Способ и устройство автоматического регулирования угла опережения зажигания

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 738133(23)Приоритет во делам иэобретеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 02.06.80 В, И. Чепланов, С, Г. Пустельников, В, И. Сефштанов, - =",Н. Н. Келерис и Ю. в. Колесови Л т Иеэ"йт,., ,"ф)."-.;.р 1ет,Научно-исследовательский и экспериментальный институтавтомобильного электрооборудования и автоприборов(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ 1Изобретение относится к системам зажигания поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам электронного аналогового регулирования угла опорежения по комплексу параметров и может быть использовано в автомобилестроении для моделей с улучшенными показателями по токсичности и экономичности.Известны электронные системы зажи 10 гания с автоматическим опережением мо- мента зажигания, реализующие способ регулирования, основанный на изменении напряжения заряда хронирующего конденсатора с помощью уровня корректирующего15 напряжения-функции частоты вращения. Изменение временной задержки по заданному закону обеспечивает требуемую характрис- тику угла опережения в функции частоты вращения,Главными функциональными блоками системы зажигания, реализующими данный способ являются генератор пилообразного напряжения-фантастрон и блок программы 2уровня корректирующего напряжения, Система имеет два режима работы: режим пуска в диапазоне частот вращения От 1 Ипт 1 Ире,т и режим регулирования угла опережения:и- . "- --.т 1 Н в диапазоне частот вращения И т 1.йщ(иЯ,Недостатком этой системы является то, что она имеет частотные ограничения и инерционность, а также ограниченные возможности для введения дополнительных параметров регулирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронный регулятор опережения зажигания, который реализует способ автоматического регулирования угла, опережения зажигания основанный на сравнении в коМпараторе постоянного уровня напряжения и пилообразного напряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорциональны углу поворота коленчатого вала и смещены эквидистантно в зависимости от комплекса параметров и осуществляющий формирование сигналов управления йнтегратЬ-"738133 3рв, регулировение и коммутвцйю йнтегрвторв, содержащий датчик положения и частоты вращения коленчатого ваде и датчикипараметров режимов работы двигателя,соединенные через триггеры-формирователи и5блоки программ с сумматором, интегратор,входы которого соединены с датчиком по-ложения и частоты через комплекс блоковпреобразователей, а выход - с первымвходом компаратора, источник постоянного уровня, соединенный выходом со вторым входом компарвторе, одновибрвтор иблок управления зажиганием-усилитель .мощности и выходной каскад 2,Недостатком такого устройства является то, что для получения уровня напряжения, пропорционально скорости вращенияколенчатого ввлв двигетеля, используетсяцепочке блоков, состоящая из триггераШмитта, одновибратора и усреднителя, Такая схема обладает значительной инерционностью, что особенноощутимо в динамических режимах разгона и торможениядвигателя.Кроме того, такое устройство не обеспечивает возможности регулирования вовсем диапазоне оборотов двигателя, поэтому необходим специальный канал для обеспечения неизменного момента искрообрвзования в диапазоне малых оборотов двигателя.фаза сигнала коммутирующего интегратора соответствует фазе выходногосигнала датчика, что ограничивает возможности регулирования фазы пилообразногонапряжения интегратора, 35Бель изобретения - увеличение точности регулирования угла опережения зажигания в динамических режимах работы двигателя и упрощения схемы. Постввленнвя цель достигается тем,40что в способе автоматического регулирования угла опережения зажигания, основанном нв сравнении в компарвторе постоянного уровня напряжения и пилообразного45напряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорциональны углу по" ворота коленчатого вале и смещены эквидистантно в зависимости от комплекса параметров, и осуществляющем формированиесигналов управления интегратора, регули 50рование и коммутацию интегратора, фор, мированйе" сигнала -управлейия и регулированияинтеграторе осуществляется синХронно с частотой вращения коленчатого55вале путем безынерционного преобразования сигнала датчика в прямоугольный импульс напряжения с амплитудой, меняющейся в зависимости от частоты вращения 4по линейному звкону, в в процессе коммутации интегратора сброс интегратора осуществляется задним фронтом сш нала скомпаратора, сдвинуты 1 м по времени напостоянную велйчину,Такой способ осуществляется устрой-ством автоматичеокого регулирования угла опережения зажигания, содержащимдатчик положения и частоты вращения коленчатого вела и датчика параметров режимов работы двигателя, соединенные через триггеры - формирователи и программные устройства с сумматором, интегратор, входы которого соединены с датчиком положения и частоты, в выход - с первым входом компвратора, источник постоянного уровня, соединенный выходом совторым входом компаратора, одновибратори блок управления зажиганием-усилительмощности и выходной каскад, причем даъчик положения и частоты вращения коленчатого вела выполнен в.виде безынерционного преобразователя, обеспечивающегона входе прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой, меняющейся в зависимости от частоты по линейному закону,Кроме того, в устройство автоматического регулиромния введены Я 5 -триггеркоммутатор и дешифратор команд, причемдатчик соединен с Й - входом триггеракоммутатора через триггер-формировательи со входом дешифраторе команд, выходкоторого соединен со вторым входом прогреммного устройстм и входом источникаопорного уровня, 5 -вход триггера - коммутатора соединен с выходом компаретора через одновибратор,.Поставленная цель достигается такжеи тем, что безынерционный преобразователь выполнен нв базе магнитной системыдуалеина.Нв фиг, 1 представлена структурнаяэлектрическая схема устройства, реализующего способ автоматического регулировения угла опережения зажигания; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие сущность способа,Устройство автоматического регулирования угла опережения зажигания, реализующее способ, содержит датчик 1 положеййя и частоты вращения коленчатого вала двигателя, выполненныйкак дуалсин и соединенный с интегратором 2 через триггер формирователь 3 и Р - вход, триггера-коммутатора 4. Выход интеграторе 2 соединен с первым входом компвратора 5. Датчик положения и частоты соединен также со входом дешифраторе 6 команд и пер5 738133 6 вым входом блоков 7 программ. Выход ноль, интегратор 2 работает на заряд и дешифратора 6 команд соединен со вто- его хронируюший конденсатор заряжения рым входом одного из блоков 7 и со вхо- Ц при постоянном токе заряда, что обесдом корректирующего сигнала источника печивает линейную зависимость напряже 18 опорного уровня. Датчики нагрузки 9 ю ния заряда во времени. Таким образом натемпературы 10 и других параметров 11 чало работы интегратора 2 совпадает с соединены со входами блоков 7 программ, фазой переднего фронта импульса с датчивыходы которых соединены со входом сум- ка О. Сброс интегратора 2 осуществляеэматора 12. ся при подаче на ; -вход ЯЯ -триггераВыход источника 8 опорного уровня 1 О коммутатора 4 команды на сброс, которая также соединен со входом сумматора 12, ноступает по истечении постоянного фиквыход которого соединен со вторым вхо- сированного времени после момента искродом компаратора 5, Выход компаратора образования.5 соединен со входом одновибратора 13, Сигнал с датчика 1 поступает одновревыход которого соединен со входом блока И менно на второй вход интегратора 2. Та управления зажиганием-усилителя ким образом, интегратор 2 производит ин мощности и с 5 - входом Й 5 -триггера- тегрирование напряжения прямоугольной коммутатора. формы; с амплитудой, меняющейся от часПредлагаемый способ включает форми- тоты по линейному закону, и на выходе рование сигнала напряжения прямоугольной 2 О интегратора 2 формируется пилообразное формы с амплитудой, меняющейся в функ- йапряжение Ц,стабильное по фазе и с неции частоты по линейному закону, осущест изменной амплитудой пилы в функции часвляемого синхронно С частотой вращения; тоты вращения, т.е, фронт полученного интегрирование сигнала напряжения прямо- сигнала напряжения линеен по углу повоугольной формы с целью получения сигна рота коленчатого вала и не меняется во ла пилообразного напряжения с фронтом всем диапазоне оборотов. пилы, линейным по углу, крутизна кото- Одновременно сигнал датчика 1 посту- рогонеизменна в функции частоты; форми- пает на дешифратор 6 команд и через блорование сигнала опорного уровня; сумми- ки 7 программ насумматор 12, На сумрование сигналов коррекции опорного уров ЗО матор 12 подаются сигналы с датчиков ня с целью формирования уровня и посто, 10 и 11 других параметров,преобразо- янного напряжения, абсолютное значение ванные в соответствующих блоках 7 прокоторого зависитот комплекса параметров грамм и напряжение опорного уровня Ооо по заданному закону, сравнения пилообраз" от испочника 8 постоянного напряжения, ного напряжения - линейной функции угла З Сумматор 12 производит операцию сложес уровнем постоянного напряжения - за- . ния и выдает сигнал в йиде уровня посто- данной функцией частоты, нагрузки, тем- янного напряжения Ои заданной функции пературы и других параметров и вырабоъ- комплекс параметров. Сигнал с дешифраку сигнала на искрообразование,тора команд 6 дискретно корректирует проСпособ регулирования угла опережения ф грамму. Пилообразный, линейный по углу зажигания реализуется следующим обра- и неизменный по всем диапазоне оборотов зом. по амп;питуде сиГйал с инЧегратора 2 ОСДатчик 1 положения и частоты враще- подается на .один из входов компараторя ния коленчатого вяла вырабатывает импуль, на другой вход подается постоянное насы напряжения 0 прямоугольной формы 45 пряжение Ч уровень которого - суммарЩр(фиг. 2 а) с амплитудой, линейно завися- ная функция комплекса параметров, Сигнал шей от частоты вращения, которые пода- на искрообразование компаратора 5 появляютсй на триггер-формирователь, програм- ется в момент равенства мгновенных знамное устройство 7 и дешифратор 6 команд. чений пилообразного напряжения интегратоНа выходе формирователя 3 вырабаты- о ра О и уровня напряжения 0 . Сигнал ваются импульсы напряжения прямоуголь- на искрообразование запускает одновибряной формы ОР с постоянной амплитудой тор 13, с выхода которого через фикси(фиг, 2 в), которые подаются на К-вход рованноевремя задержки 1 3 на 5 вход й -триггера-коммутатора 4. Триггер 4 Ц -триггера поступает сигнал на сброс,55управляет работой интегратора 2. Когда На фиг, 2 а приведено коммутиРУющее нана выходе триггера 4 - логическая еди- пряжениеО выходного каскада,Ком Вь ница, интегратор 2 работает ня Разряд, Использование изобретения позволит когда на выходе триггера 4 - логический расширить диапазон регулирования по уг7 7381лам регулирования и оборотам, повыситьсинхронность системы, повысить вторичные напряжения за счет увеличения времени накопления во всем диапазоне оборотов, упростить схему. Это способствует улучшению показателей современныхдвигателей внутреннего сгорания по токсичности и экономичности в динамическихрежимах,Известно, что наибольшее количество 1 Отоксических компонентов двигатель выделяет в динамических режимах ускорения иторможения. Инерционность системы приводит к нарушению условий оптимальностирегулирования и, как к неизбежному следствию, ухудшению показателей по токсичности и экономичности,Увеличение токсичности регулированияв динамических режимах, достигаемое засчет синхронизации системы и двигателя 2 Ов широком диапазоне углов регулированияи оборотов, позволяет обеспечить оптимальность работы двигателя с точки зрения экономичности и токсичности,Ф ор мула изобретения1. Способ автоматического регулирования угла опережения зажигания, основан- ЗО ный на сравнении в компараторе постоянного уровня напряжения и пилообразного напряжения интегратора, мгновенные значения которого пропорциональны углу поворота коленчатого вала и смещены эквидис-З 5 тантно в зависимости от комплекса параметров, и осуществляющий формирование сигналов управления интегратора, регулирование и коммутацию интегратора, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 4 О увеличения точности регулирования угла опережения зажигания в динамических режимах работы двигателя и упрощения схемы, формирование сигнала управления и рсгулирования интегратора осуществляет 5 ся синхронно с частотой вращения коленчатого вала путем безынерционного преобразованйя сигнала датчика в прямоуголь 33 8ный импульс напряжения с амплитудой,меняющейся в зависимости от частоты вращения по линейному закону, а в процессекоммутации интегратора сброс интегратора осуществляется задним фронтом сигнала с компаратора, сдвинутым по временина постоянную величину.2. Устройство автоматического регули рования угла опережения зажигания, реализующее способ по п. 1, содержащее датчик положения и частоты вращения коленчатого вала и датчики параметров режимовработы двигателя, соединенные через триггеры - формирователи и блоки программыс сумматором, интегратор, входы которогосоединены с датчиком положения и частоты, а выход - с первым входом компаратора, источник постоянного уровня, соединенный выходом со вторым входом компаратора, одновибратор и блок управлениязажиганием - усилитель мощности и выходнойкаскад,отличающееся тем,что датчик положения и частоты вращенияколенчатого вала выполнен в виде безынерционного преобразователя, обеспечивающего на входе прямоугольные импульсынапряжения с амплитудой, меняющейся взависимости от частоты по линейному закону, а в схему введены В Ь -триггер-коммутатор и дешифратор команд, причем датчик соединен с Я-входом триггера-коммутатора через триггер-формирователь и совходом дешифратора команд, выход которого соединен со вторым входом одногоиз блоков программ и входом источникаопорного уровня, 5 -вход триггера-комутатора соединен с выходом компаратора через одновибратор.3. Устройство по п. 2, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что безынерционныйпреобразователь выполнен на базе магнитной системы дуалсина.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР501475, кл, Н 03 К. 5/153, 1976,2, Патент США3910243,кл. 123-148, 1975.738133 8 нт Составитель М. Назароворошенко Техред Н. Бабурка Корректор Г, Решетняк Редакт лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Заказ2574/1 ОТираж ЦНИИПИ Государст по делам изобр 1 13 035, М осква, Ж