CS199784B1 - Zapojení akčního členu pro řízení úhlu předstihu zážehu spalovacích motorů - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení akčního členu Dro řízení úhlu předstihu zážehu spalovacích motorů podle okamžitých podmínek.

Podle dosavadního stavu teohniky se řídí úhel předstihu zážehu spalovacích motorů pomocí odstředivého regulátoru, který je výrobcem nastaven na pevnou funkční závislost úhlu předstihu na otáčkách motoru. Tato závislost je pro každý typ motoru empiricky zjiSíována, Motor tedy pracuje jako soustava s otevřenou regulační smyčkou.

Během provozu se však může vyskytnout celý soubor vnějších vlivů, při kterých je toto nastavení nevyhovující a motor má menší výkon, větší procento exhalací a podobně. Jsou například tyto vlivy: nadmořská výška, vlhkost Vzduchu, různá kvalita paliva, ale i mechanický stav motoru.

Pro dodržení přísných podmínek úhlu předstihu motorů pracujících s ochuzenou směsí je možno použít podle vynálezu akčního členu umožňujícího adaptivní regulaci zážehu.

Podstatou vynálezu zapojení akčního členu pro řízení úhlu předstihu zážehu spalovacích motorů s impulsním snímačem polohy klikového hřídele je, že impulsní snímač motoru je připojen na vstup napěíového převodníku s výstupem připojeným na vstup oscilátoru, jehož výstup je spojen s generátorem schodovité funkce, na jehož výstupu je při199 784 íaa 7B4 pojen vetup komparátoru, jehož výetup jo spojen ao vstupem tvarovaoího obvodu, jehož výstup je připojen na logioký obvod, jehož výetup je připojen k zapalovací soustavě a jehož jeden vstup je připojen ne výstup napělováho převodníku přee komparátor e hyetereeí e jehož druhý vetup Je připojen k výstupu snímače impulsů. Výetup generátoru achodovitá funkoe je epojen ee vetupem napěťového převodníku a ee vetupem níekofrekvenčního filtru, jehož výetup je připojen ne první pevný kontakt přepínače a současně ne vetup funkčního převodníku, jehož výetup je připojen na druhý pevný kontakt přepíhače. Ne třetí pevný kontakt přepínače je připojen vetup generátoru řídioího napětí a pohyblivý kontakt je připojen na druhý vstup Komparátoru.

Akční člen předstihu eážehu epaloveoloh motorů umožňuje regulaci předstihu spalovaoího motoru tak, aby byl optimální eá jakýohkoli okamžitýoh.podmínek a to a velmi ryohlou odezvou, která je nutná eejmáne při ryohlám přidávání nebo ubírání plynu.

Akční člen eeatává ae součástek, která nejeou meohanioký namáhány, takže nepodléhá mechanickému opotřebení, čímž je zajištěna dlouhá životnost a bezporuchový ohod soustavy. Zapojení umožňuje snadné nastavení optimálníoh podmínek pro předstih zážehu epalovaoích motorů a tím snížení«potřeby paliva' a omezení škodlivých exhalací. '

Vynález je blíže objasněn na připojených výkreseoh, kde na obr. 1 je blokové sohéma zapojeni a na obr. 2 je příklad zapojení akčního členu podle vynálezu. <

Blokové zapojení sestává z napěťového převodníku 1, na jehož výstupu je napětí nepřímo úměrné frekvenci motoru. Napěťový převodník je nelineární impulsní obvod, na jehož výetupu je atejnoeměrné napětí a vysokou ryohlostí odezvy. Zpoždění informaoe je zde pouze o jeden impuls od impulsního enímače £ polohy klikového hřídele.

Komparátor a hyeterezí 2 aa při definovaných minimálních otáčkách překlápí a napětí na jeho výetupu přivedené do logiokého obvodu J odpojí dalěí čáeti akčního členu a impulsy procházejí přímo od impulsního snímače A na zapalovací soustavu B bez řízení předstihu. Při vyěěíoh otáčkách je tato cesta logickým obvodem g blokována. Výstupní napětí z převodníku A aa přivádí na oscilátor £, jehož frekvence je nepřímo úměrná výstupnímu napětí napěťového převodníku A· Výstupem z oscilátoru 4 jsou impulsy s konstantní amplitudou a šířkou. Tyto impulsy ae vedou jednak na nízkofrekvenční filtr £, na jehož výstupu je napětí úměrné okamžitým otáčkám motoru. Mimoto ae vedou impulsy z oscilátoru £ na generátor sohodovité funkce g, z jehož výstupu jde napětí na jeden vstup komparátoru 6 na jehož druhý vstup ee přivádí napětí z generátoru R řídicího napětí. V okamžiku rovnosti obou napětí srovnávaných v komparátoru 6 objeví se na výstupu komparátoru 6 impuls, který je přiveden do tvarovaolho obvodu χ. Jsou-li otáčky motoru větěí než volnoběžné, prooháaí tento impuls logickým obvodem J do zapalovací soustavy fi. Změnou velikosti řídioího napětí se mění úhel zážehu lineárně a zcela nezávisle na okamžitých otáčkách motoru. Generátor schodovité funkce 2 J® vybaven stabilizátorem napětí, který zajišťuje dlouhodobou stabilitu jeho amplitudy.

139 784

Je-li třeba řídit předstih zážehu jako funkci otáček motoru, je možno propojit výstup z nízkofrekvenčního filtru fa přepínačem 8 přepnutým do polohy a přímo s komparátorem 6.

Při požadavku jiné funkční závislosti se připojí nízkofrekvenční filtr fa přepínačem 8 v poloze b přes funkční převodník 10 na komparátor 6. V poloze c přepínače 8 je připojena napětí generátoru R přímo na vstup komparátoru 6.

Příklad skutečného zapojení akčního členu bez přepínače 8 a funkčního převodníku 10 je na obr. 2. Signály snímače impulsu A přivedené do napěťového převodníku i se dělí klopným obvodem 11. Využívá se i negovaného výstupu klopného obvodu 11. Invertory lg a 20 přepínají na vstupech integrátorů 14 a 1£ první úroveň nebo druhou úroveň* Je-li na vstupu integrátoru 14 první úroveň, je na integrátoru 15 druhá úroveň a naopak. Při první úrovni na v,st pu integrátoru 14 se na jeho výstupu stále lineárně zvyšuje napětí.

Při překlopení na druhou úroveň slouží integrátor 14 jako krátkodobé analogová paměť. Výsledná hodnota napětí naintegrovaná za dobu první úrovně je přímo úměrná době periody vstupního signálu. Invertory 17 a 21 slouží ke krátkodobému vynulování integrátoru 14.

vybitím integračních kondenzátorů. Na výstupu napěťového převodníku 1 je přepínací obvod, jehož invertory 18 a 19 přepínají na výstup vždy ten integrátor, který v daném okamžiku pracuje jako analogová paměť. Při skokové změně se výstupní napětí ustálí během dalšího impulsu.

Výstup napěťového převodníku 1 je spojen se vstupem komparátoru s hysterezí 2 vytvořeným ze zesilovače 22. Komparétorem 2 ae provádí přepínáni na konstantní předstih při volnoběžných otáčkách. Při otáčkách menších něž tato mez volnoběhu se objeví na vstupu hradla 12 logického obvodu fa první úroveň a na vstupu hradla 23 druhá úroveň Tím je otevřena cesta pro zapalovací impuls přes hradlo 12, sčítací hradlo 24 a invertor 25 přímo na zapalovací zařízení B

Zvýší-li ae otáčky nad stanovenou mez, komparátor 22 překlopí a na vstupu hradla 2fa je první úroveň. V tomto případě je přímá cesta pro zapalovací impuls ze snímače A na zapalovací zařízení B hradlovém a impuls je generován v další části obvodu a přivádí se z výstupu tvarovače 2 přes hradla 26. 23. 24. 25 na výstup logického obvodu J a vstup zapalovaoího zařízení B. '

Výstupní napětí napěťového převodníku 1. se dále přivádí na řízený oscilátor £ složený z operačních zesilovačů 27. 28, 29. 30 a hradel 31. 32. Výstupní napětí oscilátoru má tvar obdélníkových impulsů, jejichž opakovači frekvence je nepřímo úměrná přivedenému vstupnímu napětí. Výstupní impulsy ae přivádějí na monostabilní klopný obvod, složený z hradel 33. 34. Na výstupu hradla 34 jsou pravoúhlé impulsy s definovanou Šířkou a frekvencí f₈, která je násobkem zapalovacích impulsů. Tyto impulsy se přivádí jednak na integrátor 35 generátoru schodovitá funkce g, jednak na filtr fa, na jehož výstupu je napětí úměrná okamžitým otáčkám motoru.

199 784

Integrátor 35 se při každém impulsu vybíjí hradlem s otevřeným kolektorem 13. Výstupní napětí integrátoru 35 se přivádí na invertor £6. Dlouhodobá stabilita jeho amplitudy je zajištěna monolitickým stabilizátorem napětí 37« Výstupní napětí generátoru schodovité funkce £ se přivádí na komparátor 6 a operačním zesilovačem 38. Na invertující vstup tohoto komparátoru se přivádí řídicí napětí z výstupu generátoru řídicího napětí Jg. Při každém překlopení komparátoru 6 se spuští monostabilní obvod z hradel 39. 40 tvarovacího obvodu 2i který vytváří zapalovací impuls.

Akční Člen se může uplatnit zejména u zážehových motorů v automobilu, neboť zde je problém dokonalého spalování nejvíce sledován. Koncepce hybridního způsobu zpracování informace pro fázový posuv impulsu proti vstupním impulsům, měnícím svou frekvenci v širokém rozsahu, kdy část signálu je zpracována analogově a čáat číslicově, je velmi výhodná, zejména pro malou citlivost proti rušivým impulsům a pro velmi rychlou odezvu na rychlé změny frekvence motoru. Zapojení tohoto akčního členu je ovšem možno využít i v jiných odvětvích techniky, například při řízení tyristorů v některých speciálních střídačích. Lze jej použít pro přesné vzorkování periodických signálů s měnící se frekvenci, kde je zaručena přesnost v celém frekvenčním pásmu, což je vhodné například u lékařských přístrojů EKG, EKG a podobně. Nelineární převodník délky periody mezi impulsy na ss napětí podle vynálezu, který je součástí akčního členu, lze využít všude tam, kde chceme získat informaci o délce periody co nejrychleji. Zejména se dá využít u impulsních signálů a měnící se frekvencí, kdy klasické lineární filtry nedávají uspokojivé výsledky. Vzhledem k tomu, ža akční člen vlastně vytváří na jednom z výstupů signál s frekvenci impulsů, která je násobkem vstupní frekvence, lze toto zařízeni v jednodušších případech použit místo fázového závěsu tam, kde se vstupní frekvence mění ve velkém rozsahu a kdy jsou obvykle velké problémy se stabilitou smyčky fázového závěsu.

Claims (1)

1. Zapojeni akčního členu pro řízení úhlu předstihu zážehu spalovacích motorů obsahující impulsní snímač polohy klikového hřídele, vyznačující se tím, že impulsní snímač (A) je připojen na vstup napěťového převodníku (1) s výstupem připojeným na vstup oscilátoru (4), jehož výstup je spojen se vstupem generátoru schodovitá funkce (5), na jehož výstup je připojen vstup komparátoru (6), jehož výstup je spojen ee vstupem tvarovacího obvodu (7), jehož výstup je připojen na vstup logického obvodu (3), jehož výstup je připojen k za'pálovaoí soustavě (B) a jehož jeden vstup je připojen na výstup napěťového převodníku (1) přes komparátor s hyaterezí (2) a jehož druhý vatup je připojen k výstupu snímače impulsů (A), přičemž je současně generátor schodovité funkce (5) spojen se vstupem napěťového převodníku (1) a vstupem nízkofrekvenčního filtru (92 jehož výstup je připojen na první pevný kontakt (a) přepínače (8) a současně na vstup funkčního převodníku (10), jehož výstup je připojen na druhý pevný kontakt (b) přepínače (8), jehož třetí pevný kontakt (c) je připojen vstup generátoru řídicího napětí (R), přičemž pohyblivý kontakt přepínače (8) je připojen na vstup komparátoru (6).