RU2065073C1

RU2065073C1 - Device for regulation of ignition advance angle in internal combustion engine

Info

Publication number: RU2065073C1
Authority: RU
Inventors: Л.Э. Гутцайт; С.Г. Пустельников
Original assignee: Фирма "Ролег Лимитед"
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: control of spark formation moment in ignition systems or fuel injection in internal COMBUSTION engines. SUBSTANCE: device for regulation of advance angle in internal combustion engine 1 has input busbar 2, output busbar 3, saw-tooth voltage-controlled generator 4 which has amplifier 5, capacitor 6 and resistors 7 and 8, threshold element 9, reference voltage sources 10 and 17, resistor 11, resistors 13, 14, 19 thru 23, threshold element 16, inverter 25 and OR gate 24. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к электронной коммутации цепей и может быть использовано для управления моментом искрообразования в системах зажигания или впрыском топлива в двигателе внутреннего сгорания. The invention relates to a pulse technique, in particular, to electronic switching of circuits and can be used to control the moment of sparking in ignition systems or fuel injection in an internal combustion engine.

Известно устройство ЭК-1 ("Устройство ЭК-1". "За рулем", N 1, 1987 г. стр.30-31) регулирования угла опережения зажигания (УОЗ), в котором задержка момента искрообразования обеспечивается за счет схемы задержки, выполненной как одновибратор. Существенным недостатком данного устройства является зависимость угла коррекции (УК) от скважности входного сигнала, вследствие этого неоптимальный закон регулирования УОЗ, что ухудшает работу ДВС. A device EK-1 ("Device EK-1". "Driving", N 1, 1987, pp. 30-31) is used to control the ignition timing (UOZ), in which the delay in the moment of sparking is provided by a delay circuit made like a single vibrator. A significant drawback of this device is the dependence of the correction angle (CC) on the duty cycle of the input signal, as a result of which the suboptimal control law of the SPD, which impairs the operation of the internal combustion engine.

В отличие от известного решения устройство по предполагаемому изобретению нечувствительно к параметрам входного сигнала, и, следовательно, может быть унифицировано с любым типом датчика, причем величина УК не зависит от конструктивных и технологических допусков, а также от эксплуатационных разбросов параметров датчиков. In contrast to the known solution, the device according to the proposed invention is insensitive to the parameters of the input signal, and, therefore, can be unified with any type of sensor, and the value of the AC does not depend on design and technological tolerances, as well as on operational variations of the parameters of the sensors.

На фиг. 1 приведена электрическая схема реализации устройства регулирования УОЗ к ДВС; на фиг.2 диаграммы работ основных узлов устройства. In FIG. 1 shows an electrical diagram of an implementation of a control device for the safety device for internal combustion engines; figure 2 diagrams of the main components of the device.

Устройство 1 регулирования УОЗ к ДВС имеет входную 2 и выходную 3 шины и содержит:
управляемый генератор пилообразного напряжения 4, выполненный как, например, интегратор на токоразностном усилителе 5, между выходом и инвертирующим входом которого включен времязадающий конденсатор 6, токи заряда и разряда которого задаются резисторами 7 и 8, подключенными к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 5 соответственно;
первый пороговый элемент 9, выполненный как, например, компаратор на токоразностном усилителе, порог срабатывания которого (Uo) задается источником опорного напряжения 10, выход которого подключен через резистор 11 к инвертирующему входу усилителя 9, неинвертирующий вход которого подключен к выходу сумматора 12, состоящего из резисторов 13 и 14, причем резистор 13 подключен к выходу 15 генератора пилообразного напряжения 4, а резистор 14 к входной шине 2 устройства 1, при этом выход порогового элемента 9 связан с выходной шиной 3 устройства 1;
второй пороговый элемент 16, выполненный как, например, компаратор на токоразностном усилителе, порог срабатывания которого (Us) задается источником опорного напряжения 17, выход которого подключен к одному из входов сумматора 18, состоящего из резисторов 19 и 20, причем общая точка резисторов 19 и 20, являющаяся выходом сумматора 18, подключена к одному из входов порогового элемента 16, например, к неинвертирующему входу усилителя, другой вход порогового элемента 16, например, инвертирующий вход усилителя подключен к выходу сумматора 21, состоящего из резисторов 22 и 23, причем один из входов сумматора 21, например, резистор 22 подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 4, а другой вход сумматора 21, например, резистор 23 подключен к входной шине 2 устройства 1;
логический элемент 24, выполненный как логический элемент ИЛИ с парафазным выходом, один из входов которого подключен к выходу второго порогового элемента 16, другой вход к входной шине 2 устройства 1, а выход - ко входу генератора пилообразного напряжения 4, например, резистору 8 цепи заряда конденсатора 6 и другому входу сумматора 18, например, резистору 20.The device 1 of the regulation of UOZ to the internal combustion engine has an input 2 and output 3 bus and contains:
a controlled sawtooth voltage generator 4, made as, for example, an integrator on a current-difference amplifier 5, between the output and the inverting input of which a timing capacitor 6 is connected, the charge and discharge currents of which are set by resistors 7 and 8 connected to the inverting and non-inverting inputs of the amplifier 5, respectively;
the first threshold element 9, made as, for example, a comparator on a current-difference amplifier, the threshold of which (Uo) is set by the reference voltage source 10, the output of which is connected through a resistor 11 to the inverting input of the amplifier 9, the non-inverting input of which is connected to the output of the adder 12, consisting of resistors 13 and 14, and the resistor 13 is connected to the output 15 of the sawtooth generator 4, and the resistor 14 to the input bus 2 of the device 1, while the output of the threshold element 9 is connected to the output bus 3 of the device 1;
the second threshold element 16, made as, for example, a comparator on a current-difference amplifier, the threshold of which (Us) is set by the reference voltage source 17, the output of which is connected to one of the inputs of the adder 18, consisting of resistors 19 and 20, and the common point of the resistors 19 and 20, which is the output of the adder 18, is connected to one of the inputs of the threshold element 16, for example, to a non-inverting input of the amplifier, the other input of the threshold element 16, for example, the inverting input of the amplifier is connected to the output of the adder 21, consisting of resistors 22 and 23, wherein one of the inputs of adder 21, e.g., a resistor 22 is connected to the output of the sawtooth generator 4, and the other input of adder 21, e.g., a resistor 23 is connected to the input bus 2 of the device 1;
logic element 24, configured as an OR logic element with a paraphase output, one of the inputs of which is connected to the output of the second threshold element 16, the other input to the input bus 2 of device 1, and the output to the input of a sawtooth generator 4, for example, a charge circuit resistor 8 capacitor 6 and another input of the adder 18, for example, a resistor 20.

Устройство 1 может содержать также инвертор 25, вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24, а выход к другому входу генератора пилообразного напряжения 4, например, резистору 7 цепи разряда конденсатора 6. The device 1 may also contain an inverter 25, the input of which is connected to the output of an OR logic element with a paraphase output 24, and the output to another input of a sawtooth voltage generator 4, for example, a resistor 7 of the discharge circuit of a capacitor 6.

Источники опорного напряжения 10 и 17 выполнены по традиционной для автомобилестроения однопроводной схеме, где плюс источника связан с положительной клеммой аккумуляторной батареи, а минус с корпусом автомобиля. The voltage sources 10 and 17 are made according to the traditional single-wire circuit for automotive industry, where the plus of the source is connected to the positive terminal of the battery, and the minus to the body of the car.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На входную шину 2 устройства 1 поступает сигнал, формируемый, например, бесконтактным датчиком углового положения на эффекте Холла или механическими контактами прерывателя-распределителя зажигания. При вращении коленчатого вала двигателя на входе устройства 1 формируется импульсный сигнал прямоугольной формы (диаграмма "U2", фиг.2), коэффициент заполнения которого зависит от типа двигателя и типа используемого датчика. При этом срез импульса входного сигнала определяет момент искрообразования в цилиндрах двигателя. The input bus 2 of the device 1 receives a signal generated, for example, by a proximity sensor of the angular position on the Hall effect or by mechanical contacts of the ignition interrupter-distributor. When the engine crankshaft rotates, a rectangular pulse signal is generated at the input of device 1 (diagram "U2", Fig. 2), the duty cycle of which depends on the type of engine and the type of sensor used. In this case, the pulse cut of the input signal determines the moment of sparking in the engine cylinders.

В момент прихода среза импульса входного сигнала на выходе логического элемента ИЛИ с парафазным выходом формируется низкий уровень напряжения (диаграмма "U24"), а на выходе инвертора 25 формируется высокий уровень напряжения (диаграмма "U25"), в результате чего происходит разряд конденсатора 6 постоянным током Iр, задаваемым резистором 7, при этом на выходе усилителя 5 напряжение линейно уменьшается (диаграмма "U5"). At the time of the input signal cutoff, a low voltage level is formed at the output of the OR logic element with a paraphase output (diagram "U24"), and a high voltage level is formed at the output of the inverter 25 (diagram "U25"), as a result of which the capacitor 6 is discharged by a constant the current Ip set by the resistor 7, while the output of the amplifier 5, the voltage decreases linearly (diagram "U5").

В момент равенства выходного напряжения усилителя 5 и напряжения срабатывания Us порогового элемента 16 на его выходе формируется высокий уровень напряжения (диаграмма "U16"), при этом на выходе логического элемента ИЛИ с парафазным выходом формируется высокий уровень напряжения, а на выходе инвертора 25 низкий уровень (диаграммы "U24" и "U25" соответственно), в результате чего происходит заряд конденсатора 6 постоянным током Iз, задаваемым резистором 8 (диаграмма "U5") и на выходе усилителя 5 напряжение линейно нарастает до прихода следующего среза импульса входного сигнала. When the output voltage of the amplifier 5 and the operating voltage Us of the threshold element 16 are equal, a high voltage level is formed at its output (diagram "U16"), while a high voltage level is formed at the output of the OR logic element with a paraphase output, and a low level at the inverter 25 output (diagrams "U24" and "U25", respectively), as a result of which the capacitor 6 is charged with direct current Is, set by resistor 8 (diagram "U5") and the voltage increases linearly at the output of amplifier 5 until the next cut pulse input signal.

Работа порогового элемента 6 синхронизируется сигналом логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24 и входным сигналом 2. The operation of the threshold element 6 is synchronized by the signal of the OR logic element with the paraphase output 24 and the input signal 2.

В момент переключения порогового элемента 16 из низкого в высокий уровень выходное напряжение логического элемента ИЛИ с парафазным выходом 24 высокого уровня через резистор 20 сумматора 18 поступает на неинвертирующий вход усилителя 5 и удерживает его выход в высоком состоянии до прихода высокого уровня напряжения входного сигнала, который поступает через резистор 23 сумматора 21 на инвертирующий вход усилителя 5 и устанавливает его выход в низкий уровень. At the time of switching the threshold element 16 from low to high level, the output voltage of the OR gate with a high-level output 24 is supplied through the resistor 20 of the adder 18 to the non-inverting input of the amplifier 5 and holds its output in a high state until a high voltage level of the input signal through the resistor 23 of the adder 21 to the inverting input of the amplifier 5 and sets its output to a low level.

Таким образом, на выходе усилителя 5 формируется сигнал пилообразного напряжения, который подается через резистор 13 сумматора 12 на неинвертирующий вход усилителя 9. Thus, at the output of the amplifier 5, a sawtooth voltage signal is generated, which is supplied through the resistor 13 of the adder 12 to the non-inverting input of the amplifier 9.

В момент равенства напряжения спада импульса сигнала пилообразного напряжения и напряжения срабатывания порогового элемента 9 (диаграмма "U5") на его выходе формируется низкий уровень напряжения (диаграмма "U9"), который поддерживается до прихода высокого уровня напряжения входного сигала на неинвертирующий вход усилителя 9 через резистор 14 сумматора 12. При этом на выходе порогового элемента 9 устанавливается высокий уровень напряжения. At the moment of equality of the decay voltage of the pulse of the sawtooth voltage signal and the response voltage of the threshold element 9 (diagram "U5"), a low voltage level is formed at its output (diagram "U9"), which is maintained until a high voltage level of the input signal arrives at the non-inverting input of the amplifier 9 through the resistor 14 of the adder 12. In this case, a high voltage level is set at the output of the threshold element 9.

В результате на выходе порогового элемента 9, и, следовательно, на выходной шине 3 устройства 1 формируется импульсный сигнал прямоугольной формы, срез импульса которого задержан относительно среза импульса входного сигнала на величину Lк, называемую углом коррекции (диаграмма "U9"). As a result, at the output of the threshold element 9, and, therefore, on the output bus 3 of the device 1, a rectangular pulse signal is formed, the pulse cut of which is delayed relative to the pulse cut of the input signal by an amount Lk, called the correction angle (diagram "U9").

Закон изменения УК определяется выражением:
Lк=Iз/(Iз+Iр)^*720/z-6^*n^*c6^*(Uo-Uз)/Iр
где Iз ток заряда по неинвертирующему входу усилителя 5, А;
Iр ток разряда по инвертирующему входу усилителя 5, А;
z число цилиндров двигателя;
n частота вращения коленчатого вала двигателя, 1/мин ПКВ;
c6 емкость конденсатора 6, Ф;
Uo величина опорного уровня источника 10, В;
Uз величина опорного уровня источника 17, В.The law of change of the Criminal Code is determined by the expression:
Lк = Is / (Is + Ip) ^* 720 / z-6 ^* n ^* c6 ^* (Uo-Us) / Ip
where Is the charge current at the non-inverting input of the amplifier 5, A;
Ir discharge current at the inverting input of amplifier 5, A;
z number of engine cylinders;
n engine speed, 1 / min PKV;
c6 capacitor 6, f;
Uo the value of the reference level of the source 10, V;
Uz value of the reference level of the source 17, V.

Из формулы следует, что устройство 1 обеспечивает регулирование УОЗ в запаздывание относительно базовой характеристики в зависимости от частоты вращения ПКВ. При этом закон изменения УК задается внутренними параметрами схемы устройства (токами заряда/разряда и номиналом времязадающего конденсатора 6, напряжениями срабатывания пороговых элементов 9 и 16). Величина УК зависит также от числа цилиндров двигателя. From the formula it follows that the device 1 provides the control of the delay in the delay relative to the basic characteristics, depending on the speed of the PCV. In this case, the law of change of the criminal code is set by the internal parameters of the device circuit (charge / discharge currents and the nominal value of the time-setting capacitor 6, the response voltages of the threshold elements 9 and 16). The value of the criminal code also depends on the number of engine cylinders.

Из формулы также следует, что УК не зависит от параметров входного сигнала устройства, в частности, коэффициента заполнения сигнала. From the formula it also follows that the CC does not depend on the parameters of the input signal of the device, in particular, the duty cycle of the signal.

Claims

1. The device for controlling the ignition timing to the internal combustion engine, comprising at least one controlled sawtooth generator, the output of which is connected to one of the inputs of the first threshold element, the second input of which is connected to the output of the first reference voltage source, and the output is the output of the device whole, characterized in that a second threshold element, an OR logic element with a paraphase output, two adders and a second voltage reference source are introduced into it, and the inputs are of the threshold element are connected to the outputs of the adders, and the output with the first input of the OR logic element with a paraphase output, the second input of which and the first input of the second adder are connected to the input of the device as a whole, and the outputs of the OR logic element with a paraphase output are connected to the inputs of a controlled sawtooth generator moreover, one of the outputs of the OR gate with a paraphase output is connected to the first input of the first adder, and its second input to the output of the second reference voltage source, and the second input is second a combiner connected to the output of the sawtooth voltage controlled oscillator.

2. The device according to claim 1, characterized in that the controlled sawtooth voltage generator and threshold elements are made on the basis of a Norton current-difference amplifier, both adders are on passive elements.