система зажигания двигателя

Классы МПК:F02P5/15 обработка данных с помощью цифровых ЭВМ
F02P5/145 с использованием электрических средств
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-03-22
публикация патента:

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к электрооборудованию для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в производстве и эксплуатации автомобильной техники. Техническим результатом является увеличение крутящего момента на валу двигателя и обеспечение более полного сгорания топлива. Система зажигания двигателя содержит датчик (1) положения коленвала, датчик (2) нагрузки двигателя, датчик (3) температуры воздуха, датчик (4) температуры двигателя, датчик (5) длительности открытия топливной форсунки, микропроцессор (6), источник (7) питания, коммутаторы (8), (9), (10) и (11), катушки (12), (13), (14) и (15) зажигания и свечи (16), (17), (18) и (19) зажигания. 4 ил., 1 табл. система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309

Формула изобретения

Система зажигания двигателя, содержащая электрически соединенные катушку зажигания и свечи зажигания, микропроцессор, датчик положения коленвала, выход которого соединен с первым входом микропроцессора, датчик нагрузки двигателя, выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, источник питания, первый выход которого соединен с третьим входом микропроцессора, и коммутатор, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом источника питания, управляющий вход - с первым выходом микропроцессора, а выход - со входом катушки зажигания, выход катушки зажигания соединен с первым электродом первой свечи зажигания, второй электрод которой соединен со вторыми электродами остальных свечей зажигания и с общей шиной питания, отличающаяся тем, что в нее введены датчик температуры воздуха, выход которого соединен с четвертым входом микропроцессора, датчик температуры двигателя, выход которого соединен с пятым входом микропроцессора, датчик времени открытия топливной форсунки, выход которого соединен с шестым входом микропроцессора, три дополнительных коммутатора, сигнальные входы которых соединены со вторым выходом источника питания, и три дополнительных катушки зажигания, при этом управляющие входы первого, второго и третьего дополнительных коммутаторов соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами микропроцессора, а выходы - со входами соответственно второй, третьей и четвертой катушек зажигания, выходы которых соединены с первыми электродами соответственно второй, третьей и четвертой свечей зажигания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к электрооборудованию для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в производстве и эксплуатации автомобильной техники.

Известна система зажигания рабочей смеси в двигателе автомобиля, содержащая катушку зажигания, распределитель высокого напряжения, соединенный с вторичной обмоткой катушки зажигания, свечи зажигания, соединенные с распределителем высокого напряжения, прерыватель тока первичной обмотки катушки зажигания и датчик положения коленвала двигателя [А.Г.Сергеев, В.Е.Ютт. Диагностирование электрооборудования автомобилей. - М.: Транспорт. - 1987].

Все перечисленные элементы этого аналога, кроме прерывателя тока первичной обмотки катушки зажигания и распределителя высокого напряжения, входят и в состав заявляемой системы зажигания двигателя.

Работа этого аналога основана на формировании высокого электрического напряжения путем прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания при разъединении электрических контактов в промежуток времени, когда интенсивность горения рабочей смеси максимальна, то есть после точки максимального сжатия или верхней мертвой точки (ВМТ).

Причиной, препятствующей получению технического результата, обеспечиваемого изобретением, в этом аналоге является искрение на контактах при прерывании тока, обусловленное механическим способом его прерывания.

Известна также система зажигания двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащая катушку зажигания, распределитель высокого напряжения, соединенный с вторичной обмоткой катушки зажигания, свечи зажигания, соединенные с распределителем высокого напряжения, электронный прерыватель тока первичной обмотки катушки зажигания и датчик положения коленвала двигателя [Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электрооборудования автомобилей КамАЗ. - М.: Транспорт. - 1997].

Все перечисленные элементы этого аналога, кроме прерывателя тока первичной обмотки катушки зажигания и распределителя высокого напряжения, также входят в состав заявляемой системы зажигания.

В этом аналоге прерывание тока осуществляется с помощью транзистора с электронным управлением, что исключает искрение на контактах. Управляющие сигналы поступают от индукционного датчика, механически связанного с коленчатым валом двигателя, что позволяет формировать сигналы для управления транзистором с учетом положения поршня в цилиндре. Длительность промежутка времени от момента подачи управляющего сигнала на транзисторный прерыватель до момента наиболее интенсивного горения рабочей смеси зависит от многих факторов (скорости вращения, состава рабочей смеси, разряжения и т.д.). Поэтому электрическое напряжение на свечи зажигания подается с опережением времени до положения ВМТ. Для совмещения времени наиболее интенсивного горения рабочей смеси (времени детонации) с нужным положением поршня, способным максимально преобразовать энергию горения в механическую энергию, используются механические регуляторы угла опережения зажигания.

Причиной, препятствующей получению технического результата, обеспечиваемого изобретением, в этом аналоге является то обстоятельство, что механические регуляторы не позволяют учесть все имеющиеся факторы, существенно влияющие на время искрообразования и горения рабочей смеси. Это существенно ограничивает диапазон рабочих условий работы двигателя в режиме, близком к наиболее экономичному.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой (прототипом) является система зажигания двигателя, защищенная патентом РФ № 2209997, кл. F02P 5/15, 2002 г. Она содержит электрически связанные между собой катушку зажигания, свечи зажигания, датчик положения коленвала, датчик нагрузки двигателя, источник питания, микропроцессор, коммутатор, распределитель высокого напряжения, микропереключатель и схему управления экономайзером принудительного холостого хода.

Признаками прототипа, входящими и в состав заявляемой системы, являются катушка зажигания, свечи зажигания, датчик положения коленвала, датчик нагрузки двигателя, источник питания, коммутатор и микропроцессор.

Работа прототипа основана на фиксации текущего положения коленвала двигателя, измерении его угловой скорости, измерении нагрузки двигателя, определении с учетом результатов этих измерений угла опережения зажигания, обеспечивающего максимум мощности, развиваемой двигателем, и формировании в момент времени, соответствующий этому углу опережения зажигания, мощного импульса в катушке зажигания.

Причиной, препятствующей достижению в системе-прототипе технического результата, достигаемого в заявляемой системе, является отсутствие гарантии развития двигателем максимума крутящего момента. Эта причина обусловлена тем обстоятельством, что при определении требуемого угла опережения зажигания не учитывается ряд факторов, существенно влияющих на интенсивность сгорания рабочей смеси при полученном угле опережения зажигания. В частности, не учитываются температура двигателя, температура воздуха и расход топлива.

Еще одной причиной, препятствующей достижению в системе-прототипе технического результата, достигаемого в заявляемой системе, является ее относительно низкая надежность, обусловленная наличием механического распределителя высокого напряжения по свечам зажигания и связанная с этим коррозия и эрозия контактов.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение крутящего момента на валу двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему зажигания двигателя введены датчик температуры воздуха, датчик температуры двигателя, датчик времени открытия топливной форсунки, три дополнительных коммутатора и три дополнительные катушки зажигания.

Для достижения технического результата в систему зажигания двигателя, содержащую электрически соединенные катушку зажигания и свечи зажигания, микропроцессор, датчик положения коленвала, выход которого соединен с первым входом микропроцессора, датчик нагрузки двигателя, выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, источник питания, первый выход которого соединен с третьим входом микропроцессора, и коммутатор, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом источника питания, управляющий вход - с первым выходом микропроцессора, а выход - со входом катушки зажигания, выход катушки зажигания соединен с первым электродом первой свечи зажигания, второй электрод которой соединен со вторыми электродами остальных свечей зажигания и с общей шиной питания, введены датчик температуры воздуха, выход которого соединен с четвертым входом микропроцессора, датчик температуры двигателя, выход которого соединен с пятым входом микропроцессора, и датчик времени открытия топливной форсунки, выход которого соединен с шестым входом микропроцессора, три дополнительных коммутатора, сигнальные входы которых соединены со вторым выходом микропроцессора, и три дополнительные катушки зажигания, при этом управляющие входы первого, второго и третьего дополнительных коммутаторов соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами микропроцессора, а выходы - со входами соответственно второй, третьей и четвертой катушек зажигания, выходы которых соединены с первыми электродами соответственно второй, третьей и четвертой свечей зажигания.

Совокупность вновь введенных датчиков, источника питания, коммутаторов, катушек зажигания и их связей не следует явным образом из уровня техники. Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых она была описана самостоятельно или в совокупности с остальными элементами заявленной системы. Поэтому предлагаемую систему зажигания двигателя следует считать новой и имеющей изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

на фиг.1 - структурная схема заявляемой системы;

на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие ее работу;

на фиг.3 - типовые графики зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленвала;

на фиг.4 - схема алгоритма определения угла опережения зажигания.

Предлагаемая система зажигания содержит датчик 1 положения коленвала, датчик 2 нагрузки двигателя, датчик 3 температуры воздуха, датчик 4 температуры двигателя, датчик 5 длительности открытия топливной форсунки, микропроцессор 6, источник 7 питания, коммутаторы 8, 9, 10 и 11, катушки 12, 13, 14 и 15 зажигания и свечи 16, 17, 18 и 19 зажигания.

Выходы датчиков 1 и 2 подключены соответственно к первому и второму входам микропроцессора 6. Выходы датчиков 3, 4 и 5 подключены соответственно к четвертому, пятому и шестому входам микропроцессора 6. Первый выход источника 7 подключен к третьему входу микропроцессора 6, а второй - к сигнальным входам коммутаторов 8, 9, 10 и 11, управляющие входы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам микропроцессора 6. Входы катушек 12, 13, 14 и 15 зажигания подключены к выходам коммутаторов 8, 9, 10 и 11 соответственно, а выходы через свечи зажигания 16, 17, 18 и 19 соответственно соединены с общей шиной питания.

Работа системы зажигания заключается в следующем.

Датчик 1 формирует последовательность близких к прямоугольным импульсов постоянной амплитуды со скважностью два, соответствующих угловому положению коленвала в привязке к моменту прохождения поршнем первого цилиндра реперной точки, например точки, соответствующей 60° до верхней мертвой точки (фиг.2, диаграмма а). Один раз за период Т оборота коленвала, в момент прохождения поршнем первого цилиндра реперной точки в этой последовательности импульсов появляется пауза продолжительностью, равной 1,5 периода система зажигания двигателя, патент № 2446309 следования самих импульсов. Число N импульсов за период Т оборота коленвала фиксированное, а период система зажигания двигателя, патент № 2446309 следования самих импульсов в общем случае изменяется обратно пропорционально угловой скорости коленвала.

Формируемые датчиком 1 импульсы поступают с его выхода на первый вход микропроцессора 6. Моменты их поступления фиксируются в микропроцессоре 6. Наличие пауз, соответствующих реперной точке, позволяет однозначно определить положение коленвала и текущий период Т его полного оборота в любой момент времени. Для определения положения коленвала, соответствующего «текущему» импульсу, достаточно подсчитать число импульсов, отделяющих его от паузы, соответствующей реперной точке. Для определения «текущего» периода Т оборота коленвала достаточно измерить промежуток времени между «текущим» импульсом и смежным с ним и умножить результат измерения на число N. Эти операции выполняет микропроцессор 6.

На временной диаграмме а (фиг.2) по оси времени t проставлены значения угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 n поворота коленвала, соответствующие моментам появления изображенных на диаграмме импульсов в течение двух оборотов коленвала - цикла искрообразования для всех четырех цилиндров двигателя.

Датчик 2 формирует аналоговый сигнал с уровнем, соответствующим нагрузке Pa двигателя. Сигнал с датчика 2 поступает на второй вход микропроцессора 6.

Аналогично датчики 3 и 4 формируют аналоговые сигналы с уровнями, соответствующими температуре система зажигания двигателя, патент № 2446309 окружающей среды и температуре система зажигания двигателя, патент № 2446309 двигателя соответственно. Эти сигналы поступают соответственно на четвертый и пятый входы микропроцессора 6.

Датчик 5 формирует импульс длительностью, равной длительности Тф открытия топливной форсунки, поступающий на шестой вход микропроцессора 6.

Микропроцессор 6 преобразует поступившие на его входы с датчиков 2÷5 сигналы в цифровую форму.

Источник 7 питания формирует на своем первом выходе напряжение для питания микропроцессора 6, которое поступает на третий вход микропроцессора 6, а на втором выходе - напряжение для питания коммутаторов 8, 9, 10 и 11 и катушек 12, 13, 14 и 15 зажигания, которое поступает на сигнальные входы коммутаторов.

Формирование импульсов зажигания осуществляется примерно за (5÷30)° до верхней или нижней мертвой точки (до углов 180°, 360°, 540° и 720°). Для более точного определения нужного момента искрообразования по результатам измерения параметров Т, Pa, система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 и Тф определяется наиболее выгодный угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания для каждого из цилиндров двигателя при этих параметрах.

Измерение периода Т оборота коленвала осуществляется в моменты появления импульсов, соответствующих углам поворота коленвала 120°, 300°, 480° и 660°, то есть в моменты появления импульсов, соответствующих реперным точкам и через 180° после них. На фиг.2 на диаграмме б показаны моменты времени, в которые с помощью микропроцессора 6 производится измерение периода Т оборота коленвала. В эти же моменты времени осуществляется определение наиболее выгодного угла опережения зажигания для каждого из цилиндров двигателя. В моменты времени t1, t2, t3 и t4 определяются углы опережения зажигания для первого, третьего, четвертого и второго цилиндров соответственно. Опрос датчиков 2, 3, 4 и 5 параметров Pa, система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 и Тф, необходимых для определения угла опережения зажигания, достаточно осуществлять один раз в секунду.

Рассмотрим алгоритм определения наиболее выгодного угла опережения зажигания.

На фиг.3 приведены типовые графики зависимостей давления Р в цилиндре двигателя от угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 поворота коленвала, отсчитываемого от нижней мертвой точки. Кривая а соответствует раннему, кривая б - нормальному, а кривая в - позднему зажиганию. Кружочки на кривых соответствуют моментам искрообразования (углам опережения зажигания система зажигания двигателя, патент № 2446309 1, система зажигания двигателя, патент № 2446309 2, система зажигания двигателя, патент № 2446309 3 соответственно). Вид зависимостей Р(система зажигания двигателя, патент № 2446309 ) существенно зависит как от измеренных параметров Т, P a, система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 и Тф, так и от угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания.

Зависимости Р(система зажигания двигателя, патент № 2446309 ) носят монотонный характер с одним максимумом, причем угол поворота коленвала, при котором этот максимум имеет место, существенно зависит от угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания.

Максимум крутящего момента и наиболее полное сгорание топлива (а следовательно и наилучшие экологические параметры) двигатель обеспечивает при таком угле система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания, при котором максимум зависимости Р(система зажигания двигателя, патент № 2446309 ) соответствует углу система зажигания двигателя, патент № 2446309 , равному 190°, то есть 10° после верхней мертвой точки.

Этот угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 и является наиболее выгодным при определении момента формирования импульса зажигания.

Следует отметить, что максимум крутящего момента двигателя не очень критичен к отклонению угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 поворота коленвала, соответствующего максимальному давлению в цилиндре двигателя, от 190°. Можно считать, что если при выбранном угле система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания максимум зависимости Р(система зажигания двигателя, патент № 2446309 ) будет соответствовать углу система зажигания двигателя, патент № 2446309 поворота коленвала, находящемуся в пределах 185°÷195°, то максимум крутящего момента двигателя и полнота сгорания топлива существенно не изменятся.

Для определения угла опережения зажигания кроме упомянутых выше измеряемых параметров используется ряд констант, конкретные численные значения которых у каждого двигателя свои.

Наименование, обозначение, размерность и ориентировочный диапазон численных значений этих констант приведены в нижеследующей таблице.

№ № п/пНаименование константыРазмерность Обозначение Пределы изменения
1Степень сжатия - система зажигания двигателя, патент № 2446309 9÷11
2 Коэффициент наполнения цилиндра -система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 0,1÷1,4
3 Давление остаточных газов атмPr 0÷1,2
4 Коэффициент остаточных газов -система зажигания двигателя, патент № 2446309 0,05÷0,09
5 Фактор теплоемкости -К 6
6 Показатель политропы - n11,2÷1,4
7 Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 0,25÷0,30
8 Показатель характера сгорания топлива система зажигания двигателя, патент № 2446309 m 3÷4
9Полная удельная теплоемкость сгорания МДжq2 2,6
10 Начальное значение относительного объема рабочего тела система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 0 0,9
11 Угол опережения зажигания при максимально раннем искрообразовании градсистема зажигания двигателя, патент № 2446309 max 15÷30

Следует отметить, что как параметры система зажигания двигателя, патент № 2446309 и Тсистема зажигания двигателя, патент № 2446309 , так и константы система зажигания двигателя, патент № 2446309 v, Рr, система зажигания двигателя, патент № 2446309 и система зажигания двигателя, патент № 2446309 0 могут изменяться при переходе от одного цилиндра к другому.

На фиг.4 приведена схема алгоритма для определения угла опережения зажигания.

Основой этого алгоритма является определение зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленвала при изменении этого угла с шагом в один градус.

В схеме алгоритма приняты следующие обозначения:

P0 - давление в цилиндре для начального (нулевого) угла поворота коленвала, отсчитываемого от положения коленвала, когда поршень цилиндра проходит нижнюю мертвую точку;

Pn - давление в цилиндре для текущего угла поворота коленвала;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 max - угол опережения зажигания при максимально раннем искрообразовании;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 - угол опережения зажигания;

n - ячейка для записи номера угла поворота коленвала (номера шага расчета);

n' - содержимое ячейки n;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1 - ячейка для записи значения относительного объема рабочего тела на предшествующем шаге расчета;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 - содержимое ячейки система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1;

Pn-1 - ячейка для записи значения давления в цилиндре на предшествующем шаге расчета;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 - содержимое ячейки Pn-1;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 з - ячейка для записи угла поворота коленвала, при котором формируется импульс зажигания;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 - содержимое ячейки система зажигания двигателя, патент № 2446309 з.

Алгоритм содержит 7 процессов (операторов).

В процессе 1 осуществляется определение давления Р1 для начального угла поворота коленвала. Давление Р0 определяется по результатам измерения параметров Pa, система зажигания двигателя, патент № 2446309 и система зажигания двигателя, патент № 2446309 по формулам:

система зажигания двигателя, патент № 2446309 ,

система зажигания двигателя, патент № 2446309

где система зажигания двигателя, патент № 2446309 - коэффициент пропорциональности.

Полученное значение Р0 записывается в ячейку Pn-1.

Кроме того, в этом процессе выполняются еще три вспомогательные операции: в ячейку n записывается единица, в ячейку система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1 записывается значение система зажигания двигателя, патент № 2446309 0, а в ячейку система зажигания двигателя, патент № 2446309 з записывается разность (180°-система зажигания двигателя, патент № 2446309 max). Учитывая, что положение коленвала, в котором поршень цилиндра проходит верхнюю мертвую точку, соответствует углу поворота коленвала 180°, выполнение этих операций позволяет приступить к выполнению операции определения зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленвала при максимально раннем зажигании.

Далее управление передается в процесс 2.

В процессе 2 определяются относительный объем система зажигания двигателя, патент № 2446309 n рабочего тела и давление Pn в цилиндре для текущего угла поворота коленвала (на втором и последующих шагах определения зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленвала).

Для их определения используются результаты измерения параметров Т и Тф и результат система зажигания двигателя, патент № 2446309 определения давления в цилиндре на предыдущем шаге работы алгоритма. Относительный объем система зажигания двигателя, патент № 2446309 n рабочего тела и давление Pn определяются путем решения следующей системы уравнений:

система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309

система зажигания двигателя, патент № 2446309

где система зажигания двигателя, патент № 2446309 n - кинематическая функция хода поршня;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 - коэффициент пропорциональности;

система зажигания двигателя, патент № 2446309 n - текущий угол поворота коленвала в градусах, численно равный n' (содержимому ячейки n);

система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1 - угол поворота коленвала в градусах на предыдущем шаге работы алгоритма (уменьшенный на один градус угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 n);

система зажигания двигателя, патент № 2446309 z - условная длительность сгорания топлива;

P - термодинамическая составляющая давления (давление в цилиндре до искрообразования);

Р- кинетическая составляющая давления (давление в цилиндре после искрообразования).

Полученные результаты система зажигания двигателя, патент № 2446309 n и Рn оценки относительного объема рабочего тела и давления в цилиндре и дальнейшее управление передаются в процесс 3.

Процесс 3 реализует операцию условного перехода. В нем полученное в процессе 2 значение давления Р n сравнивается с полученным система зажигания двигателя, патент № 2446309 на предшествующем шаге работы. Выполнение условия система зажигания двигателя, патент № 2446309 означает, что с увеличением угла поворота коленвала возможно дальнейшее увеличение давления в цилиндре двигателя. В этом случае управление передается в процесс 4. Выполнение же условия система зажигания двигателя, патент № 2446309 означает, что давление в цилиндре двигателя максимально для текущего угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 n поворота коленвала и номера n' шага работы алгоритма, записанного в данный момент в ячейку n. В этом случае управление передается в процесс 5.

В процессе 4 полученный результат система зажигания двигателя, патент № 2446309 n записывается в ячейку система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1, a результат Pn записывается в ячейку Pn-1 вместо записанных туда ранее, а содержимое n' ячейки n увеличивается на единицу. Затем управление вновь передается в процесс 2.

Далее с помощью процессов 2, 3 и 4 вновь осуществляется определение относительного объема система зажигания двигателя, патент № 2446309 n рабочего тела и давления Pn в цилиндре двигателя, но уже для следующего значения система зажигания двигателя, патент № 2446309 n поворота коленвала.

Описанный механизм функционирования алгоритма продолжается до выполнения условия система зажигания двигателя, патент № 2446309 и передачи управления в процесс 5.

Таким образом, процессы 2, 3 и 4 реализуют операцию определения зависимости давления Pn в цилиндре двигателя от угла система зажигания двигателя, патент № 2446309 n поворота коленвала при изменении последнего от нуля до значения, на один градус превышающего значение, соответствующее максимальному давлению. При этом указанная зависимость P n(система зажигания двигателя, патент № 2446309 n) соответствует углу опережения зажигания, жестко связанному со значением система зажигания двигателя, патент № 2446309 , записанным в ячейку система зажигания двигателя, патент № 2446309 з.

Процесс 5, как и процесс 3, реализует операцию условного перехода. В нем содержимое n' ячейки n уменьшается на единицу, а результат (n'-1) сравнивается с числом 190 - численным значением в градусах угла поворота коленвала, соответствующего максимуму давления в цилиндре двигателя при требуемом угле система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания. Выполнение условия (n'-1)<190 означает, что угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания, соответствующий содержимому система зажигания двигателя, патент № 2446309 ячейки система зажигания двигателя, патент № 2446309 з, превышает требуемый и его следует уменьшить. В этом случае управление передается в процесс 6. Выполнение же условия (n'-1)система зажигания двигателя, патент № 2446309 190 означает, что угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания равен требуемому система зажигания двигателя, патент № 2446309 или наиболее близок к нему. В этом случае управление передается в процесс 7.

В процессе 6 к содержимому система зажигания двигателя, патент № 2446309 ячейки система зажигания двигателя, патент № 2446309 з добавляется 1°, содержимое n' ячейки n заменяется единицей, содержимое система зажигания двигателя, патент № 2446309 ячейки система зажигания двигателя, патент № 2446309 n-1 заменяется значением система зажигания двигателя, патент № 2446309 0, а содержимое система зажигания двигателя, патент № 2446309 ячейки Pn-1 рассчитанным значением P0 . Затем управление вновь передается в процесс 2.

Далее с помощью процессов 2, 3, 4, 5 и 6 вновь реализуется операция определения зависимости Pn(система зажигания двигателя, патент № 2446309 n) при изменении система зажигания двигателя, патент № 2446309 n от нуля до значения, на один градус превышающего значение, соответствующее максимальному давлению, но уже для следующего дискретного значения угла опережения зажигания, на один градус меньшего предыдущего.

Описанный механизм функционирования алгоритма определения угла опережения зажигания продолжается до выполнения условия (n'-1)система зажигания двигателя, патент № 2446309 190 и передачи управления в процесс 7.

Таким образом, процессы 5 и 6 совместно с описанными ранее процессами 1-4 определяют тот из перебранных ранее дискретных значений угла опережения зажигания, при котором угол поворота коленвала, соответствующий максимальному давлению в цилиндре, наиболее близок к 190°, то есть к 10° после верхней мертвой точки. Это значение угла опережения зажигания и является требуемым для совокупности параметров параметров Т, Pa, система зажигания двигателя, патент № 2446309 система зажигания двигателя, патент № 2446309 и Тф, измеренных при прохождении поршнем цилиндра двигателя реперной точки при текущем обороте коленвала.

В процессе 7 определяется требуемый угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 опережения зажигания из уравнения:

система зажигания двигателя, патент № 2446309 .

При этом в ячейке система зажигания двигателя, патент № 2446309 з содержится угол система зажигания двигателя, патент № 2446309 поворота коленвала, по достижении которого следует формировать импульс зажигания. Этот угол равен (180°-система зажигания двигателя, патент № 2446309 ).

В соответствии с описанным алгоритмом с помощью микропроцессора 6 определяются углы система зажигания двигателя, патент № 2446309 1, система зажигания двигателя, патент № 2446309 2, система зажигания двигателя, патент № 2446309 3 и система зажигания двигателя, патент № 2446309 4 опережения зажигания для первого, третьего, четвертого и второго цилиндров соответственно и соответствующие этим углам моменты времени система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 и система зажигания двигателя, патент № 2446309 формирования импульсов зажигания. В моменты времени система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 , система зажигания двигателя, патент № 2446309 и система зажигания двигателя, патент № 2446309 соответственно на первом, втором, третьем и четвертом выходах микропроцессора 6 формируются короткие импульсы управления зажиганием (фиг.2, диаграмма в), которые поступают на управляющие входы коммутаторов 8, 9, 10 и 11 соответственно. Под действием этих импульсов коммутаторы 8, 9, 10 и 11 подключают катушки 12, 13, 14 и 15 зажигания ко второму выходу источника 7 питания, в результате чего в соответствующих катушках зажигания 12÷15 формируются мощные импульсы зажигания (фиг.2, диаграмма г). При этом на соответствующих свечах 16÷19 зажигания осуществляется электрический разряд с последующим воспламенением рабочей смеси в камере сгорания.

Таким образом, в заявляемой системе зажигания двигателя, как и в прототипе, определение угла опережения зажигания и момента формирования искрообразования осуществляется индивидуально для каждого из цилиндров двигателя с учетом их особенностей. Однако, в отличие от прототипа, в заявляемой системе формирование импульса зажигания осуществляется в момент времени, обеспечивающий максимум крутящего момента на валу двигателя и наибольшую полноту сгорания топлива. При этом при определении этого момента времени учитываются все основные параметры режима работы двигателя, влияющие на правильность выбора угла опережения зажигания. В системе-прототипе такие факторы, как температура воздуха, температура двигателя и расход топлива при выборе угла опережения зажигания, вообще не учитываются, что не гарантирует обеспечения максимального давления в цилиндре двигателя при угле поворота коленвала, близком к 190°, и в конечном итоге снижает крутящий момент на валу двигателя и полноту сгорания топлива.

Заявляемая система зажигания двигателя автомобиля развивает больший крутящий момент на валу двигателя и обеспечивает ему более полное сгорание топлива, а следовательно, и снижает токсичность выхлопных газов по сравнению с аналогами и прототипом.

Заявляемая система достаточно легко реализуема. Измерение параметров режима работы двигателя, изменяющихся в процессе его работы, может быть осуществлено стандартными средствами электрооборудования автомобиля.

В качестве датчика положения коленвала может быть использован магнитно-индуктивный датчик 191.3847. В качестве датчика нагрузки двигателя может служить датчик абсолютного давления 45.3829. Функции датчика температуры воздуха может выполнять датчик БОШ 0-280-218-037. В качестве датчика температуры двигателя может быть использован терморезистивный датчик Fibi-059919501A. В качестве источника питания может служить аккумуляторная батарея. В качестве коммутаторов могут быть использованы драйверы 28.1И, а в качестве катушек зажигания - катушки БОШ 0.221.504.461.

Показания датчиков могут быть введены в бортовой контроллер автомобиля.

Алгоритм определения оптимального угла опережения зажигания может быть реализован этим же контроллером. В качестве такового может служить электронный блок управления «Январь 5.1».

Класс F02P5/15 обработка данных с помощью цифровых ЭВМ

переменный угол опережения зажигания перед положением верхней мертвой точки (вмт) -  патент 2523020 (20.07.2014)
способ и устройство коррекции параметра горения двигателя, носитель записи для этого способа и транспортное средство, оборудованное этим устройством -  патент 2497018 (27.10.2013)
устройство и способ управления зажиганием двигателя общего назначения -  патент 2426909 (20.08.2011)
система зажигания автомобиля -  патент 2426908 (20.08.2011)
автомобильный блок управления (варианты) -  патент 2373413 (20.11.2009)
способ и устройство для регулирования момента зажигания -  патент 2371601 (27.10.2009)
двигатель внутреннего сгорания с двойной системой впрыска топлива -  патент 2358143 (10.06.2009)
устройство управления для двигателя внутреннего сгорания -  патент 2350776 (27.03.2009)
способ коррекции угловой погрешности датчика абсолютного углового положения -  патент 2246020 (10.02.2005)
устройство и способ управления зажиганием -  патент 2230930 (20.06.2004)

Класс F02P5/145 с использованием электрических средств

Наверх