ДАТЧИК-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА ГАЗООБРАЗНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА
DISTRIBUTING SENSOR OF GASOLINE ENGINES OPERATING ON GASEOUS TYPES OF FUEL

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам зажигания бензиновых двигателей, работающих на газообразных видах топлива.
Известны следующие конструкции прерывателей-распределителей: прерыватель-распределитель классической системы зажигания, прерыватель-распределитель контактно-транзисторной системы зажигания, датчик-распределитель бесконтактной системы зажигания.
Прерыватель-распределитель классической системы зажигания содержит корпус, контактный прерыватель, приводной валик, кулачок, центробежный и вакуумный автоматы изменения угла опережения зажигания (УОЗ), октан-корректор, распределитель, конденсатор [1, 2, 5]. Кулачок имеет соответствующее количеству цилиндров число выступов. Кулачок насажен на кулису центробежного автомата УОЗ, приводится во вращение через валик от распределительного вала газораспределительного механизма двигателя.
Недостатками прерывателя-распределителя классической системы зажигания является следующее.
1. Уменьшение напряжения вторичной цепи при увеличении частоты вращения числа цилиндров двигателя.
2. Контакты прерывателя ограничивают величину тока первичной цепи, следовательно, энергию искрового разряда.
3. Нарушение УОЗ по цилиндрам при износе выступов кулачка.
4. При работе на газообразных видах топлива (природный, сжиженный газы и т.д.) двигатель запускается на бензине, после выхода на устойчивый режим - переводится на газовое топливо [3, 4]. При этом оптимальный УОЗ на газовом топливе на α° больше оптимального УОЗ при работе двигателя на бензине. Конструкция прерывателя-распределителя классической системы не позволяет автоматически корректировать УОЗ двигателя при переводе на газовое топливо. Несоответствие УОЗ оптимальному значению приводит к увеличению расхода топлива, интенсивности изнашивания двигателя, содержания вредных веществ в отработанном газе, уменьшению мощности.
Прерыватель-распределитель контактно-транзисторной системы зажигания содержит корпус, контактный прерыватель, приводной валик, кулачок, центробежный и вакуумный автоматы изменения УОЗ, октан корректор, распределитель. Недостатками прерывателя-распределителя контактно-транзисторной системы зажигания является следующее.
1. С увеличением частоты вращения ток разрыва снижается почти в два раза, что приводит к снижению напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания.
2. Нарушение УОЗ по цилиндрам при износе выступов кулачка.
3. Прерыватель-распределитель контактно-транзисторной системы зажигания не позволяет автоматически корректировать УОЗ при переводе двигателя на газовое топливо. Несоответствие УОЗ оптимальному значению приводит к увеличению расхода топлива, интенсивности изнашивания двигателя и содержания вредных веществ в отработанном газе, уменьшению мощности.
В датчиках-распределителях бесконтактной системы зажигания контактный прерыватель заменен бесконтактными датчиками. В качестве датчиков используют датчики Виганда, магнитоэлектрические датчики (МЭД) и датчики Холла. Применяют в основном магнитоэлектрические и датчики Холла [1].
Недостатками [1] датчика-распределителя с магнитоэлектрическим датчиком является следующее.
1. Зависимость величины выходного сигнала от частоты вращения коленчатого вала.
2. Значительная величина индуктивности катушки, вызывающая запаздывание прохождения сигнала.
3. Не позволяет автоматически корректировать УОЗ при переводе двигателя на газовое топливо.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [5], является датчик-распределитель бесконтактной системы зажигания, содержащий корпус, датчик Холла, экран, вакуумный и центробежный автомат УОЗ, распределитель.
Недостатком датчика-распределителя является то, что при использовании в качестве топлива газообразные виды топлива невозможно автоматически корректировать оптимальный УОЗ. Неточная установка УОЗ приводит к увеличению расхода топлива, интенсивности изнашивания двигателя и содержания вредных веществ в отработанном газе, уменьшению мощности.
Задача изобретения - обеспечение автоматической коррекции оптимального УОЗ при работе двигателя на бензине и на газообразных видах топлива, уменьшение расхода топлива, интенсивности изнашивания и содержания вредных веществ в отработанном газе.
Сущность изобретения заключается в следующем. Датчик-распределитель имеет два датчика Холла, установленных таким образом на корпусе, что один из них выдает сигналы для искрообразования, соответствующие оптимальному УОЗ при работе двигателя на бензине, а второй датчик выдает сигналы для искрообразования, соответствующие оптимальному УОЗ при работе двигателя на газообразных видах топлива.
На фиг.1 схематично представлено поперечное сечение датчика распределителя на примере двигателя с числом цилиндров n=4, на фиг.2 - схема подключения датчиков к микросхеме. Датчик-распределитель содержит корпус (на фиг.1 не указан), датчик Холла 1 и датчик Холла 2, экран 3 с прорезями а, б, в, г (согласно числу цилиндров), центробежный и вакуумный автоматы для изменения УОЗ (на фиг.1 не указаны), ротор 4, крышку 5, реле 7, микросхему 8. Экран закреплен на втулке центробежного автомата и вращается от валика распределителя. Питание датчика Холла 1 осуществляется через контакты реле KL, а сигналы (эффект Холла) также включены через контакты реле 7 к микросхеме. В то же время питание и цепь сигнала датчика 2 разомкнуты другими контактами реле 7, как показано на фиг.2.
Принцип работы датчика-распределителя следующий. При прохождении прорези «а» экрана 3, датчик Холла 1 (фиг.1) выдает сигнал (эффект Холла). Сигнал с датчика Холла 1 (фиг.2) через контакты реле 7 поступает на микросхему, где он усиливается и формируется в виде сигнала «Вых» (фиг.2) и поступает в коммутатор. При этом коммутатор запирает цепь первичной обмотки катушки зажигания и высокое напряжение с вторичной обмотки через крышку 5, ротор 4 подается на свечи 6. При переводе двигателя с бензина на газовое топливо, включатель реле KL замыкает цепь питания катушки KL реле 7 (фиг.2). Катушка KL реле 7 перемыкает контакты с «верхних» на «нижние». Отключаются питание датчика Холла 1 и цепь подачи сигнала (эффект Холла) на микросхему, одновременно включаются питание датчика Холла 2 и цепь подачи сигнала с датчика Холла 2 на микросхему. Ввиду того, что прорези экрана расположены через 90° (4-х цилиндровый двигатель), прорези «а» и «в» экрана 3 (фиг.1) одновременно проходят через 0° и 180° соответственно. Так как датчик 2 расположен через (180-α/2)° от датчика 1 по ходу вращения экрана, то сигналы с датчика 2 (эффект Холла) будут подаваться на α° раньше по углу поворота коленчатого вала, чем сигналы с датчика 1.
Предложен датчик-распределитель зажигания для бензиновых двигателей, работающих на газообразных видах топлива. В отличие от аналогичного датчика-распределителя зажигания он дополнительно содержит второй датчик Холла, расположенный на корпусе через (180-α/2)° от первого по ходу вращения экрана. Датчики Холла подключены к микросхеме через реле, таким образом, что при включении первого датчика Холла, второй датчик Холла отключается, а при включении второго датчика первый датчик отключается. Первый датчик выдает сигналы, соответствующие оптимальному углу опережения зажигания при работе двигателя на бензине, а второй датчик Холла выдает сигналы, соответствующие оптимальному углу опережения зажигания при работе двигателя на газообразных видах топлива.
В совокупности конструкция датчика-распределителя позволяет автоматически корректировать оптимальный угол опережения зажигания (УОЗ) при переводе бензинового двигателя на газообразные виды топлива и обратно.
Источники информации
1. С.В.Акимов, Ю.П.Чижков. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2001. С.188…201.
2. Мельников А.А. Управление техническими объектами автомобилей и тракторов:. Системы электроники и автоматики: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / А.А.Мельников. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. С.57…157.
3. А.Ф.Синельников, В.И.Балабанов. Автомобильные топлива, масла и эксплуатационные жидкости. Краткий справочник. - М.: ЗАО «КЖИ За рулем», 2003. С.39…48.
4. Кузнецов А.В. Топливо и смазочные материалы. - М.: КолосС, 2007. С.76…84.
5. Богатырев А.В., Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили / Под ред. А.В.Богатырева. - М.: Колос, 2005. С.135…146. - Прототип.