CS206474B1 - Elektronické řízení předstihu zážehových spalovacích motorů - Google Patents

Description

(54) Elektronické řízení předstihu zážehových spalovacích motorů

Vynález se týká elektronického řízení předstihu zážehových spalovacích motorů, s možností automatického hledání optimálního předstihu.

Dosud se používá k tomuto účelu především mechanický odstředivý regulátor, nebo jeho elektromechanická náhrada, což má zásadní nevýhodu v tom, že předstihová charakteristika je jen hrubou aproximací optimální charakteristiky, během provozu do ní prakticky nelze zasahovat, takže není respektováno stárnutí motoru, individuální seřízení je dosti pracné a každý typ motoru vyžaduje svůj typ regulátoru.

Dále jsou pro řízení vyvíjeny elektronické systémy. Nejpropracovanější se zdá být mikroprocesorový systém - jinak systém s otevřenou smyčkou, který je zvláště výhodný, je-li problém řešen komplexně, tj. včetně dávkování a vstřiku paliva.

Další známé zařízení k tomuto účelu je poměrně jednoduché, ale dovoluje měnit pouze strmost a posun přímkové předstihové charakteristiky.

Nevýhody dosud známých zařízení odstraňuje elektronické řízení předstihu zážehových spalovacích motorů s automatickým vyhledáváním optimálního bodu zážehu podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává ze snímače polohy připojeného na tvarovač,-jenž je propojen s čítačem a přes adaptační obvod je připojen k řídicímu obvodu a dále přes otáčkoměr k tvarovacímu obvodu charakteristiky. Tvarovací obvod charakteristiky je přes řídicí obvod á oscilátor spojen s čítačem, jehož výstup je přiveden najeden vstup komparátoru úrovně a druhý vstup koihparátu úrovně je spojen s tvarovacím obvodem charakteristiky. y _s .

Podle-vynálezu;je výhodné, jestliže adaptační qbvpd ^sj|yá'z vrátkovaného klíče, na jehož jeden vstup je připojen zdroj régúlačriíhóYroku a na druhý vstúp ji připojen obvod rozpoznání stavu.

Tento,systém, řešený jako adaptační regulátor, tj; s uzavřenou smyčkou, dovoluje poměrně jednoduchým způsobem nástaýiť předstihovou charakteristiku ve tvaru' několika lomných přímek, například čtyř do blízkosti tzv. optimální charakteristiky, podle níž se řídí předstih motorů v počáteční fázi. Dojde-li k ustálení otáček, t. j. úhlový rozdíl dvou po sobě jdoucích otáček je menší než 0,1°, regulátor začne hledat výhodnější bod zážehu. Za nejvýhodriější je považován takový předstih, při němž při daném stavu motoru, tj. množství «*.Γ · • 2

......... ..... .....206474 paliva a zátěži jsou dosahovány maximální otáčky. Po nalezení takového bodu je předstih udržován v jeho okolí v rozmezí jednoho regulačního kroku. Při změně vnějších podmínek se předstih pohybuje v závislosti na otáčkách z předešlého bodu zhruba po rovnoběžce s pevně modelovanou charakteristikou tak .dlouho, až dojde opět k ustálení otáček, kdy adaptační systém znovu vyhledá optimální bod. Pokud je. změna vnějších podmínek dostatečně pomalá, stačí adaptační systém tyto změny sledovat a přechod z jednoho stavu do druhého se děje prakticky po optimální charakteristice._ _ - __

Výhodou řešení podle vynálezu je použití pouze jednoho snímače polohy klikového hřídele, díky elektronickému dělení půlotáčky je dosažena vyšší rozlišovací schopnost řádu 0,ί^ώ. Existuje zde jednoduchá možnost nastavení složitě lomené charakteristiky a především výhoda plýňóucTž^-adaptačního syštéňau, který by měl respektovat všechny ostatní vnější vlivy jako teplota nasávané směsi, podtlaky sání resp. zatížem motoru, stav jeho opotřebovanosti a konec konců i zastoupení diagnostického zařízení, neboť při poškození například jednoho válce nebo svíčky a podobně, by mělo dojít k rozkmitání regulační smyčky, což může být vhodně návěštěno. Podobně lze vyvést informaci o vzdálenosti optimálního bodu od příslušné pevné charakteristiky a tím nepřímo zjišťovat stáří motoru a podobně.

Vynález a jeho výhody jsou blíže objasněny na příkladu provedení pomocí připojeného výkresu, na němž je znázorněno blokové ,schéma zapojení.

Snímač 1 polohy je připojen na tvarovač 2, jenž je jednak propojen s čítačem 3, jednak přes adaptační obvod 12 je připojen k řídicímu obvodu 6 a dále přes otáčkoměr 8 k tvarovacímu obvodu 7 charakteristiky. Tvarovací obvod 7 charakteristiky je přes řídicí obvod 6 a oscilátor 5 spojen s čítačem 3, jehož výstup je přiveden najeden vstup komparátoru 4 úrovně. Druhý vstup komparátoru 4 úrovně je napojen na tvarovací obvod 7 charakteristiky.

Otáčka klikového hřídele typického čtyřválcového motoru je snímačem 1 polohy rozdělena na dvě a dvě přibližně stejné části, z nichž každé je tvarovačem 2 přisuzován stav Ó, 1. Tvarovač 2 ovládá směr* čítání hodinového oscilátoru 5 v čítači 3. Během jedné čtvrtperíody dodává oscilátor 5 frekvenci f₀, v druhé čtvrtperiodě je odčítána frekvence Řídicí obvod 6 způsobí, že frekvence j\ je úměrná okamžitým otáčkám motoru. Dojde-li k odečtení na hodnotu D — obecně nenulovou, komparátor 4 úrovně vyšle povel pro zapalovací impuls.

Tedy, označíme-li T periodu, P časový předstih, D komparační úroveň, je zřejmé, že platí:

odkud vyjádříme-li P v úhlových stupních podle dostaneme kde N = 1/T jsou otáčky motoru.

P = 180 y [°]

-K^+4sK) ^[o]

Z posledního vztahu vyplývá, že vhodnou volbou D a lze realizovat úhlový předstih jako lineární funkci otáček N s volitelnou strmostí i posunem. Přestavení těchto konstant je realizováno obvodem 7 charakteristiky, který je ovládán otáčkoměrem 8, a děje se tak změnou j\ přes řídicí obvod 6 a paralelně změnou komparační úrovně D.

• Dále se na výsledném předstihu podílí adaptační obvod 12. Sestává z obvodu 9 rozpoznání stavu, zdroje 10 regulačního kroku a vrátkovaného klíče 11. Na výstup tvarovače 2 je připojen obvod 9 rozpoznání stavu/ který interval ±0,1° považuje za ustálený stav. Je-li současný stav považován za ustálený, propojí se vrátkovaný klíč 11 na zdroj 10 regulačního kroku, který má buď kladnou nebo zápornou polaritu.

Je-li odpověď motoru akcelerace, je tato polarita ponechána a dojde k převzorkování dalšího kroku. Je-li naopak odpověď motoru deceíerace, je následujícímu regulačnímu kroku invertována polarita. Jsou-li jako odpověď dvě deceíerace zá sebou, usoudí vrátkovaný klíč 11, že jde o vnější zásah a další vzorkování přeruší. Průběh předstihu se dále může pohybovat po přibližné rovnoběžce se zadanou předstihovou charakteristikou. Další testování může proběhnout až po novém dosažení ustáleného stavu. Testovací kroky jsou zaváděny do řídicího obvodu 6 oscilátoru 5 a ovlivňují trvale frekvenci ____ 206474

Jednotlivé obvody je možné realizovat v čistě analogové formě, jakož i s výhodou u některých, například čítače 3, obvodu 9 rozpoznání stavu, otáčkoměru 8 a tvarovacího obvodu Ί charakteristiky, využít číslicové obvody. Naopak v analogové verzi je výhodnější řešit oscilátor 5, například jako. emitorově vázaný s velkou dynamikou řízení.

Navrhované řešení dává možnost konstrukce zcela univerzálního modulu regulátoru, který ve spojení s vhodným elektronickým zapalováním značně zdokonaluje zapalovací soustavu, což by mělo vést k minimálně 10% úspoře paliva a k snížení obsahu škodlivin ve výfukových plynech.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Elektronické řízení předstihu zážehových spalovacích motorů s automatickým vyhledáváním optimálního bodu zážehu, vyznačující se tím, že sestává ze snímače (l) polohy připojeného na tvarovač (2), jenž je propojen s čítačem (3) přes adaptační obvod (12) je připojen k řídicímu obvodu (6) a dále přes otáčkoměr (8) k tvarovacímu obvodu (7) charakteristiky, přičemž tvarovací obvod (7) charakteristiky je přes řídicí obvod (6) a oscilátor (5) spojen s čítačem (3), jehož výstup je přiveden na jeden vstup komparátoru (4) úrovně a druhý vstup komparátoru (4) úrovně je spojen s tvarovacím obvodem (7) charakteristiky.
2. 2. Elektronické řízení předstihu podle bodu 1 vyznačující se tím, že adaptační obvod (12) sestává z vrátkovaného klíče (11), na jehož jeden vstup je připojen zdroj (10) regulačního, kroku a na druhý vstup je připojen obvod (9) rozpoznání stavu. - -