Устройство управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 0122 48 5/20 Р 02 Р 5 08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ ОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТИИУ 15 Куча евски Н оллер зажилых внешних 1981, У 20 к тя ика 5209,83.(54) УСТРОЙСТВО ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГ РЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Устройство РАВЛЕНИЯ УГЛОМИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТ носится к области троники и позволя омобильной э Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Джилберг Д. иАвтомобильный СИОПгания, работающийусловиях. - Злектрс. 77-81.Патент США У 43кл. Р 02 Р 5/04, 1 ет расширить диапазон формируемыххарактеристик управления моментомзажигания, Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, блокпостоянной памяти, сумматор, регистраккумулятор, счетчик опорного интервала, управляемый делитель частоты,счетчик повторений, блок управленияклапаном экономайзера принудительного холостого хода двигателя, буферный регистр, счетчик угла опережениязажигания, счетчик адреса, генераторопорных импульсов, блок управленияи элемент ИЛИ. Зависимость угла опережения зажигания от числа оборотовдвигателя хранится в блоке постоянной памяти и определяется типом используемого двигателя,3 з,п.ф, 6 ил.Изобретение относится к автомобильной электронике и может быть использовано, в частности, для обеспечения автоматического управлениямоментом .зажигания в электронных си 5стемах зажигания двигателей внутреннего сгорания.Целью изобретения является расширение диапазона формируемых характеристик управления моментом зажигания.На Фиг.1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства; нафиг.2 - вариант конструкции блокауправления при его аппаратной деализации; на фиг,З - конструкция .блокауправления клапаном экономайзерапринудительного холостого хода двигателя; на фиг,4 - форматы слов управления; на Фиг.5 - пример характеристики управления углом опережениязажигания в зависимости от частотывращения коленчатого вала двигателя;на фиг,6 - временные диаграммы работы блока управления.Устройство содержит (Фиг.1) аналого-цифровой преобразователь 1,блок 2постоянной. памяти, сумматор 3, регистр-аккумулятор 4, счетчик 5 опорного интервала, управляемый делитель 6 частоты, счетчик 7 повторений,30блок 8 управления клапаном экономайзера принудительного холостого ходадвигателя, буферный регистр 9, счетчик 10 угла опережения зажигания,счетчик 11 адреса, генератор 12 опор-ных импульсов, блок 13 управления,элементИЛИ 14,Блок 8 (Фиг.З) содержит дешифратор, выполненный на элементах И 15и 16, триггер 17 управления, триггер 18 режима.40Блок 13 (фиг.2) содержит семьтриггеров 19-25, пять элементовИ-НЕ 26-30, два элемента И 31 и 32,элемент НЕ 33, элемент ИЛИ 34, генератор 35 логической единицы.45В устройстве использован страничный метод адресации блока 2 постоянно 9 памяти, а адресом страницы. является код, формируемый на выходаханалого-циФрового преобразователя 1.50В пределах страницы, эа исключениемнулевой и первой ячеек, кодируетсяхарактеристика управления моментомзажигания в зависимости от скоростивращения коленчатого вала двигателя. 55В устройстве используется восьмиразрядный блок 2, однако разрядностьможет быть и другой. В нулевой ячейке страницы хранится код длительности опорного интервала, а в первойячейке - код начального угла опережения зажигания, т,е, угла,соответствующего нулевой скорости вращенияколенчатого вала двигателя,Характеристика управления моментомзажигания в зависимости от скоростивращения вала двигателя, представляетсобой кусочно-линейную функцию (Фиг,5,ломаная линия).С целью сокращения разрядностиблока. 2 каждый линейный участок характеристики управления кодируетсядвумя словами, Форматы данных длякаждого слова приведены на фиг.4,Первое слово содержит четырехразрядный код числа повторений и двухразрядный код управления экономайзеромпринудительного холостого хода.Второе слово содержит двухразрядный кодугла приращения зажигания.Принцип, используемый для вычисления угла опережения зажигания, заключается в следующем. Количествоугловых импульсов, поступивших в течение опорного интервала, прямо пропорционально скорости вращения коленчатого вала двигателя,. Появлениекаждого углового импульса в течениеопорного интервала соответствуетприращению скорости вращения на постоянную величину. Величина приращения скорости вращения зависит отлдлительности опорного интервалаи от количества угловых импульсов г,формируемых за один оборот вала двигателя, и может быть рассчитана поформуле60 10бп ="- ---ггце ., - длительность опорного ин-тервала (мкс).Кроме того, появление каждого углового импульса соответствует повороту коленчатого вала двигателя наугол, равный 360/г,Угол опережения зажигания в этомслучае удобно задавать числом угловых импульсов. Учитывая это, характеристику управления моментом зажигания в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя впределах каждого линейного участкаможно задать таким образом, чтобыприращению скорости, выраженному целым числом угловых импульсов, соответствовало приращение угла,опереже 1226482ния зажигания, также выраженное целым числом угловых импульсов, Например, приращение скорости, выраженное тремя угловыми импульсами, соответствует приращение угла опережения зажигания, выраженное одним угловым импульсом, или это будет означать, что на каждые три угловых импульса, поступивших в течение опорного интервала, необходимо увеличить угол опережения зажигания на один дискрет, соответствующий появлению одного углового импульса.В устройстве на входы второго операнда сумматора 3 поступает из блока 2 код приращения угла опережения зажигания. Делитель 6 программируется так, чтобы через определенное число угловых импульсов, поступающих в течение опорного интервала, производить суммирование (вычитание) приращения угла опережения зажигания, а счетчик 7 повторений подсчитывает, сколько суммирований заданного приращения необходимо выполнить на данном линейном участке характеристики управления, После переполнения счетчика 7 повторений из блока 2 выбираются новые данные, характеризующие следующий линейный участок. Вычисление продолжается до тех пор, пока не окончится опорный интервал,Устройство работает следующим образом.После подачи напряжения питания и сигнала начальной установки запускается генератор 12 опорных импульсов и блок 13 управления по переднему фронту формирует сигнал сброса счетчика 11 адреса и сигнал "Старт" аналого-цифрового преобразователя 1, Из ячейки памяти блоха 2 с нулевым адресом, как указывалось вьппе, считывается код длительности опорного интервала, который по магистрали данных поступает на программные входы счетчика 5. По заданному фронту тактового импульса блок 13 управления формирует сигнал занесения инФормации в счетчик 5 и сигнал инкрементации счетчика 11 адреса на единицу. По сигналу "Старт" аналого-цифровой преобразователь начинает преобразование и формирует сигнал низкого уровня, указывающий, что аналого-цифровой преобразователь находится в состоянии преобразования, который поступает на вход признака окончания преобразования блока 13.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Блок 13 управления переходит в режим ожидания конца преобразования,Когда аналого-цифровой преобразователь 1 закончит преобразование, на его выходах формируется код, являющийся адресом страницы блока 2, и аналого-цифровой преобразователь 1 снимает сигнал, указывающий на режим преобразования. Блок 13 управления,получив от аналого-цифрового преобразователя 1 сигнал окончания преобРазования, по первому тактовому импульсу формирует сигнал занесенияинформации в регистр-аккумулятор 4 сего информационных входов второй группы, на которых в это время находится код начального угла опережения зажигания, считываемый иэ блока 2 и инкрементирует счетчик 11 адреса, Изблока 2 на магистраль данных считывается первое слово (фиг.4) характеристики управления моментом зажигания, содержащее код числа повторений и код управления экономайзером принудительного холостого хода двигателя. По второму тактовому импульсублок 13 управления формирует сигнал занесения информации в счетчик 7 повторений и в блок 8 управления клапаном экономайэером принудительного холостого хода и инкрементирует счетчик 11 адреса,Теперь иэ блока 2 считываетсявторое .слово характеристики управления моментом зажигания, два младшихразряда которого, содержащие код приращения угла опережения зажигания,поступают на входы второго операндасумматора 3 (на оставшиеся старшиеразряды подается код, равный нулю),а на вход сумматора 3, управляющийсложением и вычитанием, поступаетзнаковый разряд, На программные входы делителя 6 поступает код делителя.В этом состоянии устройство ожидает появления первого углового импульса, .которые формируются датчиком при вращении коленчатого валадвигателя стартером в режиме запуска или при работе двигателя. Получив на входе угловой импульс,блок 13 управления формирует сигнал, разрешающий работу счетчика 5 и делителя 6.Счетчик 5 начинает формировать опорный интервал, а делитель 6 нацинает счет угловых импульсовПосле подсчета заданного числа импульсов делитель 6 .формирует на своем выхо 1226482де импульс занесения информации в регистр-аккумулятор 4 с его информационных входов второй группы и в регистре-аккумуляторе 4 запоминается код, равный сумме (или разности) 5 содержимого аккумулятора 4 и кода приращения, Кроме того, импульс с выхода делителя б поступает на счетный вход счетчика повторений.Операция деления частоты угловых импульсов и суммирования (вычитания) продолжается до тех пор, пока не произойдет переполнение счетчика 7 повторений. Сигнал с выхода переполнения счетчика 7 повторений поступает на третий вход блока 13 управления, которое инкрементирует счетчик 11 адреса. Далее, эа два такта иэ постоянного запоминающего устройства 2 выбираются два слова. В счетчик 7 повторений и блок 8 управления клапаном экономайэера принудительного холостого хода заносится новая информация иэ первого слова,а на два младших разряда второй груп 25пы входов и управляющий вход суммато" ра 3 и на программные входы делителя 6 с выхОдов блока 2 также поступает новая информация, содержащаяся во втором слове.30Процесс деления частоты угловых импульсов и суммирования приращения угла опережения зажигания повторяется, как было описано выше, но уже для следующего линейного участка харак теристики управления с другим наклоном. После переполнения счетчика 7 повторений снова выбираются иэ блока 2 два слова данных, описывающих следующий линейный участок характе ристики управления, и вычисления продолжается. Это повторяется до тех пор, пока не кончится опорный интервал. В этом случае на выходе переполнения счетчика 5 формируется им пульс, который поступает на вход занесения информации в буферный регистр 9, на вход занесения информации в триггер 17 управления блока 8 и четвертый вход блока 13 управления,50 При этом по переднему фронту импульса информация с выходов регистра-аккумулятора 4 записывается в буферный регистр 9, в блоке 8 информация с, выхода триггера 18 режима записы вается в выходной триггер, а блок 13 управления формирует сигнал "Старт" для аналого-цифрового преобразователя 1, сигнал установки в нуль счетчика 11 адреса. По заднему фронтуимпульса блок 13 управления Формирует сигнал занесения информации всчетчик 5 и далее весь процесс вычислений повторяется так, как былоописано выше, Вычисление угла опережения зажигания производится независимо от фазового положения двигателя циклически, а результат вычисленийзапоминается в буферном регистре 9,Информация с выходов буферногорегистра 9 заносится в счетчик 10угла опережения зажигания посредством синхроимпульса позиции двигателя, поступающего на его вход занесе"ния информации, счетчик 10 угла опережения зажигания считает угловыеимпульсы, поступающие на его счетныйвход. Счет начинается после появления синхроимпульса позиции двигателяи продолжается до сравнения кода всчетчике с заданным числом, Величинаэтого числа зависит от количестваугловых импульсов, формируемых междудвумя соседними синхроимпульсами позиции коленчатого вала двигателя, и,равна ему.Перед началом счета в счетчик 10заносится код угла опережения зажигания, импульс, определяющий моментискрообразования, формируется с за"данным опережением по отношению кследующему синхроимпульсу позиции1коленчатого вала двигателя,В устройстве для упрощения схемыразрядность счетчика выбрана такой,чтобы максимальное число, котороеон может подсчитывать до переполнения было больше числа угловых импульсов, появляющихся между синхроимпульсами позиции двигателя; В этомслучае разность между этими числамиучитывается путем суммирования ее кначальному углу опережения зажигания,который кодируется в первой ячейкекаждой страницы памяти.По сравнению с известным устройством процесс вычисления угла оцережения зажигания не зависит от частотыколенчатого вала двигателя и формируемые характеристики управления моментом зажигания охватывают весьдиапаэон скоростей вращения коленчатоговала двигателя. Это позволяет реализовать оптимальные пусковые характеристики двигателя, обеспечивающиелегкий и надежный его запуск, что26482 8 510 угла опережения зажигания от скорос 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ти вращения и нагрузки двигателя, а также позволяет учитывать другие параметры двигателя путем введения коррекции угла опережения зажигания в зависимости от этих параметров.Возможность программирования характеристик управления в широких пределах позволяет использовать процессор для управления моментом зажигания на двигателях различного типа, имеющих принципиально отличные характеристики управления. Формула изобретения 1,Устройство управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее блок постоянной памяти, сумматор, регистр" аккумулятор, буферный регистр, аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, счетчик опорного интервала, счетчик повторений, блок управления, генератор опорных импульсов, вход аналого-цифрового преобразователя является входом параметра режима работы двигателя устройства, адресные входы первой и второй групп блока постоянной памяти подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя и к выходам счетчика адреса соответственно, выход генератора опорных импульсов подключен к счетному входу счетчика опорного ;.нтервала, выход сумматора подключен кинформационным вх-дам первой группы регистра-аккумулятора, выход которого подключен к входу первого операн" да сумматора, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью расширения диапазона формируемых характеристик управления моментом зажигания, в него введены счетчик угла опережения зажигания и управляемый делитель частоты, выходы блока постоянной памяти подключены к входам второго операнда сумматора, к информационным входам второй группы регистра-аккумулятора, к информационным входам управляемого делителя частоты и счетчика повторений, выход регистра-аккумулятора подключен к информационному входу буферного регистра, выход которого подключен к информационному входу счетчика угла опережения зажигания, выход которого является выходом управления углом опережения зажигания устройства, первый вход синхронизации блока управления20 является входом угловых импульсовустройства и соединен со счетным входом счетчика угла опережения зажигания и входом частоты управляемогоделителя частоты, второй вход синхронизации подключен к выходу генератора опорных импульсов, первый и,второй входы признаков переполненияблока управления подключены к выходам переполнения счетчика повторенийи счетчика опорн го интервала соответственно, вход признака окончанияпреобразования - к выходу окончанияпреобразования аналого-цифровогопреобразователя, выход начальной установки блока управления являетсяодноименным входом устройства, первый выход блока управления подключенк входам разрешения счетчика опорного интервала и управляемого делителячастоты, со второго по шестой выходы - соответственно к входу запускааналого-цифрового преобразователя,к входу занесения информации счетчика опорного интервала, к счетномувходу счетчика адреса, к входу занесения информации по информационнымвходам первой группы регистра-аккумулятора и к входу занесения информации счетчика повторений, седьмой выход - к входам сброса счетчика адреса и управляемого делителя частоты,выход переполнения счетчика опорногоинтервала подключен к входу занесе-.ния информации буферного регистравыход управляемого делителя частотыподключен к счетному входу счетчикаповторений, и к входу занесения информации по информационным входамвторой группы регистра-аккумулятора,вход занесения информации счетчикаугла опережения зажигания является входом синхроимпульса позиции двигателя устройства.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюунификации устройства для различныхтипов двигателей за счет программируемого изменения опорного интервала,информационный вход счетчика опорного интервала подключен к выходу блокапостоянной памяти,3. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения экономичности работы двигателя, в него введен блок управления"клапаном экономайзера принудительногохолостого хода двигателя, содержащийдешифратор, триггер режима и триггеруправления, выход которого являетсявыходом блока и выходом управленияклапаном экономайзера, информационныйвход дешифратора подключен к выходублока постоянной памяти, а вход стробирования - к шестому выходу блокауправления, первый и второй выходы,цешифратора подключены к входам установки и сброса триггера режима соответственно, выход которого подключенк информационному входу триггера управления, вход синхронизации которого подключен к выходу переполнениясчетчика опорного интервала.4, Устройство по п.1, о т л и ч а-.ю щ е е с я тем, что, с целью говышения точности работы устройства засчет коррекции угла опережения зажигания в зависимости от параметров нагрузки двигателя, в него введен элемент ИЛИ, первый и второй входы которого являются входами угловых и корректирующих импульсов устройства, авыход подключен к счетному входу счетчика угла опережения зажигания./ Тираж 671 ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс тет я на оизводственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул. Проектная, 4