Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания

1830828 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И Я Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04,12,79 (21) 2850737/18-2с присоединением заявки Лд -Ч К-,з Г 02 Р 5/О Государственный комитет,1 ата опубликования описания 15,02.82 53) УДК 621.43) Автор ВНУТРЕННЕГО СГОРЛН тся онн Изобретение относится к системам зажигания для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), работающих бсз самовоспламенения, и касается усовершенствования систем зажигания ДВС с электронным регулированием момента искрообразования.Известна электронная система зажигания для ДВС, содержащая последователь. но сосдиненныс блок выработки команд, блок вычисления, счетчик с подсединснным к нему датчиком метки, усилитель мошности, датчик скорости вращения коленчато. го вала ДВС, соединенный с блоком вычисления и счетчиком, и датчики параметров работы ДВС, например датчики температуры, нагрузки, положения дроссельной заслонки, подсоединенные к блоку вычислси и 51 111.Известное техническое решение обеспечивает реализацию сложных зависимостей угла опережения момента искрообразования от скорости вращения коленчатого вала ДВС путем введения дополнитсльной аппаратуры, однако это приводит к уменьшению надежности системы.Кроме того, известная система обладаст низким быстродействием при 2000 об/миц, так как поступающая информация о скорости вращения коленчатого вала ДВС устаревает, низкой эффективностью работы при 2небольших скоростях вращения коленчатого вала ДВС вследствие больших потерьэнергии в катушкс зажигания, и затруднено сс регулирование под индивидуальныс5 осоосццости серийного ДВС,Извсстна система управления моментомискрообразования с помощью цифровой памяти, содержащая память, два кодирую 1 цих устройства, устройство дополнитсльгв ьой интерполяции, два устройства матричной адрссацпп, накопитель, устройство подсчета угла зажигания, выходной каскад иобмотку, интсрполяцпонный генератор, устройство дополнительной адресации и дат 15 чик положения коленчатого вала 21.С сс помощью можно регулировать уголспережсния зажигания в функции скоростивращения коленчатого вала и нагрузки, однако только в статическом режиме работы,ро когда двигатель работает с постоянной скорэстью и нагрузкой. Для проведения динамических испытании двигателя необходимоподкл 1 очать эту систему к дорогостоящей,.нивсрсальпой ЭВМ, что даст возможность25 гыявпть дополцитсльныс изменения, необходимые для перехода между различнымирежимами.Наиболсс близкой к изобретению являс система зажигания для ДВС с элскт 30 р ым регулированием момента пскрооб 8308283разования, содержащая соединенные последовательно блок выработки команд, блок вычисления, счетчик с подсоединенным к нему датчиком метки, и усилитель мощности, датчик скорости вращения коленчатого вала ДВС, соединенный с блоком вычисления и счетчиком, датчики параметров работы ДВС, например датчики температуры охлаждающей жидкости, нагрузки, положения дроссельной заслонки ДВС и др., подсоединенные к блоку вычисления, блок определения параметров работы ДВС, выполненный в виде блока определения скоростного диапазона ДВС, вход которого подсоединен к датчику скорости вращения коленчатого вала ДВС, а выход - к первому входу блока выработки команд, генератор стабильной частоты, подсоединенный ко второму входу блока выработки команд, и блок задержки, подсоединенный к третьему входу Гглокгг вырабопки команд, причем выход счетчика такжс подсоединен к четвертому входу блока выработки команд, а второй выход блока выработки команд подсоединен ко входу блока задержки и в 1 орому входу усилителя мощности.Благодаря этому известная система зажигания для ДВС реализует оптимальные характеристики режимов работы двигателя по контролируемым параметрам, рассчитывая момент пскрообразования и момент начала накопления энергии в катушке зажигания. Система является гибкойможет быть использована для серийного двигателя, обеспечивая его оптимальную работу.Недостатком известной системы являетсч невозможность оперативного изменения зависимостей угла опережения зажигания от параметров работы двигателя, изменен е которых связано с эксплуатацией двигателя. В этом случае требуется определение измененных параметров работы двигателя и перепайка блока выработки команд, что невозможно осуществить даже на станциях технического обслукггванггя, так как требует сложной, дорогостоящей аппаратуры. обычно используемой на серийных заводах.Цель изобретения - повышение точности и оперативности настройки системьг.Поставленная цель достигается тем, что в систему зажигания для ДВС, содержашую соединенные последовательно блок выработки команд, блок вычисления, счетчик с подсоединенным к нему датчиком метки и усилитель мощности, блок определения ггараметров работы, датчики параметров работы, например датчики, скорости вращсния коленчатого вала, температуры охлаж дающей жидкости, нагрузки, положения дроссельной заслонки, подсоединенные к блокам вычисления и определения параметров работы, генератор стабильной частоты, подсоединенный к первому входу блока выработки команд, и блок задержки, подсоединенный ко второму входу блока 5 10 15 20 25 ЗО .Э 40 45 50 55 60 65 4выработки команд, причем выход счетчика подсоединен к третьему входу блока выработки команд, второй выход которого подсоединен ко входу блока задержки и второму входу усилителя мощности, введен блок оперативного запоминающего устройства, один вход которого подсоединен к выходу блока определения параметров работы, другой - к третьему выходу блока выработки команд, а выход - к четвертому входу блока выработки команд, блокправления подсоединен к третьему входу блока оперативного запоминающего устройства.Для четырсхцилиндрового ДВС система дополнительно содержит два счетчика и второй усилитель мощности, причем первый дополнительный счетчик имеет два входа, к которому подсоединен счетчик и датчик скорости вращения коленчатого вала ДВС, и выход, соединенный со входом дополнительного усилителя мощности, второй дополнителг гггггг счетчик имеет также два входа, к которым подсоединены блок выработки команд и датчик скорости вращения коленчатого вала ДВС, и выход, соединенный с другим входом дополнительного усилителя мощности.На фпг. 1 представлена блок-схема системы зажигания для ДВС; на фиг. 2 блок-схема системы, зажигания для четырехцплпндрового ДВС; на фиг. 3 - временная диаграмма работы системы.Система зажигания для ДВС содержит блок выработки команд 1, имеющий четыре входа, к которым подсоединены генератор 2 стабильной частоты, олок 3 оперативного запомпнагощсго устройства, счетчик 4 и блок задержки 5, п четыре выхода, первый пз которы., подсоединен к блоку 3, иго рой - ко входу блока 5 задержки и входу усплптсля мопгности 6, третий - ко входу блока 7 вычисления, а четвертый - ко входу блока 8 определения параметров работы, выход которого подсоединен ко второхг входу опона 3, блок управления 9, подсоединенный к третьему входу блока 3, датчик метки 1 О, сосдпнспньгй к счетчику 4, датчик 11 скорости врагггения коленчатого вала, датчик 12 температуры, датчик 13 нагрузки и датчик 14 положения дроссельной заслонки.Датчики 11 - 14 подсоединены каждый к блокам 7 и 8, а датчик 11, кроме того, - к счетчику 4,Подготовка системы к работе начинается с ввода в нес заданных характеристик, индивидуальных для каждого двигателя.Работает система следующим образом, Команда на усилитель мощности 6 о момснте пскрообразования поступает от блока выработки команд 1. Этот же сигнал поступает на вход блока выработки команд 1 через блок 5 задержки, после чего система приходит в исходное положение5для начала нового цикла расчета. Блок выработки команд 1, заданную точность работы которого обеспечивает генератор 2 стабильной частоты, после сигнала, поступившего от блока 5;задержки, формирует сигнал для блока 8 определения параметров работы, который по информации, непрерывно поступающей в него от датчика 11 скорости вращения коленчатого вала ДВС, да 1 чика 12 температуры охлаждающей жидкости, дат гика 13 нагрузки и датчика 14 положения дроссельной заслонки, определяет диапазоны параметров работы ДВС. и коды, соответствующие этим диапазонам, передает на вход блока 3, выбирая, тем самым, адреса ячеек блока 3 для воспроизведения записанной в них с помощью блока управления 9 информации, По сигналам с блока выработки команд 1 блок 3 воспроизводит н передаст эту информацию обратно в блок выработки команд 1, формирующий на своих выходах сигналы, длительности которых определяются зависимостями угла опережения момента нскрообразова ния от параметров рабогы ДВС.Информация о параметрах работы ДВС поступает в систему в виде частотных сигналов от всех датчиков.Например, пусть требуется реализовать линейную зависимость угла опережения зажигания (6) от угловой скорости Ь) 6 = Кге. Так как Э = гет, то т = К.Следовательно, угол опережения момента искрообразования будет равен числу импульсов с частотой 1 = , зафиксиро 2;тванных за время т, формируемое в данном случае блоком выработки команд 1, Лналогично реализуются зависимости угла опережения зажигания от других параметров ДВС.На фиг. 3 изображена временная диаграмма работы системы. После момента предыдущего искрообразования, обозначенного на фиг, 3 звездочкой (ф), блок 5 задержки формирует время задержки тз.Затем блок вычисления 7 с учетом истинных значений скорости, температуры, нагрузки и положения дроссельной заслонки, определяемых непрерывно датчиками 11 - 14 вырабатывает количество импульсов, соответствующих углу опережения момента искрообразования Хй и времени накопления энергии в катушке зажигания Х, Эту информацию блок 7 вычисления передает в счетчик 4, который отсчитывает импульсы, пропорциональные сумме углов Х 0 и 1 х 1, за время т хе и ть. После этого счетчик 4 прекращает счет до прихода сигнала с датчика метки, установленной в данном случае в нижней мертвой точке (НМТ), с приходом в счетчик 4 сигнала от датчика метки 10 счетчик 4 со скоростью, определяемой датчиком 11 скорости вращения коленчатого вала ДВС, продолжает счет им 6пульсов, пропорциональных углу (180 -Хй - Х) за время т 189 - 1 х 16 - 1 х 1 .Затем счетчик 4 передает сигнал на усилитель могцности 6 о начале накопления5 энергии в катушке зажигания в течениегремени т ,;.После накопления энергии в катушкезажигания блок выработки команд 1 передает на усилитель мощности 6 команду о10 моменте искрообразования, Этот же сигналчерез блок 5 задержки поступает на входблока выработки команд 1 для начала нового цикла расчета,Таким образом, система зажигания для15 ДВС реализует оптимальные характеристики режимов работы ДВС, индивидуальныедля каждого двигателя, что повышает точность настройки системы н обеспечиваетнаивысшую эффективность работы ДВС с20 наименьшим содержанием окиси углерода,окиси азота и углеводородов в отработавших газах,В процессе эксплуатации двигатели изменяется его скоростные, нагрузочные и25 регулировочные характеристики. Возникаетнеобходимость корректировки первоначальной заданной характеристики ДВС. Оперативная настройка системы, заключающаясяв изменении содержимого блока 3, в этом30 случае производится оператором с помощью переключателей, установленных наблоке управления 9, аналогично подготовкесистемы к работе, но без остановки двигателя.35 Работа системы по новым измененнымхарактеристикам начинается не позже, чемчерез один оборот коленчатого вала ДВСпосле подачи команды оператором.Система зажигания для четырехцилинд.40 рового ДВС (фиг, 2) содержит дополнительно счетчик 15, имеющий два входа, ккоторым подсоединены счетчик 4 и датчик11 скорости вращения коленчатого валаДВС. Выход счетчика 15 соединен со вхо 45 дом усилителя мощности 16. Счетчик 17имеет два входа, к которым подсоединеныблок выработки команд 1 и датчик 11 скорости вращения коленчатого вала ДВС.Выход счетчика 17 подсоединен к другому50 входу усилителя мощности 16. Рабочийцикл четырсхцнлнндрового ДВС происходит за два оборота коленчатого вала, поэтому на каждую половину его оборотадолжно произонтн искрообразованне в од 55 ном из цилиндров ДВС. С этой целью после окончания счета счетчика 4 сигнал сыо выхода поступает в усилитель мощности 6 н одновременно на вход счетчика 15.с приходом этого сигнала счетчик 15 начн 60 нает счет импульсов со скоростью, определяемой датчиком 11 скорости вращения коленчатого вала ДВС до количества, соответствующего углу поворота коленчатоговала ДВС на 180. После окончания счета65 счетчик 15 передает сигнал на усилитель7мощности 16 о начале накопления эцсрпш в катушке зажигания,Сигнал с вьГходи блока выработки команд 1, поступающих на вход усилителя мощности б, одновременно подается ца вход счетчика 17, с приходом этого сигнала счетчик 17 начинает счет импульсов со ско. ростью, определяемой датчиком 11 скорости вращения коленчатого вала ДВС до количества, соотвстствуюГцсго углу поворота коленчатого цала ДВС на 18 В. После окончания счета счетчик 17 передаст ца другой вход усцл 11 гс; 51 мОЦцости 16 кох аиду О моменте искрообразованця.Достижение высокой точности ц снижение, как минимум, на порядок, врсмснц настройки системы приводит к повышения эффективности эксплуатации двигателя путем оперативного снятия характеристик ДВС.Реализация сложных зависимостей момента искрообразовация от скорости, нагрузки, температуры, положения дроссельной заслонки и других параметров работы ДВС позволяет снизить расход топлива на 8 - 1 В% и уменьшить токсичность отр а бота вших газов.Предлагаемая система зажигания для ДВС та 1 жс мо 5 кст бьГть использована в заводских условиях в качестве инструмента для исследований процессов зажигания в ДВС, в частности, для определения оптимальных углов опережения зажигания в зависимости от параметров эксплуатации: скорости, цагрузкц, температуры и т. д.Формула изосретения1. Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая соедиценныс последовательно блок выработки команд, блок вычисления, счетчик с подсоединенным к нему датчиком метки, и усилитель мощности, блок определсГИГя па раметров работы, датчики параметров работы, например датчики скорости вращения коленчатого вала, температуры охлаждаГО- шей жидкости, нагрузки, положения дроссельной заслонки, подсоединенцыс к блокам вычисления и определения параметров работы, генератор стабильной частоты, подсоединенный к первому входу блока выработки команд,блок задержки, подсосди цсццый ко второму входу блока вырабопсикоманд, причем выход счетчика цодсосдццсц к трепему входу блока выработки команд, второй выход которого подсоединен ко входу блока задержки и второму О входу усилителя мощности, отличаюц,а я с я тем, что, с целью повышения точности и оперативности настройки, в нес цвсдсц блок оперативного запомццаюГцсго устройсва, один вход которого подсоединен 15 к выход блока определения параметровработы, другой вход - к третьему выходу блока выработки команд, а выход - к чстьертому входу блока выработки команд, блок управления подсоединен к третьему 20 ьходу блока оперативного запоминающегоустройства.2, Система цо п, 1, отл и ч и ю ща я с ятем, что для чстырехццлиндрового ДВС она дополнительно содержит два счетчика и 25 второй усилитель мощности, причем первыйдополнительный счетчик имеет два входа, к которым подсоединены счетчик и датчик скорости вращения коленчатого вала ДВС, и выход, соединенный со входом дополниЗ 0 тельного усилителя мощности, второй дог 1 олнительцый счстчик имеет также два входа, к которым подсоединены блок выработки команд и датчик скорости вращения коленчатого вала ДВС, и выход, соединенЗ 5 цый с другим входом дополнительного усилителя мощности. Источник информации,црцц 51 тыс во гцц 11 цис при экспертизе 40 1, Патснт ФРГ Л 2339755, кл. Г В 2 Р5/В 8, 1975,2. Роль сцсциилГцых электронных устройств, предназначенных для исследований 45 в Ооласти автомобильной электроники. Материалы слмцозиума по автомобильной элекрониис, Париж, 1978.3. Лвторскос свидетельство ГССРцо з 15 вкс ЛГ 2597731106, 28,В 3.78.830828 мегре емт Вм Составитель В. Седовохфельд Техред А, Камышиикова Корректор Т. Добровольская Подписное горская типография Упрполиграфиздата Мособлисполком Редактор И Заказ 1196 Изд, И 115 НИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш