SU976123A1 - Бесконтактна система зажигани дл двигателей внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам зажигани  и может найти применение в электрооборудовании двигателей внутреннего сгорани .

Известны бесконта $тные системы зажигани  с электронным регулированием угла опережени  зажигани . Такие системы содержат накопительную цепь с управл ющим ключем, бесконтактный датчик, синхронизирующий работу системы зажигани , и схему регулировани  угла опережени  зажигани , включенную между датчиком и ключевым элементом l1.

Такие регул торы опережени  за ,жигани  бесконтактных систем сложны , громоздки практически не поддаютс  минимизации путем применени  интегральных схем, недостаточно надежны и точны, .так как при построении схем используютс  аналоговые методы слежени  за числом оборотов двигател .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  система зажигани  двигateлeй внутреннего сгорани , содержаща  ротор, бесконтактный датчик, генератор тактовых импульсов, преобразователь частоты , элемент совпадений, схему запрета , реверсивный счетчик, дешифратор , электро)ный выключатель и ка ,Q тушку зажигани  Г21.

Однако известное устройство зажигани  имеет недостаточную точность установки угла опережени  зажигани , что снижает надежность работы.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности в работе за счет увеличени  точности установки угла опережени  зажигани .

Указанна  цель достигаетс  тем,

20 что в бесконт актную систему зажигани  дл  двигателей внутреннего сгорани , содержащую ротор, бесконтактный датчик,генератор тактовых им397 пульсов, преобразователь частоты, схему запрета, сигнальный вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов и входу преобразовател  частоты, элемент совпадений , подключенный вторым входом к выходу преобразовател  частоты, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу элемента совпадений, а вычитающий вход - к вы- ю ходу схемы запрета, дешифратор, перва  группа входов которого соединена с выходами реверсивного счетчика, управл ющий вход подключен к устано вочному входу реверсивного счетчика , управл ющему входу схемы запрета и первому входу элемента совпадет НИИ, одновибратор, вход которого подключен к выходу дешифратора, электронный выключатель, подключенный входом к выходу одновибратора, .и катушку 1зажигани , вход которой подключен к выходу электронного выключател , введен формирователь сигналов, соединенный первым входом с выходом бесконтактного датчика, вторым входом с выходом генератора тактовых импульсов , выход формировател  сигналов подключен к управл ющему входу схемы запрета. Формирователь сигналов содержит инвертор и первый компаратор, входы которых соединены между собой и  вл ютс  первым входом формировател  сигналов, второй компаратор, подключенный входом к выходу инвертора, делитель частоты, первый, второй, третий и четвертый элементы совпадений, первый реверсивный счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента совпадений, вычитающий вход - к выходу второго элемента совпадений, второй реверсивный счетчик, подключенный суммирующим вхо дом к выходу третьего элемента совпадений , вычитаюи им входом - к выходу четвертого элемента совпадений, дешифратор , соединенный первой группой входов с первым реверсивным счетчиком , второй группой входов - с вторым реверсивным счетчиком, синхронный триггер, синхронный вход которого сое динен с выходом дешифратора, выход ко торого  вл етс  выходом формировател  сигналов, выход второго компаратора подключен к вторым входам первого и четвертого элементов совпаде- , . НИИ и первому установочному входу синхронного триггера, выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и третьего элементов совпадений , а также к второму установочному входу синхронного триггера, выход делител  частоты подключен к первым входам первого и третьего элементов совпадений, вход делител  частоты соединен с первыми входами второго и четвертого элементов совпадений и  вл етс  вторым входом формировател  сигналов . На фиг о 1 приведена структурна  схема бесконтактной системы зажигани ; на фйГо 2 - то же, формирователь сигналовf на фиг„ 3 временные диаграммы, по сн 14цив работу формировател  сигналов; -на фиг. k - требуема  зависимость угла опережени  зажигани  от числа оборотов .двигател } на фиг. 5 - временные диаграммы, по сн ющие общую работу устройства зажигани ; на .фиг 6 - то же, по сн ющие возникновение погрешностей при работе известной системы, .. Бесконтактна  система зажигани  содержит ротор 1, бесконтактный датчик 2, формиройатель 3 сигналов, преобразователь 4 частоты , генератор 5 тактовых импульсов, схему 6 запрета , элемент 7 совпадений, реверсивной счетчик 8, дешифратор 9, одновибратор 10, электронный выключатель 11,, ка-, тушку. 12 зажигани , инвертор 13 компараторы Н и 15, делитель 16 частоты , элементы совпадений, рёвер сивные счетчики .21 и 22 дешифратор 23 и синхронный триггер 2, ... Бесконтактный датчик 2 подключен непосредственно к первому компаратору 15 и через инвертор 13 к второму компаратору Т, выход которого подключен к вторым входам элементов 17 и 20 совпадений, а также к пе|эвому установочному входу синхронного триггера 2k, Выход компаратора 15 подключен к вторымвходам элементов IS и 19 совпадений, а также - к второму установочному входу синхронного триггера.2А, Выход элемента 17 совпадений подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 21, вычитающий вход которого подключен к выходу элемента 18 совпадений. Группа выходов реверсивного счетчика 21 подключена к первой группе входов дешифратора 23, Выход элемента 19 совпадений подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 22, вычитающий вход которого подключен к выходу элемента 20 совпадений. Гру па выходов реверсивного счетчика 22 подключена к второй группе входов де шифратора 23. Выход дешифратора 23 подключен к синхронизирующему входу синхронного триггера 2. Выход генератора 5 тактовых импульсов подключен к делителю 16 частоты, первому входу элемента 18 совпадений, первому , входу элемента 20 совпадений, сигнальному 1входу схемы 6 запрета и через делитель k частоты - к второму входу элемента 7 совпадений. Выход синхронного триггера 2 подключен к управл ющему входу схемы 6 запрета , первому входу схемы 7 совпадений , установочному входу реверсивного счетчика 8 и управл ющему входу дешифратора 9. Выход дешифратора 9 подключен через одновибратор Ю к входу электронного .выключател  11, выход которого подключен к входу катушки 12 зажигани  Система зажигани  работает следую щим образом. Ротор 1 механически св зан с валом двигател  внутреннего сгорани  и представл ет собой диск с вырезанными окнами. Окна вырезаны таким образом , что размер окна соответствует максимальному углу опережени  зажигани . Число окон соответствует числу цилиндров двигател , В зоне окна датчик открыт, в противоположном слу чае перекрыт ротором 1, Формировател 3 сигналов, непосредственно св занный с датчиком 2, предназначен дл  формировани  импульсов длительностью соответствующей времени перекрыти  датчика 2 ротором 1, На фиг. За приведена крива  напр  жени  на выходе фотодатчика, а на фиг, 36 - крива  напр жени  на выходе индукционного датчика. Наиболее часто примен емые конструкции датчиков , таковы j что нахождение границы окна ротора напротив середины геометрических размеров датчика соответствует середине переходного процесса в датчике. Необходимо найти эту середину. Если HP выходе фотодатчика поставить емкость, форма выходного напр жени  будет соответствовать напр жению на выходе индукцио ного датчика (фиг о 36). Таким образо в качестве входного сигнала дл  формировател  3 сигналов будем рассматривать сигнал, изображенный на фиг.36. В формирователе 3 сигналов пр мой и инвертированный сиТнал с датчика подаетс  на компараторы 14 и 15, на выходах которых по вл ютс  пр моугольные импульсы (фиг. Зг, д). На выходе делител  1б частоты частота импульсов будет в два раза меньше, чем частота импульсов f на выходе генератора 5 тактовых импульсов. Импульс, по вившийс  на выходе компаратора 1, заполн етс  при помощи элемента 17 совпадений импульсами частотой f/.. Число импульсов, по вившихс  на выходе элемента 17 совпадений, подсчитываетс  реверсивным счетчиком 21. Импульс, по вившийс  на выходе компаратора V5} так же заполн етс  при помощи элемента 19 совпадений импульсами частотой f/.. Число импульсов, по вившихс  на выходе элемента 19 совпадений, подсчитываетс  реверсивным счетчиком 22, Таким образом в реверсивных счетчиках 21 и 22 хран тс  значени  длительностей импульсов на выходах компараторов и 15. Одновременно импульс с выхода компаратора 1Д подаетс  на вход-элемента 20 совпадений, позвол   тем самым тактовым импульсам частотой f проходить на вычитающий вход реверсивного счетчика 22, в котором содержитс  число импульсов, соответствующее длительности импульса, по вившегос  в предшествующий момент на выходе компаратора ТЗо Если длительность импульсов на выходах компараторов одинакова, и скорость вращени  ротора 1 не изменилась за врем  между импульсами,, в момент времени, соответствующий середине импульса на выходе компаратора Т, реверсивный счетчик 22 обнулитс  и на быходе дешифратора 23 по витс  импульс (фиг. Зк), Импульс, по вившийс  на выходе компаратора 15 (фиг. Зг), поступает на вход элемента 18 совпадений, позвол   тактовым импульсам частотой f проходить на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 (фиг, Зе, и). При соблюдении перечисленных ранее условий, в момент времени, соответствующий середине импульса, реверсивный счетчик 21 обнулитс  и на выходе дешифратора по витс  импульс (фиг. Зк). На выходе синхронного триггера 2 будут

формировать.с  импульсы, изображенны на фиг„ 3л и SB,

На фиг, k представлена функцио нальна  зависимость угла опережени  зажигани  fb от числа оборотов двигател  п. На наклонном участке кривой справедливо соотношение

п-п .xl.

где h, и Hj - числа оборотов, соответствующие началу и концу наклонного участка (фиг, k). ,

Если импульс на одновибратор 10 поступает сразу с подходом окна, это соответствует максимальному углу опережени  зажигани  р При чис .ле оборотов, меньше nj, сигнал на зажигание должен подаватьс  с некоторой задержкой (фиг. 5)

max-Р. (2)

Из выражений (1) и (2) cfteAyfet,

что

()-)

Число-импульсов N.J, которое поступает на суммирущий вход реверсивного счетчика 8 за врем  повьрота ротора 1 на угол оС (зона перекрыл 1ТИЯ, фиг. 5г), определ етс  из выражени 

Г 0 1

м .

f-К 1 6п

m,o6 rpoiA,(4)

где к - коэффициент пересчета преобразовател  k частоты.

Число импульсов, поступивших на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 За врем  поворота ротора 1 на угол (зод, определ етс  из выражени 

f f

1 ьlг/ r «x-И- -rn7

(;

Найд  n из выражени  С) и подставив его в выражение (5) получим что

, 1 V. 1

n -nJ-Vb

(b)

По -n

Выберем коэффициент пересчета k преобразовател  частоты t таким, чтобы ВЫПОЛНЯЛОСЬ-равенство

(-)-.и,

Из этого равенства следует, что oL

(в)

К ft h i

I moix nj-nj Введем .обозначение

jL. q

Ь j-n

где X - константа,зашита  в дешифраторе 9.

Выражение С 6 ) с учетом выражении (7) и (9) перепишетс  таким образом

N или .

Выражение ПО) реализует реверсивный счетчик О, Разр дность R реверсивного счр.тчика 8 определ етс  из

выражени 

ftil f-K:

Ьп

На выходе дешифратора 9 по вл етс  импульс:

а)в момент, соответствующий приходу окна, если в этот момент содержимое реверсивного счетчика 8 меньше X}

б)в момент, когда при обратном счете содержимое счетчика X;.

в)в момент окончани  окна, если счетчик 8 переполнитс  при суммировании .

Одновибратор 10 вырабатывает импульс определенной длительности (фиг, 5д). На фиг, 5е представлена временна  диаграмма тока в первичной обмотке катушки 12 зажигани . Можно применить одновибратор, управл емый дешифратором.

Частота f генератора тактовых импульсов выбираетс , исход  из требуемой точности установки угла опережени  зажигани 

Бесконтактные системы зажигани  не нашли широкого применени  из-за трудности практической реализации вследствие больших требований к датчикам .

Рассмотрим наиболее легко реализуемую конструкцию: диаметр ротора

пор дка 70 мм, максимальный угол опережени  зажигани  15°, поперечный диаметра датчика 3 мм, В этом случае длительность переходного процесса в датчике (длительности фронтов ) будет пор дка 30 по отношению к угловым размерам окон ротора.

В случае применени  фотодатчиков основную погрешность вносит изменение интенсивности излучающего элемента из-за его загр знени  На фиг, 6а представлены две кривые. Крва  1 соответствует напр жению на выходе фотодатчика в исходном состо нии; крива  2 - при загр зненных элементах. Как видно из фиг„ 6а, ошибка в установке угла опеоежени  зажигани  составл ет ориентировочно

Примерно такого же пор дка будет ошибка при применении индукционных датчиков (фиг, 6б). В этом случае амплитуда выходных импульсов датчика сильно зависит от числа оборотов .

Вычисление середины переходного процесса в датчике позвол ет значительно снизить требовани  к конструкции датчиков и ротора при заданой точности установки угла опережени  зажигани .

Погрешность в установке угла one .режени  зажигани  из-за изменени  скорости вращени  за врем  между переходными процессами мезначительна и будет уменьшатьс  с увеличением числа цилиндров.

Таким образом, введение формировател  сигналов, состо щего из инвертора , двух компараторов, четырех блоков совпадений, двух реверсивных счетчиков, дешифратора и синхронного триггера, позвол ет при данной конструкции ротора и датчика значительно повысить точность установки , угла опережени  зажигани .

формула изобретени 

Claims (2)

1. Бесконтактна  система зажигани  дл  двигателей внутреннего сгорани , содержаща  ротор, бесконтактный датчик, генератор тактовых импульсов, преобразователь частоты, схему запрета, сигнальный вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов и входу преобразовател  частоты, элемент совпадений , подключенный вторым входом к выходу преобразовател  частоты, реверсивный счетчик, суммирующий вход -которого подключен нч выходу элемента совпадений, а вычитающий вход к выходу схемы запрета, дешифратор, перва  группа входов которого соединена с выходами реверсивного счетчика , управл ющий вход подключен к

установочному входу реверсивного счетчика, к управл ющему входу схемы запрета и первому входу элемента совпадений, одновйбратор, вход которого подключен к выходу дешифратора, электронный выключатель, подключенный входом к выходу одновибратора , и катушку зажигани , вход которой подключен к выходу электронного выключател , отличающа  с   тем, что; с целью повышени  надежности в работе за счет увеличени  точности установки угла опережени  зажигани , в нее введен формирователь сигналов, соединенный первым

входом с выходом бесконтактного датчика , вторым входом - с выходом генератора тактовых импульсов, выход формировател  сигналов подключен к управл ющему входу схемы запрета.

2. Система по п„ 1, отличающа с  тем, что формироаатель сигналов содержит инвертор и первый компаратор, входы которых соединены между собой и  вл ютс  первым входом формировател  сигналов, второй компаратор , подключенный входом к выхо-, ,ду инвертора, делитель частоты, первый , второй, третий и четвертый, элементы совпадений, первый реверсивный счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу первого элемента совпадений, вычитающий вход - к выходу второго, элемента совпадений, вто- рой реверсивный счетчик, подключен . ный суммирую1чим входом к выходу третьего элемента совпадений, вычитающим входом - к выходу четвертого элемента совпадений, дешифратор, соединенный первой группой входов с первым реверсивным счетчиком, второй группой входов - с вторым реверсивным счетчиком, синхронный триггер, синхронный вход которого соединен с выходом дешифратора, выход которого  вл етс  выходом формировател  сигналов, выход второго компаратора подключен X вторым входам первого и .четверто- г го элементов совпадений и первому 11976 установочному входу синхронного триггера , выход первого компаратора подключен к вторым входам второго и третьего элементов совпадений, а также к второму; установочному входу синх- . ронного триггера, выход делител  чач стоты подключен к первым входам первого и т0етьего элементов совпадений , вход делител  частоты соединен с первыми входами второго и четверто12 Го элементов .совпадений и  вл етс  вторым входом (|юрмировател  сигналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Глезер Г.Н.,: Опарин И.М, Автомобильные электронные системы зажигани . М., Машиностроение, 1977. 2.За вка ФРГ ff 23627U, кл. F 02 Р 5/Ofi, опублик, II.10.76 (прототип).

N

--Ш

- JIJIJV--JUIJUU

Ц

онй nifMKpbfmuf

01/г. S

Зона окна

J L

н

Лза9 Шг-ЛЛШШЛЯ

V

(Риг. 6