Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) Приорит оо делам иэобретеиии и открытий3) УДК 621 43 ,044 (0 88,8) Опубликовано 25.05.80. Бюллетен ата опубликования описания 26.05.8(72) Автор изобретени Л, Бакано 1) Заявит Московский институт радиотехники, эпектрони и автоматики СТЕМА ЗАЖИГАНИЯ Д ВНУТРЕННЕГО СГОРАН ГАТЕЛ с сй= перс, травных е и ри ю ток- ормиания,энергается т угловых чики запис цепь дости егнстрации ержит дат блоки фор Поставленная что устройство р пожений вапа сод и считывания, а рактеристики угп в виде магнитны щих устройств с и записи, подкао опорных напряжени мирования хая выполненых запоминаюсчитыванияисточника м ажига х анапогов обмотками ченными к к датчикам че 1Изобретение относится к бесконтактным системам зажигания дпя двигатепявнутреннего сгорания, в частности ксистемам с автоматическим электроннымрегупирбванием угла зажигайия.Известны системы зажигания дпя двгатепя внутреннего сгорания, содержащие катушку зажигания, подключеннуюк аккумулятору, распредепитепь с центробежным регулятором угла зажиганияи вакуумным регулятором 111Недостатком таких систем зажигания является низкая надежность из-эараэрегупирования центробежного автомата в эксплуатации,Известны также системы зажиганиядпя двигателя внутренного сгорания, содержащие магнитоэлектрический датчикчастоты вращения двигателя с выпрямитепем и формироватепем, устройстворегистрации угловых попожений вапа, датчики температуры и нагрузки двигателя,соединенные через блоки формированияхарактеристик угла зажигания по частоте вращения и по нагрузке двигатепяновым кпючстм, включенным в цепьвичной обмотки катушки зажиганиязисторные каочи и источники. опорнапряжений 121Однако эти системы зажиганиягут формировать требуемую характетику угла зажигания с высокой тои не обеспечивают снижения токсичвыхлопных газов.ОЦепь изобретения - уменьшениесичности выхлопных газов путем фрования характеристики угла зажига также уменьшение потребляемой5гии.3 7358 "транзисторные ключи, причем входы клю,чей цепей записи запоминающих устройствподипочены к датчику записи. При атом входключа пепи считывания запоминающего устройства блока формирования характеристикиугла зажигания по частоте вращения можетбыть подключен к датчику. считывания,в магнитоэлектрический датчик через выпрямитель й формирователь включен вцепь записи последовательно с источником опорного напряжения. Причем входключа считывания запоминающего устройства блока формирования угла за - -жигания по нагрузке двигателя можетбыть подключен к выходу запоминающего 5устройства блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения,"-а датчики температуры и нагрузкидвигателя включены последовательно систочниками опорных напряжений в цепи 20 :записи и считывания запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке. Крометогок магнитоэлектрическому датчикудополнительно может быть подключено: 25 " магийтное аналоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накоплениятока в катушке зажигания, причем входпоследнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования 0характеристики угла зажигания по нагрузке, а магнитоэлектрический датчик черезвыпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизаторапоследовательно с источником опорного 35напряжения.На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема предлагаемой системы зажигания,на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на элементах схем и индукций 40в сердечниках запоминающих устройств;на фиг. 3 - характеристики угла зажит вния, формируемые системой зажигания;нв фиг. 4 - пример характеристики углазажигания, которую может реализовать .45система зажигания. Система содержит мвгнитоэлектрический датчик 1, выпрямитель 2, формирователь 3, устройство регистрации 4 угло 0 вых положений вала с датчиком 5 считывания и датчиком 6 записи, блок 7 формирования 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 14,19силовой ключ 15, датчик 16 нагрузкидвигателя потенциометрического типа, контактный датчик 17 температуры, транзисторные ключи 18 23, логические схемы24 и 25, резисторы 26-41, конденсатор42. Формирователь 3 выполнен на двухстабилитронах 43 и 44 и резисторе 45,Вход ключа 21 соединен с эмиттеромключа 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, логические схемы 24 и 25 и пороговыйэлемент 48.формирователи 7 и 8 характеристикиугла 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 1мало, и реле-инвергор 12 совместно слогическим узлом 13 запрещает прохождение сигнала с блока 8 формированияугла по нагрузке и обеспечивает прохождение сигнала с датчика 5 на вход силового ключа 15,При поступлении переднего фронта сигнала с датчика 5 ключ 15 открываетсяи начинается накопление энергии в первичной обмотке катушек 10, По заднемуфронту сигнала датчика 5 ключ 15 закрывается что соответствует моментуискрообразования 1,о (см, фиг. 2).При повышении частоты вращения двигателя напряжение на выходе выпрямителе 2 повышается и с помощью реле-инвертора 12 и логического узла 13, происходит переключение входа усилителя14 и ключа 15 на выход блока 8. Привращении вала двигателя датчик 6 записивырабатывает сигнал на протяжении заданного угла поворота, Через определенный угол поворота аналогичный сигналвырабатывает датчик. 5 считывания (О и5 на фиг. 2).Сигнал датчика 6 открывает ключи18, 20, 22 цепей магнитных запоминающих устройств на время 10 (см, фиг.2)и в их магнитных сердечниках под действием напряжений запиСи О 5 д происходитлинейное нарастание индукции от эначенияЬ, до некоторых значений в течение времени Ф,Ь,69 на ф,иг, 2). о окон40 О 0 0(.с 4О 7О - М К ЯКуьц 0 ь ъп О 7 ьц 1О 7 с ь с"Ю 55 где ц - угол сигнала датчика счистывания;Ои- угол сигнала датчика записи; 5 7388чвнии сигнала датчика 6 записи ключи 18,20, 22 закрываются и сердечники запоминающих устройств "запоминают" информацию о режиме работы двигателя в виде приращений магнитных индукций завремяПри йоявлении сигнала с датчика 5считывания ( 0,5 на фиг, 2) триггер11 "запоминает сигнал считйвания иоткрывает ключ 19 в цепи считывания 10запоминающего устройства блока 7 .формирования характеристики угла зажи-.гания по частоте вращения. Под действием напряжения считывания 0приложенного к обмотке считывания блока 7 15индукции в середчнике запоминающего уст-ройства 49 линейно уменьшается до значения -на фиг. 2 (график В),В процессе перемагничивания сердечника ток в цепи считывания мал и на резисторе 29 практически нет напряжения.В момент достижения индукпии В значе 7ния - Вток через резистор 29 резкоувеличивается, создавая значительное падение напряжения на нем. Это напряжение 25усиливается и формируемая пороговымэлементом 46 до значения логическойединицы ( О на фиг. 2). Сигнал с вы 46хода элемента 46 подается на базу ключа 21 через резистор 32 и открываетключ 21, Индукция в сердечнике запоминающего устройства 50 линейно падаетот ранее запомненного значения б ь дозначения - В, после чего на резисторе 33 появляется импульс напряжения, З 5усиливаемый и формируемый пороговымэлементом 47.Сигнал с элемента 47 ( О ) поступает через логический узел 13 и усилитель 14 на ключ 15 и запирает его,вызывая искрообраэование (момент времени + на фиг. 2),Если пренебречь падениями напряжения на открытых ключах записи и считы-вания и сопротивлениях обмоток запоминающих устройств, то угол опережениязажигания О относительно начальногоугла искрообразования (заднего фронтасигнала датчика 5 считывания) будетопределяться по следующей формуле 19 6- опорное напряжение цепи звотписи блока 7;О и- напряжение цепи записи блока 8,О - напряжение считывания блоогка 7,0 - напряжение считываниясь-блока 8;К - отношение числа витковобмотки считывания кчислу витков обмотки записи сердечника блока 7;- отношение числа витковВобмотки считывания кчислу витков обмотки за писи сердечника блока 8;О- управляющее напряжениев цепи записи блока 7(на эмиттерном резистореключа);о - угловая частота вращениявала двигателя.Из приведенного следует, что:- форма характеристики угла зажигания ( Я =СЬ ) идентична форме зафисимости Н(ц=Е(о 4 (с учетом масштабов):- вергикальное смещенйе характеристикитики зажигания (см, фиг. 3) можетбыть осуществлено изменениями величин напряжения, входящих во второй и третий члены правой частиуравйения (1 );- если напряжение управления, линейносвязанное с частотой вращения вала, подавать в пепи считывания за,поминающего устройства (знаменитали членов уравнении 1), то характеристика угла зажигания будетиметь форму гиперболы(см. фиг. 4).В схеме приведенной на фиг. 1, напряжение управления, подаваемое нв эмиттерный резистор ключа цепи записи блока 7, формируется стабилизаторами и резистором формирователя 3,на вход кото рого поступает напряжение с выпрямителя 2, пропорциональное частоте вращения вала. Зависимость напряжения на выходе формирователя 2 от частоты вращения вала и следовательно, характеристика угла -зажигания (зависимостьугла зажигания от частоты вращения вала) будут иметь вид, показанный на фиг. 3. Путем некоторого усложнения схемы формирователя 2 можно получить характеристику зажигания практически любой формы.Вертикальное смешение характеристи- ки угла зажигания в зависимости от на;грузки двигателя в схеме фиг.осуществляется путем изменения напряжения записи блока 8 с помощью потенциометра, 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 угла скачко образно смещается по вертикали.Стабилизация времени накопления энергии в катушке 10 зажигания ,осуществляется следующим образом. В момент искрообразования 1 (диаграмма Осигнал с выхода блока 8 открывает транзисторный ключ 23 считывания блока 9 и в его сердечнике индукция линейно падает до значения - Вг (диаграмма В), после чего появляется напряжение на резисторе 40 (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 анергии в катушке 10 зажигания, Время накопления 1 может быть определено по формуле Чй оо%срю 1 Рво О"д)э КФ 5 оИ Ж Ж Ю+ а 1где Я - число рабочих тактов двигателя на один оборот датчиказаписи;О- опорное напряжение пепи записиблока 9;О - напряжение считывания блока 9;сгО о - напряжение управления цепи9записи блока 9;( - отношение числа витков обмотЯ, ки считывания к числу витковобмотки записи блока 9.Если числитель первого слагаемогоустремить к нулю (выбором конструктивных параметров блока 9) и принять вовним.ание, что тоК еЦ0(о=Ко),К=сооМ 1 =КСФ 9 (Время накопления 4 - величинаИпостоянная и не зависит от частоты вра щения вала двигателя. 8Благодаря формированию требуемой характеристики угла зажигания предлагаемая система зажигания позволяет уменьшить токсичность выхлопных газовдвигателя,Формула изобретения 1. Система зажигания для двигателявнутреннего сгорания, содержащая магнитоэлектрический датчик частоты вращениядвигателя с выпрямителем и формирователем, устройство регистрации угловыхположений вала, датчики. температуры инагрузки двигателя, соединенные черезблоки формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения и по,чагруэке двигателя с силовым ключем,включенным в цепь первичной обмотки, катушки зажигания, транзисторные ключии источники опорных напряжений, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюуменьшения токсичности выхлопных газов путем формирования характеристикугла зажигания, устройство регистрации 25угловых положений вала содержит дат- чики записи и считывания, а блоки формирования характеристики угла зажигания выполнены в виде магнитных аналоговых запоминающих устройств с обЗомотками считывания и записи, подключенными к источникам опорных напряжений и к датчикам через транзисторныеключи, причем входы ключей цепей записи запоминающих устройств подключены 35к датчику записи.2. Система по и. 1, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что вход ключа цеписчитывания запоминающего устройства 40блока формирования характеристики угла зажигания по частоте вращения подключен к датчику считывания, а магнитоалектрический датчик через выпрямительи формирователь включен в цепь записипоследовательно с источником опорного 45напряжения.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 50формирования угла зажигания по нагрузкедвигателя подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажигания по частотевращения, а датчики температуры и нагрузки двигателя включены последовательно с источниками опорных напряжений вцепи записи и считывания запоминающегоустройства блока формирования характеристики угла зажигания по нагрузке.7358 94. Система по пп. 1-3, о т л и - ч а ю щ а я с я тем,что, с целью уменьшения потребления энергии, к магнитоэлектрическому датчику дополнительно подключено магнитное аналоговое запоминающее устройство стабилизатора времени накопления тока в катушке зажигания причем вход последнего подключен к выходу запоминающего устройства блока формирования характеристики угла зажи гания по нагрузке,а магнитоэлектрический 19 10датчик через выпрямитель включен в цепь записи запоминающего устройства стабилизатора последовательно с источником опорного напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патенг ФРГ2604453.,кл. Г 02 Р 5/12, 1976. 2. Патент США3768451,кл. 123-117, А, 1973,