить величину задержки, действительные зависимости угла cL от частоты будут лежать в поле, между графиками 53 и 55. На фиг.12.показан предпочтительный вариант схемы генератора 22 функций. Генератор 56 функций выполнен в виде цифрового генератора развертки и содержит генератор 57частот, выход 58 которого подключен к входу схемы 59 НЕ-И. Другой вход 60 схемы НЕ-И соединен с выходом 61 триггерного реле 62. Выход схемы НЕ-И 59 соединен с входом 63 счетчика 64, а выход 65 последнего соединен со входом сброса триггерного RS реле 62. Схема работает следующим образом. При появлении команды на входе 61 реле 62 образуется состояние 1 так, что счетчик 64 отсчитывает через СБОЙ счетный вход 63 импульсы от генератора 57. По достижении счетчиком 64 заданного счетного значения на его выходе появляется импульс, подаваемый на вход сброса триггерного реле 62. Триггерно реле опрокидывается в состояние покоя, и на выходе 61 появляется состояние О. Вследствие этого режима на выходе 24 появляется импульс, продолжительность -t которого определена частотой генератора 57 и заданным состоянием счетчика 64. Эти величины, в свою очередь, могут управляться совместно или автономно через вход 23, причем предпочтительно механическое управление частотой генератора 57. в частном случае генератор 57 может быть выполнен как конвертор 40, например, в том случае, если оба управляются одни1 1И и теми же входными неличинами Вследствие цифрового режима, устройство по изобретению может быть легко выполнено в виде интегрированного блока. В заключении необходимо отметить что главный счетчик во всех вариантах выполнения может быть применен в качестве счетчика начального числ Поскольку импульсы, управляемые, например, генератором функций 22, з .висят от режима двигателя, то эти импульсы можно использовать и для других процессов управления двигателем или приводимым им устройством. Формула изобретения 1. Устройство для получения зада ного закона изменения угла опережения зажигания, содержащее датчик измерения режима двигателя, главный счетчик, входы которого соединены с датчиками-формирователями серий электрических импульсов, синхронных частоте вращения вала двигателя вну реннего сгорания, и с выходами счетчика начального числа, а выход с накопителем энергии, схему управления счетчиком начального числа, с держащую генератор функций и выполненную с возможностью изменения величины начального числа, по меньшей мере, одной счетной операцией, и ло гические схемы, отличающееся тем, что, с целью оптимизации зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения двигателя, сХема управления счетчиком начального числа содержит кодирующую матрицу, входы которой соединены с выходами счетчика начального числа, а выход со входом коррекции счетчика начального числа или входом генератора функций. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что кодирующая матрица выполнена в виде многократной схемы НЕ-и инвертирующие и неинвертирующие входы которой соединены со счетными выходами счетчика начального числа, а выход - со входом схемы НЕ-или соединенной, по меньшей мере, одним входом с датчиком измерения режима двигателя и выходом - с генератором функций. 3.Устройство по ПП.1 и 2, отличающееся тем, что выход кодирующей матрицы соединен со входом коррекции счетчика начального числа через логическую блокирующую схему. 4.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что схема управления счетчиком начального числа выполнена в виде цифрового конвертора, включающего двоичный счетчик и генератор частот. 5.Устройство по ПП.1 и 4, о т личающееся тем, что счетчик начального числа выполнен с возможностью выполнения функций двоичного счетчика цифрового конвертора. 6.Устройство по п.5, отличающее ся тем, что счетчик начального числа снабжен дополнительным управляющим входом для изменения направления отсчёта. 7.Устройство по одному из пп.1г6, отличающееся тем, что генератор функций выполнен в виде цифрового генератора развертки, включающего генератор частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 2010999, кл. 46 к 3/00, опуСлик. 1971 (прототип) .
/
/
X
аг.6
.
ti
Pin.ia «,/
f.
St
SJ
/
55
23 oSif
63
.11 .
Zf
S6
58
60
21 -О
62
Si
