Устройство для определения угла опережения зажигания

Союэ Советсник Социалистическик Республик(22) Заявлено 250179 (21) 2716700/18-21 с присоединением заявки Йо Государственный комитет. СССР по делам изобретений и открытий-"р:1 Р Й ,5 с Ф Я Ь 1) к Саратовский политехнический инстиТ 7-."л(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ 1Изобретение относится к Измерительной технике и может быть исполь.",зовано для определения угла опережения зажигания в многоцилнндровыхдвигателях внутреннего сгорания. 5Известно несколько типов устройств для определения угла опережения.зажигания. Одно из таких устройств содержит датчик для определения верхней мертвой точки, формирователи импульсов свечи зажигания идатчика верхней мертвой точки, генератор импульсов времени, регистрато-ры угла опережения зажигания и скорости вращения коленчатого вала, со,5ответствующей измеренному углу,кнопку, управляющие триггеры и элементы совпадения (1)Недостатком укаэанного устройстваявляется невозможность одновременного измерения им угла опережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является 25устройство, содержащее датчики верхней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала, формирователиимпульсов обоих датчиков, входЫкоторых соединены с выходами сост ветствующих датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный х низковольтной клемме прерывателяраспределителя, триггеры, делитель частоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания 12,Недостатки этого устройства- низкая точность и большая трудоемкость определения угла опережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя вследствие применения в нем шлейфового осциллографа, что связано с большой трудоемкостью по расшифровке осциллограмм и потерей точности, обусловленной как ошибками в процессе обработки полученных результатов так и невозможностью поддержания йостоянной скорости перемещения светочувствительной бумаги.Цель изобретеНия - повышение точйости и уменьшение трудоемкости определения угла опережения зажигания в каждом цилиндре двигателя.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для определения угла опережения зажигания, содержащее датчики верхней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала, Формирователи импульсовобоих датчикон, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный к клемме прерывателя-распределителя, триггеры,делитель частоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатоговала и угла опережения зажигания,введены коммутатор импульсов зажигания, а измеритель угла опережениязажигания выполнен в виде блока цифровых измерителей, одни входы которыхподключены к соответствующим выходам.коммутатора импульсов, зажигания,а вторые - к выходу формироватИяимпульсов датчика верхней мертвойточки, два элементасовпадения, одинвход первого из них соединен с выходом формирователя импульсов зажигания, а выход подключен к коммутатору импульсов зажигания, одинвход второго элемента совпадениясоединен с выходом Формирователяимпульсов датчика скорости вращения,а выход - с делителем частоты импульсов, подключенным двумя своиминыходами к цифровому измерителю скорости вращения коленчатоговала,формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен ксвече зажигания, а выход через пусковую кнопку соединен со входом перного триггера, причем выход первоготриггера подключен к одному входувторого триггеРа, второй нход которого соединен с одним выходом делителя частоты импульсов, а выходсо вторыми входами обоих элементовсовпаденияНа фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для определения углаопережения зажигания; на Фиг, 2принципиальная схема датчиков верхней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала,51 О 15 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 50 6 О 65 Устройство для определения угла опережения зажигания содержит датчик 1 верхней мертвой точки (Фиг. 1) и датчик 2 скорости вращения коленчатого вала, формирователи 3 и 4 импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, Формирователь 5 импульсов зажигания, подключенный к низковольтной клемме 6 прерывателя" распределителя, триггеры 7 и 8, делитель 9 частоты импульсов, цифровой измеритель 10 скорости вращения коленчатого. вала, цифровые измерители 11 угла опережения зажигания, коммутатор 12 импульсов зажигания, выходы которого соединены с одними из входов цифровых измерителей 11 угла опережения зажигания, вторые входы которых подключены к выходу, формирователя 3 импульсов:верхней мертвой точки, элементы 13 и 14 сов падения, одни входы которых подключены соответственно к выходам Форми ронателя 5 импульсов зажигания и формирователя 4 скорости вращения, вторые входы - к выходу триггера 8, а выходы - соответственно ко входу коммутатора 12 импульсов зажигания и ко входу делителя 9 частоты импульсов, подключенного двумя своими выходами к цифровому измерителю 10 скорости вращения коленчатого вала, Формирователь 15 импульсов свечи зажигания, входфкоторого подключен к свече 16 зажигания, а выход через пусковую кнопку 17 соединен со входом триггера 7, выход которого подключен к одному из входов триггера.8, второй вход которого соединен с одним из выходов делителя 9 частоты импульсов.Датчик 1 верхней мертвой точки предназначен для выдачи импульсов, соответствующих положению поршней в цилиндрах двигателя в вирхнсй мертвой точке конца такта сжатия, и выполнен в виде вала 18 (фиг. 2) с укрепленным на нем диском 19 с отверстиями 20, по одну сторону которого расположены источники 21 света1 а по другую - чувствительные элементы 22, в качестве которых применены фотодиоды типа ФД. Выходы чувствительных элементов 22, соответствующих определенному числу цилиндров испытуемого двигателя, подключены ко входам переключателя 23 имеющего четыре входа и один выход.Отверстия Ъа диске. расположены для восьмицилиндрового двигателя через 90 , для шестицилиндровогоочерез 120для четырехцилиндровогооочерез 180 , для двухцилиндрового через 360Корпус датчика с расположенными на нем чувствительными элементами 22 и источниками 21 света может свободно перемещаться относительно оси диска 19, что необходимо для сонме- щения отверстий 20 диска 19 с источниками 21 света и чунстнительными элементами 22 в процессе установки датчикаДатчик 2 скорости вращения коленчатого вала конструктивно совмещен с датчиком 1 верхней мертвой точки и имеет на диске 19 одно отверстие 24, источник 25 света и чувствительный элемент 26. При этом отверстие 24 размещается на одном радиусе с отверстиями .20 датчика 1 верхней мертвой точки, соответствующими положениям поршня первого цилиндра двигателя в верхней мертвой точке конца такта сжатия. Датчик 2 служит для выдачи в процессе вращения коленчатого вала двигателя импульсов, частота которых пропорциональна угловой скорости. За один оборот коленчатого вала датчик выдает по од 789660ному импульсу точно в одной и той жефазе поворота.Формирователи 3 и 4 предназначеныдля усиления, ограничения по амплитуде и формирования,по длительностипоступающих на их входы сигналов соответственно датчика 1 верхней мертвой точки и датчика 2 скорости вращения коленчатого вала. Оба формирователя выполнены аналогично и каждыйиз них представляет собой однокаскад Оный электронный усилитель, снабженный эмиттерными повторителями на входе и выходеФормирователь 5 импульсов зажиганияслужит для формирования сигналов,соответствуюших моментам размыкания контактов прерывателя-распределителя,и представляет собой двухкаскаднкйэлектронный усилитель, на входе первого каскада которого установлен емкостно-реостатный фильтр для устранения высокочастотной составляющейразряда.Триггеры 7 и 8 предназначены длязапуска устройства и его остановкипосле окончания цикла измерения, 2 Уравного двум оборотам коленчатоговала двигателя, Кроме того, оба триггера вместе позволяют пропускатьтолько один импульс от свечи зажигания независимо от продолжительностинажатия пусковой кнопки 17.Делитель 9 частоты импульсов служит для ограничения цикла работыустройства для определения угла опережения зажигания двумя оборотами ко- Ззленчатого вала двигателя. Он состоитиз двух последовательно соединенныхмежду собой триггеров со счетнымивходами, причем вход второго триггера соединен с единичным выходом первого триггера,Цифровой измеритель 10 скоростивращения коленчатого вала предназначен для измерения длительности двухоборотов коленчатого вала двигателя,составляющих цикл его работы, в период которого производится измерениеуглов опережения зажигания. Он выполнен в виде шестиразрядного электронного пересчетного устройства и генератора импульсов времени, причемна входе пересчетного устройства установлен элемент совпадения, управляемый триггером с раздельными входами. Цифровые измерители 11 угла опере жения зажигания служат для измерения промежутков времени, пропорциональных углам опережения зажигания в соответствующих цилиндрах двигателя, от момента появления импульсов зажига-ния до моментов появления импульсов датчика 1 верхней мертвой точки. Все измерители - четырехраэрядные и по конструкции аналогичны измерителю 10 скорости вращения коленчатого вала. у Для индикации результатов измерений цифровые измерители 10 и 11 снабжены одним дешифратором и подключенным к его выходу одним шестиразрядным индицирующим устройством, выполненным на базе цифровых индикаторов.Выходы триггеров пересчетных устройств обоих измерителей через одни из входов элементов совпадения подключены к соответствующим входам дешифратора, а вторые входы элементов совпадения через кнопки соедине ны с источником управляющего положительного напряжения плюс 1,5 В. При наличии на входах элементов совпаде- ния указанного напряжения пересчетное устройство разобщается с деиифратором, а при отсутствии его - соединяется, индицируя свое состояние на цифровых индикаторах.Коммутатор 12 импульсов зажигания предназначен для распределения поступающих на его вход импульсов прерывателя-распределителя по соответству"ющим входам измерителей 11 угла опережения зажигания. Он имеет один вход и восемь выходов (для восьмицилиндрового двигателя) и выполнен ввиде двоичного электронного счетчикас дешифратором.Элементы 13 и 14 совпадения служат для сообщения и разобщения соответственно формирователя 5 импульсовпрерывателя-распределителя с коммутатором 12 импульсов зажигания иформирователя 4 скорости вращения сделителем частоты 9 импульсов. Обаони управляются триггером 8 и выполнены в видЕ транзисторной схемы совпадения на два входа, выдающей навыходе положительные сигналы при наличии на ее входах отрицательныхсигналов,Формирователь 15 импульсов зажигания служит для формирования сигналов, соответствующих разрядному:процессу в свече первого цилиндрадвигателя, и выполнен в виде двухкаскадного электронного усилителя,на .входе первого каскада которогоустановлены последовательно соединенные гасящее сопротивление и неоновая лампа.Устройство для определения угла опережения зажигания работает следующим образом,.Перед началом измерений поршень первого цилиндра двигателя устанавливается в положение, соответствующее верхней мертвой точке конца такта сжатия, После этого устанавливаются датчик 1 верхней мертвой точки и датчик 2 скорости вращения коленчатого бала, а корпус датчиков перемещается относительно его оси с расположенными на нем чувствительными элементами 22 и источниками 21 света до совпадения их с соответствующими отверстиями 20, расположенными вмес.те с другими отверстиями диска 19 на одном радиусе.Устройство подключается к выводу свечи 16 зажигания первого цилиндра двигателя, датчику 1 верхней мертво 1 точки и датчику 2,скорости вращения коленчатого вага и низковольтной клемме 6 прерывателя-распределителя. Перек 1 початель 23 устанавливается в положение, соответствующее числу цилиндров проверяемого двигателя (на фиг. 2 положение переключателя соответствует восьмицилиндровому двигателю).После подачи питающих устройство напряжений на входы формирователей 3,4,5 и 15 непрерывно поступают при работающем двигателе импульсы, где они усиливаются, ограничиваются по амплитуде и формируются по длительностиИмпульсом гашения (на чертеже не показано) узлы устройства приводятся в исходное состояние, изображенное на фиг. 1, при котором все триггеры находятся в положении 0, элементы 13 и 14 совпадения закрыты и импульсы от формирователей 5 и 4 через них не проходят. Импульсы с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки поступают на входы цифровых измерителей 11 угла опережения зажигания и поддерживают их в закрытом состоянии.При нажатии пусковой кнопки 17 импульс от свечи зажигания первого цилиндра, пройдя формирователь 15, поступает на вход триггера 7 и переворачивает его в состояние 1Появляющийся на его выходе сигнал поступает на вход второго триггера 8 и также переводит его в состояние ф 1. В результате этого элементы 13 и 14 совпадения открываются.Поскольку триггер 7 меняет свое состояние только один раз независимо от продолжительности нажатия кнопки 17, то триггер 8 сохраняет свое новое положение до тех пор, пока не подается сигнал на его второй вход. Таким образом, триггеры 7 и 8 позволяют пропускать только один сигнал от свечи зажигания, а остальные задерживать триггером 7.Импульс с выхода формирователя 5, пройдя открытый элемент 13 совпадения поступает на вход коммутатора 12 импульсов зажигания, который на своем выходе выдает сигнал, открывающий первый цифровой измеритель 11 угла опережения зажигания, который начинает суммировать импульсы времени,По мере поворота коленчатого вала двигателя наступает момент, когда поршень первого цилиндра двигателя оказывается в положении верхней мертвой точки конца такта сжатия, При этом соответствующее отверстие 20 на диске 19 датчика верхней мертвой точки оказывается расположенным напротив соответствующего источника 21света. Происходит освещение соот"ветствующего чувствительного элемента 22, сигнал с выхода которого пос-.тупает на вход формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки и закрывает первый цифровой измеритель11 угла опережения зажигания,Одновременно с этим через отверс 1 тие 24 на диске 19 источником 25 света освещается чувствительный элемент26. Выделяющийся на его выходе сигнал поступаетна вход формирователя:4 импульсов скорости вращения, проходит открытый элемент 14 совпаденияи открывает цифровой измеритель 10скорости вращения,С приходом от формирователя 5 импульсов зажигания следующего сигнала, соответствующего моменту зажига 20 ния в следующем по порядку работыдвигателя цилиндре (в данном случаев пятом), он проходит открытый элемент 13 совпадения и поступает навход коммутатора 12 импульсов зажигания, Коммутатор выдает сигнал,который открывает второй цифровойизмеритель 11 угла опережения зажигания,В момент появления с выхода формирователя 3 импульсов верхней мерт 30вой точки следующего сигнала второйцифровой измеритель 11 угла опережения зажигания также закрывается.Описанный процесс работы устройства для определения угла опережениязажигания проходит аналогично и подругим цилиндрам двигателя в последовательности, определяемой порядкомего работы (для восьмицилиндровогодвигателя - в последовательности40 1-5-4-2-6-3-7-8) .По окончании цикла работы двигателя, равного двум оборотам коленчатого вала, импульсом с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвойточки закрывается последний цифровой измеритель 11 угла опережениязажигания, а импульсом с выхода фор"мирователя 4 импульсов скорости вращения закрывается цифровой измеритель 10 скорости вращения. При этомсигнал с выхода делителя 9 частотыимпульсов поступает на вход триггера8 и переводит его в исходное состояние, в результате чего элементы 13,и 14 совпадения закрываются, пре 55 дзтвращая дальнейшее прохождениечерез них импульсов с выхода формирователей 4 и 5. На этом цикл измерений заканчива ется.Нажатием соответствующих кнопокпоочередно соединяют пересчетныеустройства измерителей 10 и 11 сдешифратором, в результате чего их 65 состояние индицируется на цифровыхиндикаторах индицярующего устройства.Таким образом, по окончании двухоборотов коленчатого вала двигателяв течение которых происходит одинполный цикл его работы, на цифровыхизмерителях 11 фиксируются в соответствии с порядком работы двигателячисла импульсов времени, соответствующие промежуткам времени от моментовзажигания в соответствующих цилиндрах до моментов достижения поршнямиэтих же цилиндров верхних мертвых тоточек конца такта сжатия и пропорци.ональные углам опережения зажигания,а на цифровом измерителе 10 - числоимпульсов времени, соответствующеедлительности двух оборотов коленчатого вала двигателя и пропорциональное скорости вращения.Введение в предлагаемое устройство коммутатора импульсов зажигания,двух элементов совпадения, формирователя импульсов свечи зажигания,пусковой кнопки, а также выполнениеизмерителя угла опережения зажигания в виде блока цифровых измерите"лей и применение цифрового измерителя скорости вращения коленчатого вала, соединенных соответствующим образом между собой и с другими узлами устройства, позволяет за один .цикл работы двигателя произвестиизмерение в цифровом виде углов опефрежения зажигания во всех цилиндрахмногоцилиндрового двигателя с одновременным измерением скорости вращения коленчатого вала, которую можносчитать величиной постоянной. Этоприводит к уменьшению трудоемкостии повышению точности определенияугла опережения зажигания,Знание углов опережения .зажиганияв каждом цилиндре двигателя позволя.ет определить асинхрониэм чередования искр и бесперебойность искрообраэования, оказывающих существенноевлияние на эффективность работы сис"теьы зажигания.Кроме того, более точное определение угла опережения зажигания позволяет производить его более точную установку на двигателе и тем самымуменьшить расход топлива, увеличитьмощность двигателя и повысить производительность автомобиля.формула изобретенияУстройство для определения углаопережения зажигания в двигателях . 5 10 15 20 25 36 35 40 45 внутреннего сгорания, содержащеедатчики верхней мертвой точки искорости вращения коленчатого вала,формирователи импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, Формирователь импульсов зажигания, подключенный к клемме прерывателя-распределителя, триггеры, делительчастоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатого вала иугла опережения зажигания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и уменьшения трудоемкости определения углаопережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя,в него введены коммутатор импульсовзажигания, а измеритель угла опереЖения зажигания выполнен в виде блока цифровых измерителей, одни входыкоторых подключены к соответствующимвыходам коммутатора импульсов зажигания, а вторые - к выходу Формирователя импульсов датчика верхнеймертвой точки, два элемента совпадения, одын вход первого иэ них соединен с выходом формирователя импульсов зажигания, а выход подключен ккоммутатору импульсов зажигания,один вход второго элемента совпадения соединен с выходом формирователяимпульсов датчика скорости вращения,а выход - с делителем частоты импульсов, подключенным двумя своимивыходами к цифровому измерителю скорости вращения коленчатого вала,Формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен ксвече зажиганияа выход через пусковую кнопку соединен со входом первого,триггера, причем выход первоготриггера подключен к одному входувторого триггера, второй вход которого соединен с одним выходом делителячастоты импульсов, а выход - со вторыми входами обоих элементов совпадения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР и 544118, кл. Р 02 Р 17/00, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР789660 иг,1 оставитель Л,Колосковехред М.Рейвес Коррект к Редактор И.Николайч аз 9015/3 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, 608 Подписноевенного комитета СССРетений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5