Устройство для получения заданного закона изменения угла опережения зажигания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Г 02 Р 5/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 161080(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОГО ЗАКОНА ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и, в частности к системам зажигания для двигателя внутреннего сгорания. 5 Известны устройства для получения заданного закона изменения угла опережения зажигания, содержащие датчик измерения режима двигателя, глав- о ный 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 )1 1.Согласно этому устройству можно осуществить регулировку опережения зажигания в зависимости от числа оборотов и нагрузки на прогретом двигателе.Для снижения токсичности важен учет режимов работы двигателя, вчастности 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 холодирго хода.Целью изобретения является оптимизация зависимости угла опережения от частоты вращения двигателя.Поставленная цель достигается тем, что 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.Кодирующая матрица выполнена в 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 счетчикомначального числа выполнена н видецифрового коннертора, включающегодвоичный счетчик и генератор частот.Счетчик начального числа выполнен с воэможностью выполнения Функций двоичного счетчика цифровогоконвертора.Счетчик начального числа снабжендополнительным управляющим входомдля изменения направления отсчета.Генератор функций выполнен в виде цифрового генератора развертки, 1 Осодержащего генератор частот.На Фиг. 1 показана шайба с датчиками импульсон, на Фиг. 2 - углы,соответствующие повороту коленчатого вала двигателя, угол с( опережения зажигания, угол сравненияугол коррекции (, а также верхняямертвая точка О, точка 2, соответствующая воспламенении смеси в цилиндре двигателя; точка Ч произвольного положения коленчатого нала, наФиг. 3 - схема предпочтительноговарианта предлагаемого устройства;на Фиг. 4 - схема устройства с кодирующей матрицей; на фиг. 5 - частьсхемы устройства, на Фиг. б - граФик зависимости угла опережениячастоты вращения, реализуемый устройством на фиг. 5; на Фиг. 7 - график зависимости угла опережения отчастоты вращения, реализуемый схемойна Фиг, 8; на фиг. 8 - схема предлагаемого устройства, вариант; нафиг, 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. 4 ОДатчики 1 и 2 электрических импульсов установлены на шайбе 3, жестко укрепленной на коленчатом валудвигателя 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, взаимодействующих с датчиком 1, значительно меньше, чем зубьев диапазона4. Зубья диапазона 4 и датчик 4 предназначены для получения главныхимпульсов, а зубья диапазона 5 и датчик 1 - для получения импульсов 55управления работой счетчиков и определения фаз главных импульсов.Предлагаемое устройство, предпочтительный вариант (фиг.3), включаетглавный счетчик б, входы 7 и 8 которого соединены с датчиками 1 и 2электрических импульсов, входы 9-12с выходами 13-16 счетчика 17 начального числа, а выход - с накопителемэнергии (не показан) через матрицу 118 сравнения. Выход матрицы сравнения 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 б 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 Чо (Фиг.1).Поскольку матрица 18 сравнения запрограммиронана на определенное счетное состояние (главное число, равное числу импульсов от М 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 б от счетчика 17. Таким образом, импульс зажигания появится при повороте коленчатого вала двигателя на угол 9 -д(фиг,1), т.е, с опережением относительно верхней "мертвой" точки.Импульс зажигания, появляющийся на выходе 26, одновременно попадает через формиронатель 20 на вход 19 сброса счетчика 17 начального числа и на триггерный вход 21 генератора 22.Генератор 22 Функций образует выходной сигнал продолжительностью начинающийся при появлении на нходе 21 импульса. Продолжительность может быть изменена через вход 23 н зависимости от параметров двигателя о (например, от те пературы, давления на нпуске, температуры камеры сгорания 2После запуска генератора 22 вентиль 25 открыт в течение заданного времени с и счетчик 17 начального числа получил от датчика 2 числа импульсов, соответствующих этому времени. Поэтому, чем ныше частота вращения двигателя, тем больше число импульсов воспримет счетчик 17 и соответственно большее число импульсон будет им передано н счетчик б главного числа до того, как коленвал займет точку Ч, (фиг,1). Поэтому увеличение числа импульсон, воспринятых счетчиком 17 за время с, приведет к увеличению угла с(,опережения зажигания при увеличении частоты вращения двигателя, 77249335 В ряде случаев мохет оказаться необходимым изменить форму графика угла опережения зажигания по частоте вращения двигателя, например, при 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 может потребоваться постоянный угол опережения, не зависящий от частоты. Для установки нужного угла оперехения схему. устройства несколько изменяют (см.фиг.4).В устройство вводят кодирующую матрицу 27, имеющую ряд входов 28 15 (первых), 29-21 (вторых) и выход 32, соединенный с входом генератора 22 функций.Схема работает следующим образом.Через входы 29 вводится информа О ция о параметрах двигателя от датчиков измерений рехима двигателя (не показаны), например, о температуре, разрежении на входе, положении дроссельной заслонки и др р а через входы 28 - внутрисистемная информация.В зависимости от программирования кодирующей матрицы получают одну или несколько информаций, управляющих генератором 22 функций. ЗОКодирующая 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 соединен с выходом схемы"НЕ-И 34. Выход 35 схемы 33"НЕ-ИЛИсоединен с датчиком, дающим, напРимер, при полном газе 40 сигнал состояния "0".Н ИИнвертирующие входы схемы НЕ-И 34 соединены со входами 14 и 15 счетчика 17 начального числа, а неинвертирующие входы - со входами 13 и 16фиг4 . Выход 36 схемы 33"НЕ-ИЛИ" соединен со входом генератора 22 функций (фиг.4).Схема работает следующим образом.При определенном состоянии двигателя, например, при полном газе на входе 35 схемы НЕ-ИЛИ 33 появляется сигнал состояния "0", а на выходе 36 - положительный импульс в момент когда счетчик 17 устанавливается в состояние "9", что соответствует 55 двоичной комбинации "1001". Этот положительный импульс воздействует на времягенератора 22 в зависимости от схемы генератора в .сторону его увеличения или уменьшения. бОВ схеме на фиг. 3 генератор 22 функций устроен так, что положительный импульс уменьшает время до нуля и счетчик 17 начального числа не получает больше входных импуль сов, оставаясь в состоянии "9". Этим достигается переход графика фиг.б в, горизонтальную прямую при частоте вращения,цвигателя и,.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 (пунктир на фиг. б ).Мохно так воздействовать на время с генератора, что зависимость угла опережения от частоты 1 будет иметь вид, показанный на яиг.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 такхе вход 39, электрически связанный с формирователем 20.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 п образуется скачок от угла с к углу Д , После образования импульса зажигания блокирующая схема 38 приводится в начальное состояние через вход 39, к 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 блбкирующей 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 быть получено с помощью цифрового конвертора, схема которого и его подклю-. чение к системе показаны на фиг.9.Цифровой конвертор 40 (фиг.9) содержит генератор 41 частот, частота которого иЗменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, генератор 42 функций, дающий на своем выходе 43 импульс продолжительностью 5, если на триггерном входе 44 появляется импульс напряжения. В остальном генератор 42 функций соответствует генератору 22 функций, и продолжительность его импульса можетбыть изменена при помощи соответствующего сигнала на входе 45,Кроме того, цифровой конверторсодержит вентиль 46"НЕ-И," предназначенную для пропускания импульсов генератора частот к двоичному счетчику47 в течение времени, пока на входе48 схемы имеется сигнал. Число импульсов генератора 41 подсчитываетсясчетчиком 47 и передается на входысчетчика 17 начального числа. Необходимо отметить, что триггерный импульс на входе 44, генератора 42,так же как и импульс на входе 49счетчика 47, должен быть таким, чтобы процесс отсчета в счетчике 47 былзакончен до появления команды сброса 15на входе 19 счетчика 17 начальногочисла. Таким образом, при помощипредварительной схемы оказываетсявозможным изменять характеристикуопережениязахигания в зависимости 2 Оот параметров двигателя.Кроме того, в зависимости от выходного числа счетчика 47 можно перепрограммировать и матрицу сравнения.Схема на фиг.9 может быть упрощена(см.фиг.10). В упрощении отсутствует счетчик цифрового конвертора, аего функции выполняет одновременносчетчик начального числа.В схеме на фиг.10 выходной импульсформирователя 20 подается, в отличиеот схемы на фиг.9, не на триггерныйвход 21 генератора 22, а на вход ге, нератора 42 функций, импульсы которого, в свЬю очередь, подаются на вход21 генератора 22 функций, При появлении импульса формирователя 20 счетчик 17 устанавливается в исходноеположение и одновременно запускается генератор 42 так, что на его выходе 4 образуется импульс продолжи Отельностью 51. Этот импульс открывает вентиль 46 через вход 48, и импульсы генератора 42 функций попадают через счетный вход 50 в счетчик17 начального числа. Генератор 41 . 45частот управляется через вход 51 взависимости от параметров двигателя. Если применить дополнительное,изображенное пунктиром на фиг.10, соединение между выходом 43 и входом52 счетчика 17, то последний в период действия импульса длительностью 5 х начнет отсчет в обратном направлении,55В общем случае счетчик 17 достигает к концу импульса 5 заданного(полокительного и отрицательногозначения, зависящего от продолжительности 5 и частоты генератора41частот, а также от направления отсче- фота счетчика начального числа.Задний фронт импульса 51 запускаетгенератор 22 и начинается процессподсчета импульсов датчика 2 счетчиком 17 начального числа. 65 В отношении схемы на фиг.З и ее модификацией необходимо отметить,что имеется возможность подачи управляющего импульса 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 задержки. 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 углафиг.1 от частоты вращения. Если в схеме имеется элемент задержки, то график зависимости угла коррекции 1 фиг.1 от ча "тоты 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 .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 содержитгенератор 57 частот, выход 58 которого подключен к входу схемы 59 НЕ-И. Другой вход 60 схемы НЕ-И соединен с выходом 61 триггер- ного реле 62, Выход схемы НЕ-И 59 соединен с входом 63 счетчика 64, а выход 65 последнего соединен со входом сброса триггерного К 5 реле 62.Схема работает следующим образом.При появлении команды на входе 61 реле 62 образуется состояние "1" так, что счетчик 64 отсчитывает через свой счетный вход 63 импульсы от генератора 57. По достижении счетчиком 64 заданного счетного значения на его выходе появляется импульс, одаваемый на вход сброса триггерного реле 62.Триггерное реле опрокидывается в состояние покоя, и на выходе 61 появляется состояние "0", Вследствие этого режима на выходе 24 появляется импульс, продолжительностько 772493 10торого 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 одними и теми же входными величинами, Вследствие цифрового режима, устрой- ство 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 числа.Поскольку импульсы, управляемые, например, генератором функций 22, за.висят от режима двигателя, то эти импульсы можно испольэовать и для других процессов управления двигателем или приводимым им устройством.Формула изобретения1. Устройство для получения заданного 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 внутреннего сгорания, и с выходами счетчика начального числа, а выход - с накопителем энергии, схему управления счетчиком начального числа, содержащую генератор функций и выполненную с возмохностью изменения величины начального числа, по меньшей мере, одной счетной операцией, и логические схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения двигателя,скема управления счетчиком начального числа содержит кодирующую матрицу,входы которой соединены с выходамисчетчика начального числа, а выход -со входом коррекции счетчика начального числа или входом генераторафункций.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что кодирующаяматрица выполнена в виде многократной схемы НЕ-И, инвертирующие и неинвертирующие входы которой соединены со счетными выходами счетчика начального числа, а выход - со входомсхемы НЕ-ИЛИ, соединенной, по меньшей мере, одним входом с датчиком15 измерения режима двигателя и выходом - с генератором функций.3, Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что выходкодирующей матрицы соединен со вхо 20 дом коррекции счетчика начальногочисла через логическую блокирующуюсхему,4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что схема управления счетчиком начального числа вы 25полнена в виде цифрового конвертора,включающего двоичный счетчик и генератор частот.5. Устройство по пп.1 и 4, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что счетчикначального числа выполнен с возможностью выполнения функций двоичногосчетчика цифрового конвертора.6. Устройство по п.5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что счетчик начального числа снабжен дополнительным управляющим входом для изменениянаправления отсчета.7. Устройство по одному из пп.1-, 6,о т л и ч а ю ц е е с я тем, что ге 40 нератор функций выполнен в виде цифрового генератора развертки, включающего генератор частот.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 2010999,кл. 46 к 3/00, опублик. 1971 (прототип).772493,Фиг.1 Составитель А.СтаростинТехред М,Петко Корректор Л.Иван Тираж 608ИПИ Росударственного комитета Со делам иэобретений и открытийМосква, )К, Раушская наб., д акаэ 6745/ В