Устройство для определения угла опережения зажигания

Устройство для определения угла опережения зажигания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советсник

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (789660 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (51)М. Кл э

F 02 Р 17/00 (22) Заявлено 2Ы179 (21) 2716700/18-21 с присоединением заявки Но

Государственный комитет.

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.1280. Бюллетень HP 47

Дата опубликования описания 23.12.80 (53) УДК 621. 374 (088.8) (72) Автор изобретения

A. А. Отставнов

-" :Х :.. -,.-, 1" С", с т.4 оЩК

Саратовский политехнический инстиТ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА

ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ

Изобретение относится к Измерительной технике и может быть исполь". зовано для определения угла опережения зажигания в многоцилнндровых двигателях внутреннего сгорания. 5

Известно несколько типов устройств для определения угла опережения.зажигания. Одно из таких устройств содержит датчик для определе- . ния верхней мертвой точки, формиро- 10 ватели импульсов свечи зажигания и датчика верхней мертвой точки, генератор импульсов времени, регистрато- ры угла опережения зажигания и скорости вращения коленчатого вала, со- (5 ответствующей измеренному углу, кнопку, управляющие триггеры и элементы совпадения (13.

Недостатком укаэанного устройства является невозможность одновременно- 20 го измерения им угла опережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 25 устройство, содержащее датчики верх. ней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала, формирователи импульсов обоих датчиков, входЫ которых соединены с выходами соответствующих датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный х низковольтной клемме прерывателяраспределителя, триггеры, делитель частоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания (2).

Недостатки этого устройстванизкая точность и большая трудоемкость определения угла опережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя вследствие применения в нем шлейфового осциллографа, что связано с большой трудоемкостью по расшифровке осциллограмм и потерей точности, обусловленной как ошибками в процессе обработки полученных результатов,. так и невозможностью поддержания йостоянной скорости перемещения светочувствительной бумаги.

Цель изобретеиия - повышение точйости и уменьшение трудоемкости определения угла опережения зажигания в каждом цилиндре двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для определения угла опережения зажигания, содержащее датчики верхней мертвой точки и скорости вращения колен-

789660

6G

65 чатого вала, формирователи импульсов обоих датчикон, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный к клемме прерывателя-распределителя, триггеры, делитель частоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания, введены коммутатор импульсов зажигания, а измеритель угла опережения зажигания выполнен в виде блока цифровых измерителей, одни входы которых подключены к соотнетстнующим выходам. коммутатора импульсов, зажигания, а вторые — к выходу формироватеЪя импульсов датчика верхней мертвой точки, два элемента совпадения, один вход первого из них соединен с выходом формирователя импульсов за-жигания, а выход подключен к коммутатору импульсов зажигания, один вход второго элемента совпадения соединен с выходом формирователя импульсов датчика скорости вращения, а выход — с делителем частоты импульсов, подключенным двумя своими ныходами к цифровому измерителю скорости вращения коленчатого вала, формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен к свече зажигания, а выход через пусковую кнопку соединен со входом пер ного триггера, причем выход первого триггера подключен к одному входу второго триггера, второй нход которого соединен с одним выходом делителя частоты импульсов, а выход со вторыми входами обоих элементов совпадения °

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для определения угла опережения зажигания; на фиг. 2 принципиальная схема датчиков верхней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала.

Устройство для определения угла опережения зажигания содержит датчик

1 верхней мертвой точки (фиг. 1) и датчик 2 скорости вращения коленчатого вала, формирователи 3 и 4 импульсов обоих датчиков, входы кото рых соединены с выходами соответствующих датчиков, формирователь 5 импульсов зажигания, подключенный к низковольтной клемме б прерывателяраспределителя, триггеры 7 и 8, делитель 9 частоты импульсов, цифровой измеритель 10 скорости вращения коленчатого. вала, цифровые измерители 11 угла опережения зажигания, коммутатор 12 импульсов зажигания, выходы которого соединены с одними из входов цифровых измерителей 11 угла опережения зажигания, вторые входы которых подключены к выходу, формирователя 3 импульсов:верхней мертвой точки, элементы 13 и. 14 сов падения, одни входы которых подклюS

26

ЗО

4О

45 чены соответственно к выходам Форми ронателя 5 импульсов зажигания и формирователя 4 скорости вращения, вторые входы — к выходу триггера 8, а выходы — соответственно ко входу коммутатора 12 импульсов зажигания и ко входу делителя 9 частоты импульсов, подключенного двумя своими выходами к цифровому измерителю 10 скорости вращения коленчатого вала, формирователь 15 импульсов свечи зажигания, вход которого подключен к свече 16 зажигания, а выход через пусковую кнопку 17 соединен со входом триггера 7, выход которого подключен к одному из входов триггера.

8, второй вход которого соединен с одним из выходов делителя 9 частоты импульсов.

Датчик 1 верхней мертвой точки предназначен для выдачи импульсов, соответствующих положению поршней в цилиндрах двигателя в верхней мертвой точке конца такта сжатия, и выполнен в виде вала 18 (фиг. 2) с укрепленным на нем диском 19 с отверстиями 20, по одну сторону которого расположены источники 21 света

1 а по другую — чувствительные элементы 22, в качестве которых применены фотодиоды типа ФД-2. Выходы чувствительных элементов 22, соответствующих определенному числу цилиндров испытуемого двигателя, подключены ко входам переключателя 23,. имеющего четыре входа и один выход.

Отверстия "Ма диске. расположены для восьмицилиндрового двигателя через 90, для шестицилиндрового о через 120, для четырехцилиндрового о о через 180, для двухцилиндрового через 360

Корпус датчика с расположенными на нем чувствительными элементами 22 и источниками 21 света может свободно перемещаться относительно оси диска 19, что необходимо для сонмещения отверстий 20 диска 19 с источниками 21 света и чунстнительными элементами 22 в процессе установки датчика °

Датчик 2 скорости вращения коленчатого вала конструктивно совмещен с датчиком 1 верхней мертвой точки и имеет на диске 19 одно отверстие

24, источник 25 света и чувствительный элемент 26. При этом отверстие

24 размещается на одном радиусе с отверстиями .20 датчика 1 верхней мертвой точки, соответствующими положениям поршня первого цилиндра двигателя в верхней мертвой точке конца такта сжатия. Датчик 2 служит для выдачи в процессе вращения коленчатого вала двигателя импульсов, частота которых пропорциональна угловой скорости. За один оборот коленчатого вала датчик выдает по од789660 ному импульсу точно в одной и той же фазе поворота.

Формирователи 3 и 4 предназначены для усиления, ограничения по амплитуде и формирования.по длительности поступающих на их входы сигналов соответственно датчика 1 верхней мерт вой точки и датчика 2 скорости вращения коленчатого вала. Оба формирователя выполнены аналогично и каждый из них представляет собой однокаскад- 1О ный электронный усилитель, снабженный эмиттерными повторителями на входе и выходе °

Формирователь 5 импульсов зажигания служит для формирования сигналов,соответствуюших моментам размыкания контактов прерывателя-распределителя, и представляет собой двухкаскаднкй электронный усилитель, на входе первого каскада которого установлен емкостно-реостатный фильтр для устране- 20 ния высокочастотной составляющей разряда.

Триггеры 7 и 8 предназначены для запуска устройства и его остановки после окончания цикла измерения, 2У равного двум оборотам коленчатого вала двигателя. Кроме того, оба триггера вместе позволяют пропускать только один импульс от свечи зажигания независимо от продолжительности нажатия пусковой кнопки 17.

Делитель 9 частоты импульсов служит для ограничения цикла работы устройства для определения угла опережения зажигания двумя оборотами ко- Зз ленчатого вала двигателя. Он состоит из двух последовательно соединенных между собой триггеров со счетными входами, причем вход второго триггера соединен с единичным выходом первого триггера, Цифровой измеритель 10 скорости вращения коленчатого вала предназначен для измерения длительности двух оборотов коленчатого вала двигателя, составляющих цикл его работы, в период которого производится измерение углов опережения зажигания. Он выполнен в виде шестиразрядного электронного пересчетного устройства и генератора импульсов времени, причем на входе пересчетного устройства установлен элемент совпадения, управля емый триггером с раздельными входами.

Цифровые измерители 11 угла опере жения зажигания служат для измерения промежутков времени, пропорциональных углам опережения зажигания в соответствующих цилиндрах двигателя, от момента появления импульсов зажига- ( ния до моментов появления импульсов датчика 1 верхней мертвой точки. Все измерители — четырехраэрядные и по конструкции аналогичны измерителю 10 скорости вращения коленчатого вала.

Для индикации результатов измерений цифровые измерители 10 и ll снабжены одним дешифратором и подключенным к его выходу одним шестиразрядным индицирующим устройством, выполненным на базе цифровых индикаторов.

Выходы триггеров пересчетных устройств обоих измерителей через одни из входов элементов совпадения подключены к соответствующим входам дешифратора, а вторые входы. элементов совпадения через кнопки соедине ны с источником управляющего положительного напряжения плюс 1,5 В. При

1 наличии на входах элементов совпаде- ния указанного напряжения пересчетное устройство разобщается с деиифратором, а при отсутствии его — соединяется, индицируя свое состояние на цифровых индикаторах.

Коммутатор 12 импульсов зажигания предназначен для распределения поступающих на его вход импульсов прерывателя-распределителя по соответствующим входам измерителей 11 угла опережения зажигания. Он имеет один вход и восемь выходов (для восьмицилиндрового двигателя) и выполнен в виде двоичного электронного счетчика с дешифратором.

Элементы 13 и 14 совпадения служат для сообщения и разобщения соответственно формирователя 5 импульсов прерывателя-распределителя с коммутатором 12 импульсов зажигания и формирователя 4 скорости вращения с делителем частоты 9 импульсов. Оба они управляются триггером 8 и выполнены в видЕ транзисторной схемы совпадения на два входа, выдающей на выходе положительные сигналы при наличии на ее входах отрицательных сигналов.

Формирователь 15 импульсов зажигания служит для формирования сигналов, соответствующих разрядному: процессу в свече первого цилиндра двигателя, и выполнен в виде двухкаскадного электронного усилителя, на .входе первого каскада которого установлены последовательно соединенные гасящее сопротивление и неоновая лампа.

Устройство для определения угла опережения зажигания работает следующим образом. .Перед началом измерений поршень первого цилиндра двигателя устанавливается в положение, соответствующее верхней мертвой точке конца такта сжатия. После этого устанавливаются датчик 1 верхней мертвой точки и датчик 2 скорости вращения коленчатого бала, а корпус датчиков перемещается относительно его оси с расположенными на нем чувствительными элементами 22 и источниками 21 света до совпадения их с соответствующими отверстиями 20, расположенными вмес789660 те с другими отверстиями диска 19 на одном радиусе.

Устройство подключается к выводу свечи 16 зажигания первого цилиндра двигателя,-датчику 1 верхней мертво точки и датчику 2, скорости вращения коленчатого вага и низковольтной клемме 6 прерывателя-распределителя.

Перек початель 23 устанавливается в положение, соответствующее числу цилиндров проверяемого двигателя (на фиг. 2 положение переключателя соответствует восьмицилиндровому двигателю) .

После подачи питающих устройство напряжений на входы формирователей

3,4,5 и 15 непрерывно поступают при работающем двигателе импульсы, где они усиливаются, ограничиваются по амплитуде и формируются по длительности.

Импульсом гашения (на чертеже не показано) узлы устройства приводятся в исходное состояние, изображенное на фиг. 1, при котором все триггеры находятся в положении 0, элементы 13 и 14 совпадения закрыты и импульсы от формирователей 5 и 4 через них не проходят. Импульсы с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки поступают на входы цифровых измерителей 11 угла опережения зажигания и поддерживают их в закрытом состоянии.

При нажатии пусковой кнопки 17 импульс от свечи зажигания первого цилиндра, пройдя формирователь 15, поступает на вход триггера 7 и переворачивает его в состояние 1 °

Появляющийся на его выходе сигнал поступает на вход второго триггера 8 и также переводит его в состояние 1 . В результате этого элементы

13 и 14 совпадения открываются.

Поскольку триггер -7 меняет свое состояние только один раз независимо от продолжительности нажатия кнопки 17, то триггер 8 сохраняет свое новое положение до тех пор, пока не подается сигнал на его второй вход. Таким образом, триггеры 7 и 8 позволяют пропускать только один сигнал от свечи зажигания, а остальные задерживать триггером 7.

Импульс с выхода формирователя 5, пройдя открытый элемент 13 совпадения поступает на вход коммутатора 12 импульсов зажигания, который на своем выходе выдает сигнал, открывающий первый цифровой измеритель ll угла опережения зажигания, который начинает суммировать импульсы времени.

По мере поворота коленчатого вала двигателя наступает момент, когда поршень первого цилиндра двигателя оказывается в положении верхней мертвой точки конца такта сжатия. При этом соответствующее отверстие 20 на диске 19 датчика верхней мертвой точки оказывается расположенным напротив соответствующего источника 21 света. Происходит освещение соот" ветствующего чувствительного элемента 22, сигнал с выхода которого пос-. тупает на вход формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки и за крывает первый цифровой измеритель

11 угла опережения зажигания.

Одновременно с этим через отверс1 тие 24 на диске 19 источником 25 света освещается чувствительный элемент

26. Выделяющийся на его выходе сигнал поступает на вход формирователя:

4 импульсов скорости вращения, проходит открытый элемент 14 совпадения и открывает цифровой измеритель 10 скорости вращения.

С приходом от формирователя 5 импульсов зажигания следующего сигна-ла, соответствующего моменту зажига20 ния в следующем по порядку работы двигателя цилиндре (в данном случае в пятом), он проходит открытый элемент 13 совпадения и поступает на вход коммутатора 12 импульсов зажигания. Коммутатор выдает сигнал, который открывает второй цифровой измеритель 11 угла опережения зажигания.

В момент появления с выхода формирователя 3 импульсов верхней мерт30 вой точки следующего сигнала второй цифровой измеритель 11 угла опережения зажигания также закрывается.

Описанный процесс работы устройства для определения угла опережения зажигания проходит аналогично и по другим цилиндрам двигателя в последовательности, определяемой порядком его работы (для восьмицилиндрового двигателя — в последовательности

40 1-5-4-2-6-3-7-8) .

По окончании цикла работы двигателя, равного двум оборотам коленчатого вала, импульсом с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки закрывается последний цифровой измеритель 11 угла опережения зажигания, а импульсом с выхода формирователя 4 импульсов скорости вращения закрывается цифровой измеритель 10 скорости вращения. При этом сигнал с выхода делителя 9 частоты импульсов поступает на вход триггера

8 и переводит его в исходное состояние, в результате чего элементы 13 ,и 14 совпадения закрываются, пре55 дзтвращая дальнейшее прохождение через них импульсов с выхода форми рователей 4 и 5.

На этом цикл измерений заканчива60 ется.

Нажатием соответствующих кнопок поочередно соединяют пересчетные устройства измерителей 10 и 11 c äåшифратором, в результате aего ux

65 состояние индицируется на цифровых

789 660

10 индикаторах инднцярующего устройства.

Таким образом, по окончании двух оборотов коленчатого вала двигателя в течение которых происходит один полный цикл его работы, на цифровых измерителях 11 фиксируются в соответствии с порядком работы двигателя числа импульсов времени, соответствующие промежуткам времени от моментов зажигания в соответствующих цилиндрах до моментов достижения поршнями этих же цилиндров верхних мертвых тоточек конца такта сжатия и пропорци.ональные углам опережения зажигания, а на цифровом измерителе 10 — число импульсов времени, соответствующее длительности двух оборотов коленчатого вала двигателя и пропорциональное скорости вращения.

Введение в предлагаемое устройство коммутатора импульсов зажигания, двух элементов совпадения, формирователя импульсов свечи зажигания, пусковой кнопки, а также выполнение измерителя угла опережения зажигания в виде блока цифровых измерите" лей и применение цифрового измерителя скорости вращения коленчатого вала, соединенных соответствующим образом между собой и с другими узлами устройства, позволяет за один . цикл работы двигателя произвести измерение в цифровом виде углов опе. режения зажигания во всех цилиндрах многоцилиндрового двигателя с одновременным измерением скорости враще ния коленчатого вала, которую можно считать величиной постоянной.:Это приводит к уменьшению трудоемкости и повышению точности определения угла опережения зажигания.

Знание углов опережения;зажигания в каждом цилиндре двигателя позволя.ет определить асинхрониэм чередования искр и бесперебойность искрообраэования, оказывающих существенное влияние на эффективность работы системы зажигания.

Кроме того, более точное определение угла опережения зажигания позволяет производить его более точную установку на двигателе и тем самым уменьшить расход топлива, увеличить мощность двигателя и повысить производительность автомобиля.

Формула изобретения

Устройство для определения угла опережения зажигания в двигателях .

39

45 внутреннего сгорания, содержащее датчики верхней мертвой точки и скорости вращения коленчатого вала, формирователи импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, Формирователь импульсов зажигания, под« ключенный к клемме прерывателя-рас-. пределителя, триггеры, делитель частоты импульсов и измерители скорости вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости определения угла опережения зажигания в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя, в него введены коммутатор импульсов зажигания, а измеритель угла опереЖения зажигания выполнен в виде блока цифровых измерителей, одни входы которых подключены к соответствующим выходам коммутатора импульсов зажи гания, а вторые - к выходу Формирователя импульсов датчика верхней мертвой точки, два элемента совпадения, одын вход первого иэ них соединен с выходом формирователя импульсов зажигания, а выход подключен к коммутатору импульсов зажигания,: один вход второго элемента совпадения соединен с выходом формирователя импульсов датчика скорости вращения, а выход - с делителем частоты импульсов, подключенным двумя своими выходами к цифровому измерителю скорости вращения коленчатого вала,: формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен к свече зажигания, .а выход через пусковую кнопку соединен со входом первого,триггера, причем выход первого триггера подключен к одному входу второго триггера, второй вход которого соединен с одним выходом делителя частоты импульсов, а выход — со вторыми входами обоих элементов совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 544118, кл. F 02 Р 17/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР . 9 144625, кл. F 02 P 17/00, 1960 (прототий) .

Составитель Л.Колосков

Редактор И.Николайчук Техред М.Рейвес: Корректор С. Щомак

1.

Эаказ 9015/33 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4