PL100269B1 - Sposob oraz elektroniczny bezstykowy uklad do automatycznej regulacji kata wyprzedzania zaplonu iskrowego w cylindrach silnikow spalinowych - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.03.1979 100269 Int. Cl.2 F02P 5/04 Twórca wynalazku: Kazimierz Feliszek Uprawniony z patentu: Kazimierz Feliszek (Polska) Sposób oraz elektroniczny bezstykowy uklad do automatycznej regulacji kata wyprzedzania zaplonu iskrowego w cylindrach silników spalinowych Wynalazek dotyczy sposobu automatycznej regu¬ lacji kata wyprzedzania zaplonu iskrowego w cy¬ lindrach silników spalinowych. Ponadto przedmio¬ tem wynalazku jest bezstykowy elektroniczny uklad do stosowania tego sposobu. Znany sposób regulacji automatycznej kata wyprzedzania zaplo¬ nu iskrowego w cylindrach silników' spalinowych polega na oddzialywaniu sily „ odsrodkowej ruchu obrotowego walu korbowego na polozenie krzyw¬ ki oraz podcisnienia rury ssacej na polozenie pod¬ stawy przerywacza. Oddzialywanie to realizuje sie .za pomoca mechanicznych regulatorów, odsrodko¬ wego i podcisnieniowego. Dane charakteryzujace te regulatory, wynikajace z praw fizycznych wyko¬ rzystywanych do ich budowy, odbiegaja znacznie od wlasciwosci dyktowanych przez obiekt regulo¬ wany, w-tym przypadku silnik z wielkoscia regu¬ lowana w postaci kata wyprzedzania zaplonu.

Opisane wyzej regulatory wymagaja czestej -technicznej kontroli, maja duza inercje oraz histe- reze zwiekszajaca sie z uplywem czasu, a zuzywa¬ nie sie czesci ukladu kinematycznego dodatkowo powieksza ich i tak wadliwe, dalekie od optymal¬ nego dzialanie. Ponadto gdy predkosc obrotowa silnika wzrasta, to czas zwarcia styków przerywa¬ cza maleje czyli w chwilach rozwierania tych sty¬ ków, prad w uzwojeniu pierwotnym cewki zaplo¬ nowej jest coraz mniejszy, co powoduje malenie energii elektrycznej luku na elektrodach swiec.

Powyzsze wady znanego sposobu regulacji kata wyprzedzania zaplonu powoduja, ze praca silnika odbiega znacznie od warunków jego pracy opty¬ malnej.

Dzieje sie tak dlatego, poniewaz silnik pracuje przy niespelnieniu warunku procesu optymalnego spalania mieszanki, jakim jest odpowiedni dosto¬ sowany do wartosci wielkosci fizycznych wplywa¬ jacych na spalanie mieszanki, czas wyprzedzania zaplonu. Nieprawidlowe spalanie mieszanki powo¬ duje zwiekszenie zuzycia paliwa, obnizenie mocy silnika oraz duza zawartosc szkodliwych dla srodo¬ wiska skladników w spalinach.

Celem wynalazku jest usuniecie opisanych wad i niedogodnosci przez wyeliminowanie regulatorów mechanicznych, odsrodkowego i podcisnieniowego oraz pozostalych mechanicznych elementów w po¬ staci krzywki z napedem, przerywacza zaplonu i rozdzielacza iskry.

Zadanie techniczne prowadzace do tego celu po¬ lega na znalezieniu takiego sposobu regulacji au¬ tomatycznej kata wyprzedzania zaplonu oraz elek¬ tronicznego bezstykowego ukladu do jego realiza¬ cji, które zapewnialyby czas wyprzedzania zaplo¬ nu optymalny dla spalania zasysanych porcji mie- szanki w cylindrach silnika. Przy tak dobranym czasie wyprzedzania zaplgnu, kat wyprzedzania za¬ plonu jest znana funkcja predkosci obrotowych (predkosci katowych) a proces spalania mieszanki przebiega wedlug optymalnych warunków.

W sposobie wedlug wynalazku rozwiazanie po¬ lo 100 269stawionego zadania polega na tym, ze kolejne wartosci chwilowe polozenia tloków w cylindrach zalezne od kata obrotu walu korbowego odwzoro¬ wuje sie przez przyporzadkowanie kolejnych war¬ tosci chwilowych okresowego sygnalu elektryczne¬ go, a predkosci katowe walu korbowego odwzoro¬ wuje sie przez przyporzadkowanie elektrycznego sygnalu stalego lub o wartosciach proporcjonal¬ nych do tej predkosci katowej, a nastepnie sygna¬ ly te poddaje sie dzialaniu potegowania i wprowa¬ dza na koncówki wejsciowe elektronicznego ukla¬ du progowego, którego stan wyjscia zmienia sie na przeciwny, gdy wartosc chwilowa elektryczne¬ go sygnalu odwzorowujacego polozenie tloka zrów¬ nuje sie i przekracza wartosc sygnalu elektryczne¬ go odwzorowujacego predkosc katowa walu kor¬ bowego sumowana z wartoscia sumy pozostalych wielkosci fizycznych wplywajacych na spalanie mieszanki przedstawionych w postaci elektrycznej mnozonych przez wartosc sygnalu odwzorowujace¬ go predkosc katowa walu korbowego poddana dzia¬ laniu potegowania i tak otrzymany sygnal prosto¬ katny napiecia, pobudza uklad generujacy impuls lub iskre zaplonowa.

Do stosowania opisanego sposobu sluzy elektro¬ niczny bezstykowy uklad z automatyczna regula¬ cja kata wyprzedzania zaplonu, który zawiera co najmniej jeden sprzegniety z walem korbowym posrednio lub bezposrednio przetwornik predkosci obrotowej na jeden lub co najmniej dwa przesu¬ niete w fazie okresowe sygnaly elektryczne scha¬ rakteryzowane jednym lub dwoma cyklami przypadajacymi na jeden obrót walu korbowego, co najmniej jeden elektroniczny uklad progowy elektrycznie polaczony przez transformator z po¬ wyzszym przetwornikiem, co najmniej jeden czlon wzmacniajacy lub mnozacy z wzmacniaczem po¬ ziomujacym elektrycznie polaczony przez filtr i prostownik z powyzszym przetwornikiem oraz je¬ den lub wiecej transformatorów zaplonowych, w których uzwojenia pierwotne polaczone sa jedny¬ mi koncami z kondensatorem, a pozostalymi prze¬ ciwnymi koncami przez tyrystory z masa pojazdu. - Zasadnicza zaleta sposobu wedlug wynalazku oraz ukladu do stosowania tego sposobu jest wy¬ eliminowanie niedokladnych regulatorów mecha¬ nicznych, podcisnieniowego i odsrodkowego oraz pozostalych mechanicznych elementów w postaci krzywki z napedem, przerywacza zaplonu i roz¬ dzielacza iskrjr. Ponadto sposób i uklad wedlug wynalazku umozliwiaja eksploatacje silnika zgod¬ nie z kryterium optymalnego spalania mieszanki, a wiec uzyskujemy zwiekszona moc silnika, obni¬ zenie zuzycia paliwa i zawartosci w spalinach szkodliwych skladników dla srodowiska oraz sta¬ la energie elektryczna luku na elektrodach swiec niezalezna od jego predkosci katowych (predkosci obrotowych).

Uklad wedlug wynalazku w przykladzie wyko¬ nania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia polozenia Y dla danej predkosci ka¬ towej (Di tloków 1-szego i 4-tego, linia 15 i 16 oraz oraz 2-go i 3-ciego, linia 17 i 18 wraz z elektrycz¬ nymi sinusoidalnymi przebiegami w przesunietym ukladzie wspólrzednych: 19-stym odwzorowujacym 0 269 4 linie 17 i 18 oraz 20-stym odwzorowujacym linie i 16 jak równiez przebieg 21 wyznaczajacy kat zaplonu a = cojt, a fig. 2— schemat elektroniczne¬ go bezstykowego ukladu automatycznej regulacji kata wyprzedzania zaplonu iskrowego w silnikach spalinowych.

Trójfazowa pradniczka ulamkowej mocy 22, fig. 2, sprzegnieta jest z walem korbowym silnika spa¬ linowego tak, ze przedstawiona na fig. 1 odpowied- niosc wzajemnie jednoznaczna miedzy przebiegami , 16, 17, 18, 19, 20 i 21 dla predkosci katowej (% zachodzi w zmienionej skali dla dowolnej predkos¬ ci katowej co z przedzialu la, bl. Odpowiedniosc ta wynika z nastepujacej zaleznosci: V V V A [Acosincot =B(Aco)2] teR AeR BeR oie [a,b] ^ w której po lewej stronie znaku równosci wyste¬ puje elektryczny przebieg sinusoidalny napiecia trójfazowej obraczki 22 wartosciach chwilowych proporcjonalnych do predkosci katowej co lub szereg trygonometryczny napiecia, a czynnik po prawej stronie znaku równosci przedstawia elektryczny przebieg napiecia o wartosciach proporcjonalnych do kwadratu predkosci katowej co sumowanych zna¬ na metoda na wejsciu odwracajacym lub nieod- wracajacym wzmacniacza 29 z wartoscia sumy po¬ zostalych, wielkosci fizycznych wplywajacych na spalanie mieszanki przedstawionych w postaci elek- trycznej mnozonych przez wartosc tego przebie¬ gu. Istnienie optymalnego czasu t spalania mie¬ szanki w zbiorze liczb rzeczywistych R w tak sfor¬ mulowanym zagadnieniu staje sie bardziej widocz¬ ne w postaci otrzymanej z omawianej zaleznosci, po dokonaniu w niej dzielenia obu stron równosci przez czynnik Aco.

Zatem # V V A [sincot = Cco] teR CeB. cot [a, b] 40 gdzie: C = AB.

Dobierajac odpowiednia wartosc stalej C otrzy¬ mamy dla zadanego przedzialu zmian predkosci katowych co, tak zmieniajacy sie kat wyprzedzania 45 zaplonu a = cot, ze warunek optymalnego czasu spalania mieszanki bedzie spelniony. Aby osiagnac powyzszy cel, jedno z trzech napiec miedzyprzewo¬ dowych trójfazowej pradniczki 22 podane jest na uzwojenie pierwotne transformatora 23. Srodek 50 uzwojenia wtórnego powyzszego transformatora po¬ laczony jest z masa pojazdu, z która polaczony jest równiez ujemny biegun akumulatora. Konce uzwo¬ jenia wtórnego omawianego transformatora pola¬ czone sa tak z wejsciami odwracajacymi scalonych 55 wzmacniaczy 24 i 25, ze otrzymuje sie przebiegi pokazane na fig. 1, na wejsciu wzmacniacza 24 przebieg 20, a na wejsciu wzmacniacza 25 przebieg: 19.

Wartosc proporcjonalna do pierwszej potegi pred- 60 kosci katowej co otrzymuje sie na wyjsciu 26 czlo¬ nu 27 o znanej strukturze. Wartosc te podaje sie na wejscia 4, 9 monolitycznego mnoznika scalone¬ go 28. Jego wyjscia polaczone sa z wejsciami sca¬ lonego wzmacniacza 29, wyjscie 14 z wejsciem nie- 65 odwracajacym, a wyjscie 2 z wejsciem odwracaja-100 269 6 cym. W ten sposób otrzymuje sie przebieg napie¬ cia o wartosci proporcjonalnej do kwadratu danej predkosci katowej to w przesunietym ukladzie wspólrzednych na pozadanym poziomie. Wyjscia wzmacniaczy 24 i 25 polaczone sa z ukladami wy¬ zwalania bramkowego % ukladu 32 zaplonu tyrysto¬ rowego. Gdy modul wartosci chwilowych przebiegu zrównuje sie i przekracza wartosc bezwzgledna przebiegu 21 punkt 37, fig. 1, to stan wyjscia wzmacniacza 24 zmienia sie na przeciwny. Tyry¬ stor 30 wlacza sie i energia zgromadzona w kon¬ densatorze 33 wyladowuje sie w obwodzie uzwoje¬ nia pierwotnego cewki zaplonowej (34). Proces ten inicjuje iskre miedzy elektrodami swiec cylindra tloka 1-szego i 4-tego fig. 1 polaczonych przewoda¬ mi 35 i 36 z uzwojeniem wtórnym cewki 34. Tlok 1-szy, fig. 1, wykonuje w tym czasie suw spreza¬ nia i wystapi w jego cylindrze zaplon zassanej mieszanki, a tlok 4-ty wykonuje w tym czasie suw wydechu i iskra w jego cylindrze niczego istotne¬ go nie zmieni. Gdy modul wartosci chwilowych przebiegu 19 zrównuje sie i przekracza wartosc bezwzgledna przebiegu 21 punkt 38, fig. 1, to stan wyjscia wzmacniacza 25 zmienia sie na przeciwny.

Tyrystor 31 wlacza sie i energia zgromadzona w kondensatorze 33 wyladowuje sie w obwodzie uzwojenia pierwotnego cewki zaplonowej 38. Pro¬ ces ten inicjuje iskre miedzy elektrodami swiec cy¬ lindra tloka 2-go i 3-go polaczonych przewodami 39 i 40 z uzwojeniem wtórnym cewki 38. Tlok 3-ci wykonuje w tym czasie suw sprezania i wystapi w jego cylindrze zaplon zassanej mieszanki, a tlok 2-gi wykonuje w tym czasie suw wydechu i iskra w jego cylindrze niczego istotnego nie zmieni. Opi¬ sane zjawiska powtórza sie w-punkcie 39 dla tlo¬ ków 1-szego i 4-tego z ta róznica, ze zaplon wy¬ stapi w cylindrze tloka 4-tego, gdyz tlok 1-szy wy¬ konuje w tym czasie suw wydechu oraz w punkcie 40 dla tloków, 2-go i 3-go z ta róznica, ze zaplon wystapi w cylindrze tloka 2-go, gdyz tlok 3-ci wy¬ konuje w tym czasie suw wydechu. W punkcie 41 opisany cykl dla tloków I-go, 4-tego, 2-go i 3-go rozpoczyna sie od nowa dla predkosci (ox lub do¬ wolnej predkosci katowej z ustalonego przedzialu [a, b].

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób regulacji automatycznej kata wyprze¬ dzania zaplonu w silnikach spalinowych, w któ¬ rym energia pobierana z akumulatora «za posred¬ nictwem przetwornicy i prostownika gromadzona jest w pojemnosci kondensatora a nastepnie wyla¬ dowywana w obwodzie przez uzwojenie pierwotne "J transformatora zaplonowego, znamienny tym, ze kolejne wartosci chwilowe polozenia tloków w cy- 5 lindrach zalezne od kata obrotu walu korbowego, odwzorowuje sie przez przyporzadkowanie kolej¬ nych wartosci chwilowych okresowego sygnalu elek¬ trycznego, a predkosci katowe walu korbowego od¬ wzorowuje sie przez przyporzadkowanie elektrycz- io nego sygnalu stalego lub o wartosciach proporcjo¬ nalnych do tej predkosci katowej, a nastepnie sy¬ gnaly te poddaje sie dzialaniu potegowania i wpro¬ wadza na koncówki wejsciowe elektronicznego ukladu progowego, którego stan wyjscia zmienia 15 sie na przeciwny, gdy wartosc chwilowa elektrycz¬ nego sygnalu odwzorowujacego polozenie tloków zrównuje sie i przekracza wartosc sygnalu elek¬ trycznego odwzorowujacego predkosc katowa walu korbowego sumowana z wartoscia sumy pozosta- 20 lych wielkosci fizycznych wplywajacych na spala¬ nie mieszanki przedstawionych w postaci elektrycz¬ nej mnozonych przez wartosc sygnalu odwzorowu¬ jacego predkosc katowa walu korbowego poddana dzialaniu potegowania i tak otrzymany sygnal pro- 25 stokatny napiecia pobudza uklad generujacy im¬ puls lub iskre zaplonowa.

2. Elektroniczny bezstykowy uklad do automa¬ tycznej regulacji kata wyprzedzania zaplonu, w którym energia pobierana z akumulatora za po- 3o STednictwem przetwornicy i prostownika groma¬ dzona jest w pojemnosci kondensatora, a nastep¬ nie wyladowywana w obwodzie przez uzwojenie pierwotne transformatora zaplonowego, znamienny tym, ze zawiera co najmniej jeden sprzegniety 35 z walem korbowym posrednio lub bezposrednio przetwornik (22) predkosci obrotowej na jeden lub co najmniej dwa przesuniete w fazie okresowe sy¬ gnaly elektryczne scharakteryzowane pojedynczym lub podwójnym cyklem przypadajacym na jeden 40 obrót walu korbowego, co najmniej jeden elektro¬ niczny uklad progowy (24 lub 25) elektrycznie po¬ laczony przez transformator (23) z powyzszym przetwornikiem (22), co najmniej jeden czlon wzmacniajacy lub mnozacy (28) z wzmacniaczem 45 poziomujacym (29) elektrycznie polaczony przez filtr i prostownik (27) z powyzszym przetwornikiem (22) oraz jeden lub wiecej transformatorów zaplo¬ nowych (34 lub 35), w których uzwojenia pierwot¬ ne polaczone sa jednymi koncami z kondensatorem 50 (33), a pozostalymi przeciwnymi koncami przez ty¬ rystory (30 lub 31) z masa pojazdu. Errata do opisu nr 100 269 Lam 4 wiersz 20 Jest: obraczki 22 Powinno byc: pradniczki 22100 269 SPREZ 0 R\ o H? NYDECH:"\ r 1TLOK PRACA WDECti SSANIE SPREZANIE 'WJEcfr SSANIE[ SPREZANIE PRACA ' I ^w 3TLOK SPREZAM PRACA l_ A^frJ/ 55/4/V/f^ 4TL0K ^/Mf SPREZANIE PRACA HYDECk JC-cort 20 41 21 Figi Fig 2 OZGraf. Lz. 1996 (95 + 17) Cena 45 zl