Способ и устройство управления работой двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к способу управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также к соответствующему устройству управления работой ДВС. Технический результат заключается в создании устройства управления работой ДВС и в разработке соответствующего способа, который с использованием небольших аппаратных ресурсов или ресурсов контроллера позволял бы управлять работой по возможности максимального количества цилиндров и обеспечивал бы простое конфигурирование необходимых для его осуществления аппаратных средств. Заявленный способ осуществляется в устройстве управления работой ДВС, которое включает в себя дисковый датчик углового положения, блок выдачи управляющих зажиганием воздействий и компаратор. При этом с помощью дискового датчика углового положения формируют импульсы углового положения коленчатого вала синхронно с его вращением. С помощью блока выдачи управляющих зажиганием воздействий рассчитывают в каждом сегменте, соответствующем циклу работы ДВС, по меньшей мере угол, соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания. При этом указанный угол определяют как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла. С помощью компаратора определяют момент, в который количество импульсов углового положения коленчатого вала, достигнет конкретного значения. После чего предусмотрена возможность активизации имеющегося в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий вычислительного устройства, которое с учетом фактической частоты вращения определяет время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению. Непосредственно после этого предусмотрена возможность определения с помощью компаратора момента истечения времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, и возможность начала накопления энергии в катушке зажигания. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Настоящее изобретение относится к способу управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также к соответствующему устройству управления работой ДВС.

Несмотря на то, что настоящее изобретение и лежащая в его основе проблематика поясняются на примере установленного на борту транспортного средства блока управления двигателем, предлагаемое в изобретении решение применимо к любым системам управления зажиганием.

Устройства управления зажиганием, предназначенные для управления циклами воспламенения горючей смеси или циклами искрообразования, в системах, соответственно устройствах зажигания с накоплением энергии в индуктивности, т.е. в системах и устройствах с катушками зажигания, выполняют в основном две управляющие функции, а именно управляют подачей энергии, необходимой для воспламенения рабочей смеси, регулированием продолжительности включения зажигания, соответственно продолжительности накопления энергии в катушке зажигания, а также управляют в соответствии с углом опережения зажигания, т.е. в соответствии с моментом зажигания, подачей импульса тока высокого напряжения в момент отключения, соответственно окончания накопления энергии в катушке зажигания.

Промежуток времени, в течение которого происходит накопление необходимой для воспламенения рабочей смеси энергии, величина которой в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности измеряется по длительности накопления энергии в катушке зажигания, имеет в зависимости от приложенного к электрической цепи катушки напряжения бортовой сети, а также от постоянной времени электрической цепи различную продолжительность.

Обычно соответствующие заданные значения заложены в память блока управления в виде многопараметровой характеристики, учитывающей зависимость от частоты вращения и других возможных параметров двигателя.

До настоящего времени способы управления зажиганием обычно разрабатывались для определенного типа блоков управления, определенного типа двигателя или в наилучшем случае с учетом более общих требований определенной фирмы-изготовителя автомобилей.

Поэтому задача разработки устройства управления зажиганием для некоторой базовой системы блоков управления, которую можно было бы применять для любого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным (искровым) воспламенением рабочей смеси с учетом основных принципов управления и регулирования, используемых любой фирмой-заказчиком, предъявляет новые требования к соответствующему способу управления зажиганием.

Согласно существующему на сегодняшний день уровню техники блок выдачи управляющих зажиганием воздействий работает практически автономно. При этом для максимально возможного учета текущих параметров и точности выдаваемых воздействий при динамических изменениях нагрузки предпринимаются попытки параллельно и независимо обрабатывать в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий максимально возможное количество информации. С целью свести к минимуму погрешность в необходимом предсказании изменения угла поворота коленчатого вала при динамическом изменении нагрузки обычно, например, для блока выдачи управляющих зажиганием воздействий отдельно измеряют частоту вращения, а именно, в точке, угловое положение которой максимально приближено к угловому положению коленчатого вала, соответствующему моменту воспламенения рабочей смеси. Кроме того, предпринимаются попытки рассчитывать параметры искрообразования, соответственно моменты воспламенения рабочей смеси по возможности параллельно и отдельно для каждого цилиндра.

Если, например, обнаруживается, что из-за изменения момента зажигания в сторону раннего необходимо также изменить и угловое положение точки измерения угловой скорости коленчатого вала, то подобный сдвиг приходится осуществлять лишь однократно, и он не влияет на расчет параметров циклов искрообразования для других цилиндров. Если система управления двигателем, например из-за недостатка ресурсов, не может выполнять вычисления отдельно для каждого цилиндра, то в этом случае стремятся по крайней мере объединить цилиндры в группы исходя из схожих параметров их работы в ДВС.

Для системы зажигания, разработанной под некую базовую систему (платформу), такой подход является сравнительно сложным в реализации и требует наличия определенных аппаратных ресурсов. Системы управления зажиганием со сниженным объемом вычислений позволяют в приемлемой степени компенсировать динамические погрешности путем введения для угла опережения зажигания или длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания поправки в виде динамического упреждения, т.е. упреждения динамического изменения нагрузки.

Способы управления зажиганием, в которых для вычислений используются собственные схемы, позволяют в основном исключить затраты на разработку соответствующих программных приложений, но вместе с тем для их осуществления требуется больше аппаратных средств, и поэтому в зависимости от архитектуры процессора время, необходимое на проведение вычислений, может увеличиваться. Еще одна характерная особенность, присущая многим из широко распространенных на сегодняшний день блоков выдачи управляющих зажиганием воздействий, состоит в том, что их выходные сигналы в большинстве случаев выдаются с определенных, жестко заданных выходов аппаратных средств. В результате при использовании указанного способа в какой-либо базовой системе (платформе) управления существенно усложняется разработка конфигураций подобных аппаратных средств.

Кроме того, лишь небольшим количеством методов выдачи управляющих зажиганием воздействий предусмотрен контроль состава горючей смеси в том цилиндре, в котором в текущем цикле должно произойти воспламенение этой горючей смеси. В некоторых типах двигателей последнего поколения, в которых используются пластмассовые впускные трубопроводы или впускные коллекторы, в различных ситуациях возникала проблема взрыва смеси в этих впускных коллекторах. Эту проблему можно решить, выдавая управляющий импульс на искрообразование лишь для тех цилиндров, для которых точно установлен факт их заполнения горючей смесью.

Таким образом, до настоящего времени не был разработан способ управления работой ДВС, соответственно зажиганием в ДВС, который (способ) с использованием небольших аппаратных ресурсов или ресурсов контроллера позволял бы управлять работой по возможности максимального количества цилиндров и обеспечивал бы простое конфигурирование необходимых для его осуществления аппаратных средств и который допускал бы его контроль со стороны системы впрыскивания.

Обычные блоки управления снабжены для подачи сигналов углового положения дисковым датчиком углового положения, который через равные угловые интервалы выдает на устройство управления зажиганием соответствующие импульсы. Поскольку, однако, на выполнение вычислений необходимо определенное время, расчет моментов воспламенения может происходить в большинстве систем управления зажиганием только посегментно, где одному сегменту соответствует равный 720° угловой интервал поворота коленчатого вала, деленный на количество цилиндров, т.е., например, для четырехцилиндрового двигателя этот угол, соответственно сегмент, равен 180°. Поэтому хотя дисковый датчик углового положения и обычные для устройства управления зажиганием схемы, включающие таймер и счетчик, и позволяют с достаточно высокой точностью измерять определенные путем вычислений угловые положения, соответствующие моменту воспламенения, само вычисление основано тем не менее на некоей измеренной частоте вращения, которая при ее динамическом изменении уже не соответствует в момент зажигания фактической частоте вращения.

Таким образом, для выдачи воздействий, управляющих циклами искрообразования, соответственно моментами воспламенения горючей смеси, было бы целесообразным разработать такое устройство управления работой ДВС, соответственно управления в нем зажиганием, которое могло бы работать в общей системе управления двигателем и которое можно было бы использовать в максимально возможном количестве систем самых разнообразных конфигураций.

Поскольку в целях оптимизации затрат одновременно может использоваться лишь ограниченный набор компонентов системы управления (например, каналов прерывания в предварительно определенном контроллере), необходимо обеспечить реализацию устройства, соответственно способа управления работой ДВС или управления зажиганием с минимальными затратами прежде всего аппаратных ресурсов. Кроме того, способ управления работой ДВС или управления зажиганием должен быть по возможности организован по модульному принципу, чтобы в предельно возможной степени упростить его согласование с различными системами управления.

Для решения этой задачи в изобретении предлагается способ управления работой ДВС, заключающийся в том, что с помощью дискового датчика углового положения формируют импульсы углового положения коленчатого вала синхронно с его вращением,

с помощью блока выдачи управляющих зажиганием воздействий рассчитывают в каждом сегменте, соответствующем циклу работы ДВС, по меньшей мере угол, соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом указанный угол определяют как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, и

с помощью компаратора определяют момент, в который количество импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего с учетом фактической частоты вращения определяют время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и по истечении времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, начинают накопление энергии в катушке зажигания.

В изобретении предлагается также устройство управления работой ДВС, имеющее:

дисковый датчик углового положения, который генерирует импульсы углового положения коленчатого вала синхронно с его вращением,

блок выдачи управляющих зажиганием воздействий, который в каждом сегменте, соответствующем циклу работы ДВС, рассчитывает по меньшей мере угол, соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом предусмотрены средства, которые определяют указанный угол как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла,

компаратор, который позволяет определить момент, в который количество импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего

предусмотрена возможность активизации имеющегося в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий вычислительного устройства, которое с учетом фактической частоты вращения определяет время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и непосредственно после этого предусмотрена возможность определения с помощью компаратора момента истечения времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, и возможность начала накопления энергии в катушке зажигания.

Преимущество предлагаемых в изобретении способа и устройства управления работой ДВС состоит по сравнению с известными решениями в том, что для разработки такого способа на ДВС самых разнообразных типов были проанализированы наиболее распространенные проблемы, связанные с управлением зажиганием. По сравнению с общепринятыми способами управления работой ДВС и, в частности, управления зажиганием разработанный согласно изобретению блок выдачи управляющих зажиганием воздействий является более простым в конфигурировании, требует меньших ресурсов и имеет однозначно определенные интерфейсы, через которые с этим блоком могут взаимодействовать другие функциональные компоненты системы управления двигателем. Так, в частности, возможное взаимодействие с системой впрыскивания топлива позволяет эффективно решить проблему обратной вспышки или хлопков горючей смеси во впускном коллекторе при нулевой частоте вращения и проблему неравномерного "разгона" двигателя после выключения стартера.

Основная идея изобретения заключается в том, что в отличие от технически распространенных способов управления работой ДВС и, в частности, управления зажиганием представленный в настоящем описании блок выдачи управляющих зажиганием воздействий взаимодействует с другими устройствами с целью управления различными аппаратными компонентами. Наиболее целесообразно при этом, например, производить опрос состояния системы впрыскивания. В этом случае система впрыскивания передает в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий информацию о том, что в один из цилиндров было подано определенное количество топлива. В последующем этот цилиндр будет первым цилиндром, для которого система зажигания выдаст управляющий импульс на искрообразование.

До настоящего времени блоки выдачи управляющих зажиганием воздействий начинали цикл искрообразования при обнаружении начала, равного 360°, углового интервала поворота коленчатого вала или при одновременной идентификации цилиндра, поршень которого совершает такт сжатия, вне зависимости от состава горючей смеси. При этом искрообразование происходило без учета состава горючей смеси. При воспламенении, например, слишком бедной горючей смеси может происходить замедленное сгорание топлива, что в результате в наихудшем случае может приводить даже к разрыву впускного коллектора. Кроме того, при воспламенении богатой смеси двигатель в результате образования толстой пленки топлива на стенках впускного коллектора может "разгоняться" неравномерно, что создает определенный дискомфорт при езде, а также отрицательно сказывается, например, на реализации концепций по инициированию реакций термической нейтрализации отработавших газов (ОГ).

Известные, нашедшие широкое техническое распространение способы выдачи управляющих зажиганием воздействий не рассчитаны на одновременную выдачу различных последовательностей выходного сигнала. В большинстве случаев информация, которая должна передаваться по каналам аппаратных средств при зажигании, жестко привязана к самим этим аппаратным средствам. В отличие от этого предлагаемый в изобретении блок выдачи управляющих зажиганием воздействий рассчитан на работу с различными блоками управления и не требует его адаптации к аппаратным средствам таких блоков управления и связанных с этим расходов. Форма и структура сигналов, передаваемых от этого блока выдачи управляющих зажиганием воздействий на различные компоненты, предпочтительно определяется по таблице, обращение к которой осуществляется в ходе выполнения стандартных программ обработки данных. Благодаря этому удается свести к минимуму и затраты на разработку соответствующего программного обеспечения.

В отличие от технически общепринятых систем предлагаемый блок выдачи управляющих зажиганием воздействий не требует никакой собственной обработки сигнала датчика. Расчет моментов воспламенения и связанных с ними величин происходит синхронно с обычно всегда предусмотренным в системах управления двигателем общим процессом. Благодаря тому, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий совместно использует входящую в состав устройства измерения частоты вращения общую схему сравнения, которая может быть сконфигурирована не только для сравнения времени, но и для сравнения угловых величин, для подсчета импульсов углового положения и уменьшения шага приращения необходима лишь одна единственная управляющая линия для активизации вычислительного устройства. При выполнении блока выдачи управляющих зажиганием воздействий на обычных контроллерах без параллельных вычислительных устройств (в виде так называемой "дешевой" системы) для всего блока выдачи управляющих зажиганием воздействий необходимо предусмотреть лишь два канала прерывания. Одно прерывание для подачи тока и одно прерывание для прекращения подачи тока позволяют управлять работой любого количества цилиндров. Распределение прерываний по цилиндрам и их особым режимам работы обеспечиваются за счет соответственно более сложных буферных структур. В результате удается сэкономить ресурсы контроллеров, соответственно аппаратные ресурсы, которые могут использоваться для выполнения других функций. Несмотря на то, что имеющему подобную конфигурацию блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий свойственно выдавать несколько в меньшей степени соответствующие текущим динамическим условиям воздействия, чем при использовании большинства распространенных способов, тем не менее, как показали опыты, обеспечиваемая таким блоком точность выдаваемых им воздействий вполне достаточна для управления работой ДВС с принудительным воспламенением рабочей смеси.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа с помощью блока выдачи управляющих зажиганием воздействий наряду с углом, соответствующим началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, рассчитывают также по меньшей мере еще одну дополнительную величину, характеризующую угол опережения зажигания. При работе блока выдачи управляющих зажиганием воздействий во втором режиме в качестве такой дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, предпочтительно рассчитывают угол опережения зажигания, при этом с помощью первых средств блока выдачи управляющих зажиганием воздействий угол опережения зажигания вычисляют как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, с помощью компаратора определяют момент, в который количество указанных импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего с учетом фактической частоты вращения определяют время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и затем по истечении времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, заканчивают накопление энергии в катушке зажигания. В другом варианте при работе блока выдачи управляющих зажиганием воздействий в первом режиме в качестве указанной выше дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, предпочтительно рассчитывают время, соответствующее длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом с помощью компаратора по истечении этого времени заканчивают накопление энергии в катушке зажигания.

В обоих рассмотренных выше вариантах блок выдачи управляющих зажиганием воздействий в зависимости от одного из рабочих параметров ДВС, таких как частота вращения или время, истекшее после пуска ДВС, предпочтительно переключать с первого режима работы на второй и обратно.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого в изобретении способа с помощью вторых средств блока выдачи управляющих зажиганием воздействий остаточное значение угла поворота коленчатого вала или длительность замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания представляют в виде количества тактовых импульсов независимого датчика тактовых импульсов, работающего независимо от вращения коленчатого вала, при этом тактовые импульсы указанного датчика подают далее в компаратор.

Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления предлагаемого в изобретении способа один сигнал, генерируемый компаратором в момент начала накопления энергии в катушке зажигания, подают в устройство вывода по первой линии, а другой сигнал, генерируемый компаратором в момент окончания накопления энергии в катушке зажигания, подают в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий по второй линии, при этом первая и вторая линии соответственно соединяют компаратор с блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий.

Предпочтительно далее начинать расчет угла, соответствующего началу замкнутого состояния контактов прерывателя, лишь после впрыскивания топлива.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении устройства блок выдачи управляющих зажиганием воздействий наряду с углом, соответствующим началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, выполнен с возможностью расчета по меньшей мере еще одной дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания. В этом случае блок выдачи управляющих зажиганием воздействий при его работе во втором режиме позволяет в качестве такой дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, рассчитывать угол опережения зажигания, при этом первые средства блока выдачи управляющих зажиганием воздействий позволяют вычислять угол опережения зажигания как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, компаратор позволяет определять момент, в который количество указанных импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего предусмотрена возможность активизации имеющегося в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий вычислительного устройства, которое с учетом фактической частоты вращения определяет время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и затем компаратор позволяет определять момент истечения времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, и заканчивать накопление энергии в катушке зажигания. В другом варианте блок выдачи управляющих зажиганием воздействий при его работе в первом режиме позволяет рассчитывать в качестве указанной выше дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, время, соответствующее длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом компаратор по истечении этого времени позволяет заканчивать накопление энергии в катушке зажигания.

В обоих рассмотренных выше вариантах блок выдачи управляющих зажиганием воздействий предпочтительно выполнен с возможностью переключения с первого режима работы на второй и обратно в зависимости от одного из рабочих параметров ДВС, таких как частота вращения или время, истекшее после пуска ДВС.

Согласно следующему предпочтительному варианту выполнения предлагаемого в изобретении устройства предусмотрен независимый датчик тактовых импульсов, работающий независимо от вращения коленчатого вала, при этом в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий предусмотрены вторые средства, которые позволяют представлять остаточное значение угла поворота коленчатого вала или длительность замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания в виде количества тактовых импульсов независимого датчика тактовых импульсов, при этом предусмотрена возможность передачи тактовых импульсов указанного датчика далее в компаратор.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом выполнения предлагаемого в изобретении устройства компаратор соединен с блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий соответственно первой и второй линиями, при этом предусмотрена возможность передачи сигнала, генерируемого компаратором в момент начала накопления энергии в катушке зажигания, в устройство вывода по первой линии, а сигнала, генерируемого компаратором в момент окончания накопления энергии в катушке зажигания, - в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий по второй линии.

В предлагаемом в изобретении устройстве предпочтительно далее предусмотреть возможность начала расчета угла, соответствующего началу замкнутого состояния контактов прерывателя, лишь после впрыскивания топлива.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом предусмотрено устройство разрешения вывода управляющих зажиганием воздействий в случае произошедшего впрыскивания.

В следующем предпочтительном варианте блок выдачи управляющих зажиганием воздействий выполнен таким образом, чтобы выдавать длительность накопления энергии в системе зажигания с накоплением энергии в индуктивности, начиная с углового положения коленчатого вала, соответствующего началу накопления энергии в катушке зажигания, путем добавления длительности накопления энергии в режиме с использованием в качестве выходной величины времени накопления энергии и путем вычисления углового интервала, соответствующего длительности накопления энергии в катушке до момента воспламенения, в режиме с использованием в качестве выходной величины угла опережения зажигания.

В следующем предпочтительном варианте предусмотрено табличное устройство, в котором содержится информация, выдаваемая во время цикла искрообразования в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий.

В следующем предпочтительном варианте для расчета углового положения коленчатого вала, соответствующего началу накопления энергии в катушке, и угла опережения зажигания используют лишь один единственный компаратор, сравнивающий изменение во времени углового положения вращающегося коленчатого вала. Иными словами, существуют лишь два прерывания, а именно, одно - для накопления энергии в катушке и другое - для выдачи управляющего импульса на искрообразование, независимо от количества цилиндров в ДВС.

В следующем предпочтительном варианте расчет углового положения, соответствующего началу накопления энергии в катушке зажигания, и угла опережения зажигания происходит в рамках общей схемы синхронизации. Иными словами, отсутствует специальное прерывание для системы зажигания.

Оба последних варианта обеспечивают наиболее предпочтительный режим синхронизации для внешних устройств.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая процесс синхронизации и выдачи управляющих зажиганием воздействий в рассмотренном в описании варианте выполнения устройства управления работой ДВС, соответственно управления зажиганием,

на фиг.2 - часть блок-схемы, иллюстрирующая процесс синхронизации и выдачи управляющих зажиганием воздействий в рассмотренном в описании варианте выполнения устройства управления работой ДВС, соответственно управления зажиганием при принудительном зажигании,

на фиг.3 - схематичное изображение последовательности импульсов, выдаваемых дисковым датчиком углового положения,

на фиг.4 - часть блок-схемы, иллюстрирующая процесс синхронизации и выдачи управляющих зажиганием воздействий в рассмотренном в описании варианте выполнения устройства управления работой ДВС, соответственно управления зажиганием при предсказании изменения во времени углового положения вращающегося коленчатого вала,

на фиг.5 - схематичное изображение порядка работы цилиндров четырехцилиндрового ДВС, и

на фиг.6 - схематичное иллюстрирующее лежащий в основе настоящего изобретения принцип изображение последовательности происходящих при управлении зажиганием процессов при повороте коленчатого вала на сегмент, соответствующий циклу искрообразования в первом цилиндре четырехцилиндрового ДВС.

На всех чертежах одинаковые или выполняющие одинаковые функции элементы обозначены одинаковыми позициями.

Для пояснения принципа, положенного в основу настоящего изобретения, на фиг.5 схематично показан порядок работы цилиндров четырехцилиндрового две.

На фиг.5 по оси x отложен угол поворота коленчатого вала в градусах (°ПКВ), а по оси у показаны циклы зажигания ЦЗ, которые соответствуют порядку работы цилиндров...-2-1-3-4-2-... Полный цикл составляет 720° ПКВ, что соответствует времени цикла t_цик. Один сегмент равен 720° ПКВ/4 = 180°, что соответствует времени сегмента t_сег.

На фиг.6 на примере управления величиной тока I_K в катушке зажигания схематично изображена последовательность происходящих при управлении зажиганием процессов при повороте коленчатого вала на сегмент, соответствующий циклу искрообразования в первом цилиндре четырехцилиндрового ДВС.

В положении, соответствующем 0°, определяется частота вращения N и непосредственно вслед за этим по многопараметровой характеристике В определяются значения времени накопления энергии t_НЭ, а также угла W₃ опережения зажигания (что приблизительно соответствует углу в момент размыкания контактов прерывателя системы зажигания).

После этого на основании уравнения

W_HHЭ=W_З-t_НЭ × ω,

где ω обозначает соответствующую частоте вращения N угловую скорость, определяется угол W_ННЭ; соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя или моменту замыкания контактов прерывателя, соответственно моменту начала накопления энергии, при этом принимается, что движение является равномерным. Поскольку на выполнение вычислений необходимо определенное время, расчет этого углового положения и соответствующего момента воспламенения выполняется только один раз в каждый интервал между вспышками.

При работе в режиме, в котором в качестве выходной величины используется время или, что то же самое, продолжительность накопления энергии, счетчик С1 на основании сигнала от датчика коленчатого вала ДКВ определяет, начиная с величины °, угол W_ННЭ и по достижении этого угла W_HHЭ выдает на выходной каскад катушки зажигания управляющее воздействие. После этого таймером устанавливается продолжительность t_НЭ времени накопления энергии, по истечении которого подача управляющего воздействия на выходной каскад прерывается.

При работе в режиме, в котором в качестве выходной величины используется угол опережения зажигания, счетчик С1 на основании сигнала от датчика коленчатого вала ДКВ определяет, начиная с величины 0°, угол W_ННЭ и по достижении этого угла W_ННЭ выдает на выходной каскад катушки зажигания управляющее воздействие. Вторым счетчиком С2 на основании сигнала от датчика коленчатого вала ДКВ определяется, начиная с величины 0°, угол W_З, по достижении которого подача управляющего воздействия на выходной каскад прерывается.

Поскольку ошибочными расчетами при вычислении характеристики изменения частоты вращения, например в случае пуска двигателя, нельзя пренебречь, в устройствах управления зажиганием приоритет обычно отдается какому-либо одному объекту управления, а именно, либо времени накопления энергии, либо углу опережения зажигания. Если предпочтение отдается выдаче схемой таймер/счетчик точного времени накопления энергии в так называемом режиме с использованием времени накопления энергии в качестве выходной величины, то при пусковом ускорении (при увеличении частоты вращения) момент зажигания изменяется в сторону позднего. Если же предпочтение отдается выдаче точного угла опережения зажигания в так называемом режиме с использованием угла опережения зажигания в качестве выходной величины, то при динамическом изменении частоты вращения при пуске сокращается время накопления энергии, а тем самым уменьшается и накапливаемая в катушке зажигания энергия, что может приводить к пропускам вспышек в цилиндрах ДВС.

Поэтому обычно в зависимости от параметров объектной системы в качестве выходной жестко задают ту или иную величину, т.е. время накопления энергии или угол опережения зажигания, или же по достижении некоторой пороговой частоты вращения предусматривают переключение с режима, в котором в качестве выходной используется одна величина, на режим, в котором в качестве выходной используется другая величина. При этом во время пуска двигателя в качестве выходной величины преимущественно используется время накопления энергии с последующим переключением на режим, в котором в качестве выходной величины используется угол опережения зажигания и который вводится по достижении некоторой пороговой частоты вращения, начиная с которой частота выборки дискретных данных о частоте вращения коленчатого вала возрастает настолько, что погрешностью, обусловленной динамическим изменением этой частоты вращения, можно пренебречь, но начиная с которой, с другой стороны, чувствительность крутящего момента к углу опережения зажигания также значительно снижается.

На фиг.1 показана блок-схема процесса синхронизации и выдачи управляющих зажиганием воздействий в устройстве управления работой ДВС, соответственно управления зажиганием в соответствии с описанным вариантом выполнения.

Этот описанный выше вариант относится прежде всего к устройству управления зажиганием, предназначенному для выдачи управляющих воздействий на искрообразование в ДВС с принудительным (искровым) воспламенением рабочей смеси и имеющему устройство измерения угла поворота, соответственно устройство определения углового положения коленчатого вала. Это устройство измерения угла поворота в первую очередь выдает в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий следующие через равные угловые интервалы импульсы, а также сигналы, соответствующие началу рабочего цикла ДВС (720° ПКВ у четырехцилиндрового ДВС) и началу соответствующего сегмента (180° ПКВ у четырехцилиндрового ДВС).

Устройство измерения угла поворота активизирует вычислительные блоки устройств вывода один раз в каждый интервал между вспышками в каждом случае по достижении коленчатым валом определенного углового положения, соответствующего так называемому опорному или базовому значению. При такой активизации в устройства вывода поступает информация о фактической угловой скорости, а также номер определенного в результате синхронизации цилиндра, поршень которого в данный момент движется в положение, соответствующее моменту зажигания (к верхней мертвой точке (в.м.т.) цилиндра, в котором должно произойти искрообразование).

В том случае, если в последовательности поступающих через равные угловые интервалы импульсов один из подобных импульсов отсутствует, т.е. в этой последовательности имеется пропуск импульса, например для обеспечения синхронизации, то в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий поступает информация о положении этого пропуска. Затем блок выдачи управляющих зажиганием воздействий учитывает подобную информацию о пропуске при расчете выдаваемого углового положения коленчатого вала для выдаваемых им управляющих воздействий.

В момент достижения опорного значения устройство измерения угла поворота выдает соответствующий сигнал начала отсчета времени и номер импульса углового положения. Устройство измерения угла поворота подсчитывает эти импульсы и одновременно имеет независимо работающий таймер, выдающий тактовые импульсы, текущие значения которых для каждого импульса углового положения сохраняются в памяти. Номера импульсов углового положения и эти отсчеты времени могут сравниваться между собой компаратором. Если контрольное угловое положение или контрольные отсчеты времени соответствуют значению, полученному счетчиком импульсов или показаниям таймера, то компаратор инициирует расчет выдаваемого управляющего зажиганием воздействия.

После идентификации цилиндра и обнаружения начала углового интервала поворота коленчатого вала устройство измерения угла поворота периодически, с постоянным угловым интервалом активизирует выдачу управляющих зажиганием воздействий. Угловой интервал поворота коленчатого вала определяется делением угла поворота этого вала за полный рабочий цикл ДВС на общее количество цилиндров. Ниже этот угловой интервал поворота назван интервалом, соответственно сегментом между вспышками зажигания (циклами искрообразования). При этом в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий дополнительно поступает информация об угловом положении программной контрольной метки, называемой ниже базовым значением. Такое базовое значение целесообразно указывать в градусах, предшествующих в.м.т. поршня рабочего цилиндра. Поэтому в последующем это базовое значение рассматривается как угловое положение программной контрольной метки относительно в.м.т.

Как показано на фиг.1, на шаге S100 на основании последовательности выдаваемых устройством измерения угла поворота импульсов осуществляется синхронизация (СИНХР) системы управления зажиганием с изменяющимся по определенному закону углом поворота коленчатого вала. На шаге S200 идентифицируется цилиндр (ИЦ), поршень которого движется к в.м.т. После этого устройство измерения угла поворота передает в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий информацию об окончании процесса идентификации указанного цилиндра. Это означает, что установлено начало равного 360° углового интервала поворота коленчатого вала и номер цилиндра, поршень которого совершает в начале этого интервала такт сжатия. Лишь после передачи этой информации синхронизирующая часть блока выдачи управляющих зажиганием воздействий начинает выполнять последующие проверки.

Сигнал на искрообразование (СИ) выдается затем на шаге S400 лишь после того, как однозначно будет идентифицирован цилиндр, поршень которого совершает такт сжатия, и в текущем цикле синхронизации успешно произошло наполнение этого цилиндра горючей смесью, т.е. если на шаге 300 будет подтверждено, что впрыскивание горючей смеси в цилиндр успешно завершено (ВПРЫСК = ОК). С целью - обеспечить определенный режим "разгона" двигателя и предотвратить возможное замедленное сгорание горючей смеси, блок выдачи управляющих зажиганием воздействий не начинает проведение дальнейших вычислений до тех пор, пока устройство вывода командных импульсов на впрыскивание не выдаст в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий сигнал о произошедшем впрыскивании. Если бы сигнал на искрообразование выдавался при наличии неопределенного состава горючей смеси, то двигатель мог бы в течение короткого промежутка времени разгоняться за счет остаточной пленки топлива, возможно присутствующей на стенках его впускного тракта, а затем после исчезновения этой остаточной пленки топлива до начала разгона в определенном режиме его частота вращения могла бы резко снизиться. Наряду с обеспечением разгона двигателя в определенном режиме выдача сигнала на искрообразование только при условии успешного впрыскивания топлива уменьшает вероятность обратных вспышек, соответственно хлопков горючей смеси во впускном трубопроводе. После однократной выдачи сигнала на искрообразование (управляющего сигнала) система зажигания продолжает непрерывно работать на протяжении всего оставшегося цикла движения до тех пор, пока устройством измерения угла поворота коленчатого вала не будет выявлена потеря синхронизации между сигналом углового положения коленчатого вала и схемами обработки сигналов.

При выполнении операций на последующих шагах S500, S600 и S700 при снижении частоты вращения ниже некоторой жестко задаваемой пороговой частоты вращения N0 управление зажиганием осуществляется в первом режиме (режим управления зажигания РУЗ 1). В этом случае блок выдачи управляющих зажиганием воздействий обеспечивает точное соблюдение времени замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, т.е. режим, в котором в качестве выходной величины используется время накопления энергии. Выше указанной пороговой частоты вращения N0 управление зажиганием осуществляется во втором режиме РУЗ 2, в котором обеспечивается выдача точного угла опережения зажигания, т.е. в режиме, в котором в качестве выходной величины используется угол опережения зажигания.

На фиг.2 показана часть блок-схемы, иллюстрирующая процесс синхронизации и выдачи управляющих зажиганием воздействий для рассмотренного выше варианта выполнения устройства управления зажиганием при работе в режиме принудительного зажигания.

В соответствии с описанными выше подходами устройство измерения угла поворота активизирует блок выдачи управляющих зажиганием воздействий для каждого цилиндра, поршень которого совершает такт сжатия. При активизации блока выдачи управляющих зажиганием воздействий поршень в таком цилиндре не доходит до в.м.т. на величину, соответствующую базовому значению углового положения коленчатого вала. Управляющий импульс должен выдаваться в пределах интервала между вспышками до следующего обращения к блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий. Если при последующем обращении к блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий последний цикл искрообразования еще не состоялся, то это свидетельствует о недопустимом запаздывании управляющего импульса. Такая ситуация может возникнуть только в результате определенного сбоя в работе системы, и поэтому во избежание выхода из строя компонентов системы зажигания инициируется принудительное зажигание.

При этом, в частности на шаге S1000, проверяется, был ли выдан сигнал на искрообразование (СИ). Если затем на шаге S1100 будет установлено, что сигнал на искрообразование в последнем сегменте (СИПС) еще не выдан, то на шаге S1200 происходит принудительное зажигание ПЗ.

Если, например, в результате возникновения сбоев, в частности в результате обусловленных проблемами электромагнитной совместимости электромагнитных помех, в работе блока выдачи управляющих зажиганием воздействий возникают отклонения, приводящие к недопустимому запаздыванию в выдаче им значений углов опережения зажигания или моментов зажигания, то эту погрешность можно было бы уменьшить за счет нового обращения устройства измерения угла поворота к этому блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий, поскольку в момент, в который начинается выдача управляющих зажиганием воздействий, выполняется показанная на фиг.2 проверка на достоверность.

В блок выдачи управляющих зажиганием воздействий от устройства измерения угла поворота поступает, как уже говорилось выше, информация о номере цилиндра, поршень которого движется к в.м.т. в положение, соответствующее моменту зажигания. На основании количества цилиндров по таблице, которая содержит информацию, передаваемую по достижении момента воспламенения в устройство вывода блока выдачи управляющих зажиганием воздействий, определяется числовое значение адреса. Это числовое значение адреса определяется на основании номера цилиндра, количества вторичных цепей системы зажигания, а также выбранного режима, в котором в качестве выходной используется та или иная величина. Информация с номером цилиндра поступает в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий от устройства измерения угла поворота коленчатого вала. Информация о количестве вторичных цепей системы зажигания задана в виде постоянной информации в устройстве управления блока выдачи управляющих зажиганием воздействий, а режим, в котором в качестве выходной используется та или иная величина, устанавливается на основании расчета моментов воспламенения или информация о таком режиме передается в указанный блок другими устройствами системы управления двигателем. Ниже в схематичном виде представлена вышеуказанная таблица.

В блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий временные события должны синхронизироваться с событиями, наступающими при измерении углового положения коленчатого вала. На фиг.3 на примере сигнала устройства измерения угла поворота коленчатого вала в общем и упрощенном виде проиллюстрирован процесс синхронизации отдельного искрового разряда.

Из показанной на чертеже схемы следует, что накопление энергии в системе зажигания начинается в угловом интервале после измерения времени сегмента t_сег, т.е. продолжительности интервала между вспышками. Этот угловой интервал поворота коленчатого вала называется ниже углом, соответствующим моменту замыкания контактов прерывателя системы зажигания. Количество накапливаемой в индуктивности энергии определяется в рассматриваемом блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий некоторым промежутком времени, так называемым временем замкнутого состояния контактов прерывателя. По истечении этого времени накопленная в системе зажигания энергия преобразуется в воспламеняющую искру.

При выдаче управляющих зажиганием воздействий задаются два значения, а именно время накопления энергии t_НЭ и угол опережения зажигания W_З, которые должны быть взаимно согласованы. В блок выдачи управляющих зажиганием воздействий в качестве заданных значений передается, во-первых, время замкнутого состояния контактов прерывателя, соответственно время накопления энергии, т.е. продолжительность накопления в индуктивности энергии (временной критерий), а во-вторых, угол опережения зажигания (угловой критерий). Таким образом, блок выдачи управляющих зажиганием воздействий должен рассчитать, при каком угловом положении вращающегося коленчатого вала до достижения им углового положения, соответствующего определенному углу опережения зажигания, необходимо начать накопление энергии в системе зажигания, чтобы количества этой энергии было достаточно для зажигания горючей смеси.

С этой целью при расчете моментов зажигания или воспламенения необходимо предсказывать характеристику изменения во времени углового положения вращающегося коленчатого вала ДВС. Рассматриваемый блок выдачи управляющих зажиганием воздействий исходит из того, что коленчатый вал в интервале между вспышками вращается равномерно, т.е. без ускорения. В этом случае угол W_ЗКП соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя, рассчитывается по следующей формуле:

W_ЗКП=W_вых-(ЗВ_вых/t_сег)((угол сегмента),

где W_вых означает заданный угол опережения зажигания относительно углового положения, соответствующего рассчитанному моменту воспламенения,

ЗВ_вых - заданное время замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания;

t_сег - предполагаемую длительность поворота коленчатого вала на текущий сегмент (эта информация поступает в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий от устройства измерения угла поворота).

При обращении к блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий и при соблюдении критериев синхронизации и выдачи сигнала на искрообразование указанный блок на основании предсказанной длительности поворота коленчатого вала на текущий сегмент, соответствующей представленным в виде целочисленных величин угловым значениям, обрабатываемым в этом блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий, рассчитывает время углового приращения, т.е. время поворота коленчатого вала на некоторый дискретный угол, как это показано на фиг.4.

Как указано выше, с одной стороны, задача блока выдачи управляющих зажиганием воздействий состоит в управлении или регулировании продолжительности накопления энергии, а, с другой стороны, накопление энергии должно заканчиваться в тот момент, когда коленчатый вал достигнет углового положения, соответствующего углу опережения зажигания. Иными словами, блок выдачи управляющих зажиганием воздействий измеряет для определения моментов зажигания в цилиндрах ДВС с принудительным воспламенением рабочей смеси как углы, так и временные интервалы.

Во всех режимах, в которых в качестве выходных блок выдачи управляющих зажиганием воздействий выдает те или иные величины, вначале путем измерений определяется описанное выше угловое положение вращающегося коленчатого вала, соответствующее моменту замыкания контактов прерывателя системы зажигания, после чего имеющееся в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий управляющее подачей энергии устройство выдает сигнал на накопление энергии в индуктивности.

Как указано выше, в начале интервала между вспышками зажигания по общему разрешающему сигналу, выдаваемому устройством измерения угла поворота коленчатого вала, активизируются логические вычислительные схемы. При этом по такому разрешающему сигналу одновременно активизируются и все остальные вычислительные устройства системы управления двигателем, которые должны взаимодействовать с блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий. В начале вычислений в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий от устройства измерения угла поворота коленчатого вала поступает самая последняя информация о частоте вращения, измеренная при повороте этого вала на определенный угловой интервал.

Эта информация о частоте вращения используется блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий для непосредственного определения угла, соответствующего моменту замыкания контактов прерывателя, в соответствии с приведенным выше уравнением на основании полученных от других вычислительных устройств заданных значений времени замкнутого состояния контактов прерывателя и угла опережения зажигания. Угол, соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя, определяется как угловой интервал между угловым положением коленчатого вала, соответствующим моменту начала накопления энергии, и положением этого вала в расчетный момент воспламенения. Этот угол, соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя, пересчитывается в определенное, соответствующее ему количество импульсов датчика углового положения. Величина, соответствующая остаточному углу, который невозможно измерить с помощью указанных импульсов углового положения, записывается в буферную память устройства вывода блока выдачи управляющих зажиганием воздействий. Это количество импульсов передается в переключательное устройство блока выдачи управляющих зажиганием воздействий, которое автоматически сравнивает количество этих импульсов с показанием счетчика коротких импульсов, выдаваемых устройством измерения угла поворота коленчатого вала. Если показания счетчика этих коротких импульсов совпадают с переданным количеством импульсов, то вычислительное устройство блока выдачи управляющих зажиганием воздействий активизируется вновь, однако в этом случае он активизируется по сигналу не от устройства измерения угла поворота коленчатого вала, а от внутреннего переключательного устройства. При повторном расчете сохраненная во внутренней буферной памяти величина остаточного угла соотносится со временем последнего периода следования коротких импульсов, выдаваемых датчиком углового положения. Это значение запрашивается у устройства измерения угла поворота. На основании величины остаточного угла и продолжительности последнего периода следования коротких импульсов определяется промежуток времени, проходящего до достижения фактического углового положения, соответствующего моменту замыкания контактов прерывателя, при этом учитывается определенная характеристика вращения коленчатого вала ДВС, отражающая изменение во времени его углового положения. Величина этого промежутка времени передается, в свою очередь, во внутреннюю схему сравнения. В этом случае такая схема соединяется переключателем с автономно работающим таймером устройства измерения угла.

При этом используется тот же подход, что и при сравнении коротких импульсов, но в этом случае - в отношении временной шкалы. По достижении таймером контрольной отметки времени внутренняя схема и в этом случае инициирует расчет соответствующих величин блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий. При этом этот блок обращается к описанной выше таблице масок и передает соответствующее рабочим параметрам табличное значение в управляющее подачей энергии устройство блока выдачи управляющих зажиганием воздействий. После этого начинается накопление энергии в системе зажигания.

Если при расчетах предполагается, что угловая скорость является постоянной, то в том случае, когда с учетом ускорения по достижении угла, соответствующего моменту замыкания контактов прерывателя, выдается точное значение длительности этого замкнутого состояния контактов прерывателя, фактический угол опережения зажигания смещается по отношению к его заданному значению в сторону позднего.

Если бы размыкание контактов прерывателя происходило точно в тот момент, который соответствует углу опережения зажигания, то заданную длительность замкнутого состояния контактов прерывателя невозможно было бы выдержать. В принципе для выдачи управляющих зажиганием воздействий могут использоваться два метода, оба из которых поддерживаются рассматриваемым блоком выдачи этих управляющих зажиганием воздействий, а именно выдача точной длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания и выдача точного угла опережения зажигания.

Выдача точной длительности замкнутого состояния контактов прерывателя называется ниже режимом управления зажиганием РУЗ 1, а выдача точного угла опережения зажигания называется ниже режимом управления зажиганием РУЗ 2.

Наибольшая погрешность динамическая погрешность (т.е. погрешность, обусловленная динамическим изменением того или иного параметра) возникает в период пуска двигателя. В этом случае наименее важное значение имеет обновление данных о частоте вращения, а наиболее важное значение приобретает ускорение. Поскольку рассогласование между фактическим угловым положением коленчатого вала и теоретически оптимальным его угловым положением, соответствующим наиболее эффективному сгоранию горючей смеси, которое в конечном итоге должно регулироваться углом опережения зажигания, в этот период в любом случае составляет более 20%, а потребление энергии системой зажигания, прежде всего при пуске холодного двигателя, является максимальным, то блок выдачи управляющих зажиганием воздействий работает при низкой частоте вращения в режиме управления зажиганием РУЗ 1. В этом режиме обеспечивается накопление или подача заданного количества энергии при условии, что все участвующие в преобразовании этой энергии устройства работают в соответствии с их расчетными параметрами. Переключение на режим управления зажиганием РУЗ 2 параметрически задается некоторой константой. В результате удается обеспечить работу блока выдачи управляющих зажиганием воздействий только в одном из двух указанных режимов.

В режиме РУЗ 2 управление углом опережения зажигания, как и углом, соответствующим моменту замыкания контактов прерывателя, осуществляется путем подсчета импульсов углового положения. При этом длительность замкнутого состояния контактов прерывателя выдерживается с точностью, зависящей от того, насколько точно была предсказана характеристика изменения во времени углового положения коленчатого вала ДВС при расчете момента воспламенения после обращения устройства измерения угла поворота к блоку выдачи управляющих зажиганием воздействий.

В режиме РУЗ 1 по достижении угла, соответствующего моменту замыкания контактов прерывателя, в управляющее подачей энергии устройство поступает не только табличное значение. Кроме того, в момент замыкания контактов прерывателя переключательное устройство переключается для сравнения показаний счетчика коротких импульсов и таймера устройства измерения угла на режим сравнения с показаниями таймера, и в это переключательное устройство в качестве контрольного значения для таймера вводится длительность замкнутого состояния контактов прерывателя. Благодаря этому обладающий высокой разрешающей способностью таймер устройства измерения угла поворота коленчатого вала позволяет точно выдерживать длительность замкнутого состояния контактов прерывателя. При этом также возникает динамическая погрешность - в этом случае в значении угла опережения зажигания, - которая зависит от точности предсказания характеристики изменения во времени углового положения коленчатого вала при его вращении.

Управление процессом зажигания, а именно, накоплением энергии и воспламенением горючей смеси, осуществляется всего лишь двумя прерываниями, т.е. конкретно для управления зажиганием компаратор устройства измерения угла поворота коленчатого вала должен иметь лишь две линии/два канала.

При совпадении со значением импульса углового положения компаратор инициирует расчет более мелкого шага приращения и автоматически переключается на сравнение с показаниями таймера, с помощью которого вычисляется остаточный угол, выраженный в градусах поворота коленчатого вала. При этом либо компаратор параллельно рассчитывает угол, соответствующий моменту замыкания контактов прерывателя, и угол опережения зажигания, либо после прохождения угла, соответствующего моменту замыкания контактов прерывателя, на основании сравнения с показаниями таймера выдается сигнал на искрообразование, т.е. компаратор сначала вообще не переключается на режим расчета численного значения остаточного угла. Иными словами, для компаратора необходимо предусмотреть лишь один канал для передачи сигнала на искрообразование и один канал для сигнала начала накопления энергии в индуктивности.

Обычно в известных из уровня техники решениях в этом случае предусматривается несколько каналов для различных цилиндров.

Настоящее изобретение не ограничено теми предпочтительными вариантами его осуществления, на примере которых оно было рассмотрено выше, и предполагает возможность внесения в него различных модификаций.

Предлагаемое в изобретении решение не ограничено, в частности, его применением для четырехцилиндрового ДВС и может использоваться в любых других более общих случаях.

Кроме того, несмотря на то, что в рассмотренном выше примере в качестве критерия, разрешающего выдачу сигнала на искрообразование, использовалась проверка, произошло ли впрыскивание топлива в цилиндр или нет, для этой же цели, как очевидно, можно использовать и иные критерии.

Формула изобретения

1. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), заключающийся в том, что с помощью дискового датчика углового положения формируют импульсы углового положения коленчатого вала синхронно с его вращением, с помощью блока выдачи управляющих зажиганием воздействий рассчитывают в каждом сегменте, соответствующем циклу работы ДВС, по меньшей мере угол (W_ННЭ), соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом указанный угол (W_HHЭ) определяют как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, и с помощью компаратора определяют момент, в который количество импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего с учетом фактической частоты вращения определяют время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и по истечении времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла начинают накопление энергии в катушке зажигания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью блока выдачи управляющих зажиганием воздействий наряду с углом, соответствующим началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, рассчитывают также по меньшей мере еще одну дополнительную величину (t_HЭ, W_З), характеризующую угол опережения зажигания.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при работе блока выдачи управляющих зажиганием воздействий во втором режиме в качестве дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, рассчитывают угол (W_З) опережения зажигания, при этом с помощью первых средств блока выдачи управляющих зажиганием воздействий угол (W_З) опережения зажигания вычисляют как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, с помощью компаратора определяют момент, в который количество указанных импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего с учетом фактической частоты вращения определяют время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и затем по истечении времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, заканчивают накопление энергии в катушке зажигания.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при работе блока выдачи управляющих зажиганием воздействий в первом режиме в качестве дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, рассчитывают время (t_НЭ), соответствующее длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом с помощью компаратора по истечении этого времени (t_НЭ) заканчивают накопление энергии в катушке зажигания.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий в зависимости от одного из рабочих параметров ДВС, таких, как частота вращения или время, истекшее после пуска ДВС, переключают с первого режима работы на второй и обратно.

6. Способ по п.1, 3 или 4, отличающийся тем, что с помощью вторых средств блока выдачи управляющих зажиганием воздействий остаточное значение угла поворота коленчатого вала или длительность замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания представляют в виде количества тактовых импульсов независимого датчика тактовых импульсов, работающего независимо от вращения коленчатого вала, при этом тактовые импульсы указанного датчика подают далее в компаратор.

7. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что один сигнал, генерируемый компаратором в момент начала накопления энергии в катушке зажигания, подают в устройство вывода по первой линии, а другой сигнал, генерируемый компаратором в момент окончания накопления энергии в катушке зажигания, подают в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий по второй линии, при этом первая линия и вторая линия соответственно соединяют компаратор с блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет угла (W_ннэ), соответствующего началу замкнутого состояния контактов прерывателя, начинают лишь после впрыскивания топлива.

9. Устройство управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющее дисковый датчик углового положения, который генерирует импульсы углового положения коленчатого вала синхронно с его вращением, блок выдачи управляющих зажиганием воздействий, который в каждом сегменте, соответствующем циклу работы ДВС, рассчитывает по меньшей мере угол (W_HHЭ), соответствующий началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом предусмотрены средства, которые определяют указанный угол (W_ННЭ) как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, компаратор, который позволяет определить момент, в который количество импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего предусмотрена возможность активизации имеющегося в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий вычислительного устройства, которое с учетом фактической частоты вращения определяет время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и непосредственно после этого предусмотрена возможность определения с помощью компаратора момента истечения времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, и возможность начала накопления энергии в катушке зажигания.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий наряду с углом, соответствующим началу замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, выполнен с возможностью расчета по меньшей мере еще одной дополнительной величины (t_нэ, W_Э), характеризующей угол опережения зажигания.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий при его работе во втором режиме позволяет в качестве дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, рассчитывать угол (W_З) опережения зажигания, при этом первые средства блока выдачи управляющих зажиганием воздействий позволяют вычислять угол (W_З) опережения зажигания как сумму количества импульсов углового положения коленчатого вала и остаточного значения этого угла, компаратор позволяет определять момент, в который количество указанных импульсов углового положения коленчатого вала достигнет конкретного значения, после чего предусмотрена возможность активизации имеющегося в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий вычислительного устройства, которое с учетом фактической частоты вращения определяет время, необходимое для поворота коленчатого вала на угол, соответствующий его указанному остаточному значению, и затем компаратор позволяет определять момент истечения времени, необходимого для поворота коленчатого вала на величину этого остаточного угла, и заканчивать накопление энергии в катушке зажигания.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий при его работе в первом режиме позволяет рассчитывать в качестве дополнительной величины, характеризующей угол опережения зажигания, время (t_НЭ), соответствующее длительности замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания, при этом компаратор по истечении этого времени (t_НЭ) позволяет заканчивать накопление энергии в катушке зажигания.

13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что блок выдачи управляющих зажиганием воздействий выполнен с возможностью переключения с первого режима работы на второй и обратно в зависимости от одного из рабочих параметров ДВС, таких, как частота вращения или время, истекшее после пуска ДВС.

14. Устройство по п.9, 11 или 12, отличающееся тем, что предусмотрен независимый датчик тактовых импульсов, работающий независимо от вращения коленчатого вала, при этом в блоке выдачи управляющих зажиганием воздействий предусмотрены вторые средства, которые позволяют представлять остаточное значение угла поворота коленчатого вала или длительность замкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания в виде количества тактовых импульсов независимого датчика тактовых импульсов, при этом предусмотрена возможность передачи тактовых импульсов указанного датчика далее в компаратор.

15. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что компаратор соединен с блоком выдачи управляющих зажиганием воздействий соответственно первой и второй линиями, при этом предусмотрена возможность передачи сигнала, генерируемого компаратором в момент начала накопления энергии в катушке зажигания, в устройство вывода по первой линии, а сигнала, генерируемого компаратором в момент окончания накопления энергии в катушке зажигания,– в блок выдачи управляющих зажиганием воздействий по второй линии.

16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что предусмотрена возможность начала расчета угла (w_ННэ), соответствующего началу замкнутого состояния контактов прерывателя, лишь после впрыскивания топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6