Устройство управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее блок управления, реверсивный счетчик, схему ИЛИ, одновибратор , усилитель и электромагнитный клапан, причем, блок управления через реверсивньй счетчик связан со схемой ИЖ, выход которой подключен к входу блока управления, а одновибратор , усилитель и электромагнитный клапан связаны последовательно, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, в устройство введены формирователь коротких импульсов, суммирующий счетчик, схема равнозначности, схема И,.триггер и датчик перемещения электромагнитного клапана, причем входы схемы равнозначности соединены с выходами двоичных ячеек реверсивного и суммирующего счетчиков, а ее выход непосредственно подключен к входу одновибратрра и через формирователь коротких iwпульсов - к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, единичный вход триггера соединен с выходом одновйбратора, нулевой вход с датчиком перемещения электромагнитного клапана, а выход - с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к информационному вход реверсивного счетчика, а выход - к информационному входу суммиругацего § счетчика.

69) 1И) СООЗ СОВЕТСНИХ с

РЕСПУБЛИН з(я) F 02 M 51 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф. .т«ф )«А «) ст

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / „:.;, (1 н II BTopckoMIY ссссстсс ствс «6А (21) 3549876/25-06 (22) 08.02.83 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) А.Н.Борисенко (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621.436.038.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 947460, кл. F 02 M 51/02, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСК0М ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, содержащее блок управления, реверсивный счетчик, схему ИЛИ, одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, причем, блок управления через реверсивный счетчик связан со схемой ИЛИ, выход которой подключен к входу блока управления, а одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан связаны последовательно, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены формирователь коротких импульсов, суммирующий счетчик, схема равнозначности, схема И,.триггер и датчик перемещения электромагнитного клапана, причем входы схемы равнозначности соединены с выходами двоичных ячеек реверсивного н суммирующего счетчиков, а ее выход непосредственно подключен к входу одновибратора и через формирователь коротких импульсов — к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, единичный вход триггера соединен с выходом одновибратора, нулевой входс датчиком перемещения электромаг- g . нитного клапана, а выход — с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к информационному вход1 реверсивного счетчика, а выход — к информационному входу суммирующего ф счетчика.

11ОЗО опережения . !

Изобретение относится к двигателес троению и может быть использовано в электронных системах управления топливоподачей дизелей.

Известно устройство управления

5 впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее блок управления, реверсивный .счетчик, схему ИЛИ, одновибратор, усиЛитель и электромагнитный клапан, причем блок 1О управления через реверсивный счетчик связан с схемой ИЛИ, выход которой .подключен к входу блока управления, а одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан связаны последовательно.

Устройство обеспечивает повышение надежности работы дизеля на близких к номинальному режимах работы путем уменьшения задания угла 20 опережения впрыска топлива с ростом угловой скорости вала на этих режи- . мах. При увеличении угловой скорости вала на остальных режимах устройство обеспечивает увеличение задания угла опережения впрыска f1) .

Однако, фактический угол опережения впрыска всегда меньше заданного вследствие запаздывания электромагнитного клапана, вызванного инерционностью его подвижных масс и индуктивностью его обмотки, а также наличием сил давления топлива и ®авления газа в цилиндре, воздействующих на подвижные части этого клапана. В свя35 зи с этим закон изменения фактического угла опережения отличается от заданного, выбираемого из условия обеспечения требуемых топливной экономичности и надежности работы дизеля, т.е. устройство обладает низкой точностью регулирования угла

Цель изобретения — повышение точности регулирования угла опережения

45 . впрыска топлива.

Указанная цель достигается тем, что в устройство управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее блок управления, реверсивный счетчик, схему ИЛИ, одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, причем блок управления через реверсивный счетчик связан с схемой ИЛИ, выход которой подключен к входу блока управления, а одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан связаны последо06 2 вательно, введены формирова"ель коротких импульсов, суммирующий счетчик, схема равнозначности, схема И, триггер и датчик перемещения электромагнитного клапана, причем входы схемы равнозначности соединены с выходами двоичных ячеек реверсивного и суммирующего счетчиков, а ее выход непосредственно подключен к входу одновибратора, а через формирователь коротких импульсов — к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, единичный вход триггера соединен с выходом одновибратора, нулевой вход — с датчиком перемещения электромагнитного клапана, а выход — с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к информационному входу реверсивного счетчика, а выход — к информационному входу суммирующего счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— характеристики изменения угла опережения.

Устройство содержит блок 1 управления, первый выход которого соединен с шиной сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 2, второй и третий выходы — соответственно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика, а четвертый — с информационным входом этого счетчика и вторым входом схемы И 3. Выходы реверсивного счетчика 2 подключены к входам схемы ИЛИ 4, к одной группе входов схемы 5 равнозначности, к другой группе входов которой подключены выходы суммирующего счетчика 6. Выход схемы ИЛИ 4 соединен с входом блока 1 управления, а выход схемы 5 равнозначности соединен с входом одновибратора 7 и через формирователь 8 коротких импульсов связан с шиной сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика 6. Информационный вход последнего подключен к выходу схемы И 3. Выход одновибратора 7 соединен с единичным входом триггера 9 и через усилитель 10 связан с обмоткой электромагнитного клапана 11.

Вход датчика 12 перемещения связан с подвижной частью электромагнитного клапана 11, а выход подключен. к нулевому входу триггера 9. Выход последнего соединен с первым входом схемы И 3. з 1103006 4

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим вначале случай, когда выход триггера 9 отключен от первого входа схемы И 3. При заходе поршня в верхнюю мертвую точку в процессе работы дизеля на первом выходе блока 1 управления появляется нулевой сигнал, а на втором — единичный, в результате чего реверсивный счет- 1р чик 2 сбрасывается в нулевое состояние и переводится в режим сложения.

1Io окончании нулевого сигнала на шине сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 2 в него происходит запись числа с помощью высоко.частотных импульсов, поступающих на его информационный вход с четвертого выхода блока 1 управления. В момент захода поршня дизеля в нижнюю мертвую точку на третьем выходе бло- . ка 1 управления возникает единичный сигнал, переводящий реверсивный счетчик 2 в режим .вычитания, и далее происходит считывание ранее записанного числа высокочастотными импульсами.

Поскольку запись числа в суммирующий счетчик 6 не происходила, он на.ходится в нулевом состоянии и при полном считывании числа в реверсивном счетчике 2 1когда коды в обоих счетчиках одинаковые) срабатывает схема 5 равнозначности. Возникший при этом на ее выходе единичный сигнал приводит к появлению единично35

ro импульса на выходе одновибратора 7, длительность которого определяется необходимой цикловой подачей топлива. После усиления по мощности с помои ью усилителя 10 указанный импульс поступает на обмотку электромагнитного клапана 11, открывая его.

Происходит впрыск топлива. Интервал времени от момента начала выходного 4 импульса схемы 5 равнозначности до момента прихода поршня в верхнюю мертвую точку представляет собой задание времени опережения впрыска, а произведение этого времени на угловую скорость вала — задание угла one50 режения впрыска.

Пои паботе, пвигателя на близких к номинальному скоростному режиму значениях устройство работает анало- 55 гично с той лишь разницей, что благодаря наличию единичного сигнала на выходе схемы ИЛИ 4 при заходе поршня в верхнюю мертвую точку на первом выходе блока 1 управления нулевой сигнал не появляется, и запись числа в реверсивный счетчик 2 продолжается в течение всего времени движения поршня из верхней мертвой точки в нижнюю.

Рассмотрим теперь случай, когда выход триггера 9 соединен с первым входом схемы И 3 (см. чертеж) .

При движении поршня дизеля из верхней мертвой точки в нижнюю в реверсивный счетчик 2 происходит запись числа, а при движении поршня в обратном направлечии — счйтывание числа. Поскольку ранее в суммирующий счетчик 6 число не записывалось, он находится в нулевом состоянии, и единичный импульс на выходе схемы 5 равнозначности появляется при пол1 1 ном считывании числа в реверсивный счетчик 2. При этом срабатывает одновибратор 7, и его выходной импульс после усиления по мощности воздействует на электромагнитный клапан 12, открывая его. Во время действия переднего фронта выходного импульса одновибратора 7 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, схема И 3 открывается, и в суммирующий счетчик 6 происходит запись числа с помощью высокочастотных импульсов, поступающих на его информационный вход с четвертого выхода блока 1 управления через схему И 3. Когда подвижная часть клапана 11 начинает двигаться, т.е. клапан начинает

,.открываться, датчик 12 перемещения. ,вырабатывает единичный импульс, сбра-

)сывающий триггер 9 в нулевое состояние. В результате этого схема И 3 закрывается, и запись числа в счетчик 6 прекращается. Величина этого числа есть не что иное, как цифровой эквивалент времени запаздывания электромагнитного клапана 11, пред-, ставляющего собой интервал времени от момента появления импульса на выходе одновибратора 7 до момента появления выходного импульса датчика 12 перемещения. Следовательно, в первом (считая с момента подключения выхода триггера 9 к входу схемы И 3) обороте вала в суммирующий счетчик б происходит лишь запись числа, пропорционального запаздыванию электромагнитного клапана, а задание момен1103006 та впрыска формируется при полном считывании числа в счетчике 2.

Укаэанное число сохраняется в следующем обороте вала дизеля, пока в реверсивном счетчике 2 проис- 5 ходит запись и считывание числа. Как только остаток числа в реверсивном счетчике совпадает с числом, хранящимся в счетчике 6, на выходе схемы 5 равнозначности появляется единичный импульс, воздействующий на входы одновибратора 7 и формирователя 8 коротких импульсов.

Таким образом, в данном обороте вала импульс на выходе схемы 5 равно- 1З значности возникает на величину времени запаздывания клапана раньше, чем в предыдущем случае. Благодаря этому и впрыск топлива в цилиндр начинается раньше на такой 20 же отрезок времени, чем обеспечивается компенсация запаздывания электромагнитного клапана 11. При появлении импульса на выходе схемы 5 равнозначности формирователь выраба- 25 тывает нулевой короткий импульс, сбрасывающий счетчик 6 в нулевое состояние. В момент возникновения им» пульса на выходе одновибратора 7 триггер 9 взводится, схема И 3 открывается, и по окончании нулевого сигнала на выходе формирователя 8 в счетчик 6 происходит записФ числа.

Как только начинается впрыск топлива, выходной сигнал датчика 12 пере-. мещения сбрасывает триггер 9, и запись числа в счетчик 6 прекращается.

В нем сохраняется записанное число до цикла считывания числа в счетчике 2 и в следующем обороте вала. 40

В момент совпадения кодов в счет" чиках 2 и 6 схема 5 равнозначности вырабатывает единичный импульс, од" новибратор 7 и формирователь 8 срабатывают, счетчик 6 сбрасывается, 4 триггер 9 взводится, выходной импульс одновибратора 7 после усиления по мощности воздействует на обмотку клапана 11, открывая его. При отКрытии последнего срабатывает датчик 12, и триггер 9 сбрасывается, схема И 3 закрывается, и процесс записи числа в счетчик 6, начавшийся с момента окончания выходного импульса формирователя 8, прекращается. В последующих оборотах вала работа устройства происходит аналогично, и момент начала подачи топлива формируется не при полном считывании числа в реверсивном счетчике 2, а раньше, причем величина эта равна времени запаздывания электромагнитного клапана 11.

Следовательно, фактический момент начала подачи совпадает с заданным, представляющим собой момент появления единичного выходного импульса схемы 5 равнозначности при отсутствии связи между триггером 9 и схемой И 3, т.е. момент полного считывания числа в реверсивном счетчике 2.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность регулирования угла опережения впрыска, поскольку фактический момент Начала впрыска совпадает с заданным.

В настоящее время не выпускаются двигатели с электронными системами подачи топлива. В тепловозном дизеле типа Д70 применяется гидромеханическая система подачи топлива, которая обеспечивает изменение угла опережения впрыска топлива в функции скорости по зависимости 13 (фиг. 2). Для получения оптимальной по топливной экономичности зависимости 14 угла опережения от скорости используют зависимость удельного эффективного расхода топлива G в функции угла опережения впрыска 9 на режимах тепловозной характеристики, приведенной в таблице. Для этого дифференцируют функцию G (6) и определяют углы опережения, при которых С=С,„;и, На фиг.2 кривой abcde представлена квазиоптимальная (близкая к оптимальной 14) зависимость 158(ф Замена ею зависимости 13 позволяет снизить удельный эффективный расход топлива на

2-2,5%.

Предлагаемое устройсто как раз и обеспечивает близкий к квазиоптимальному закон изменения угла опережения впрыска, т.е. по сравнению с известным обеспечивает повышение топливной экономичности.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.

1103006

У ельный эффективный равход топлива ф 10 кг/кВтч, угловая скорость вала ц, рад/с

Угол оперезения впрыска

©, рал

55,473 64,37 77,45

91,06 . 104,66

41,866

217

233

232,4

216,8 220,5

220,2

215

232

214,8 213

232,1

232,3

232,6

210,8

213,7

213,1

220

209

206

220,1

233

220,3 212,8

206

260

208

0,363

207,2

206,5

205,6

0,372 260,5

0 381 261,3

204,5

204,1.

212,5

212,7

220,6

221

213

221,5

0,39 262,2

222,1

222,8

206

213,4

213,9

214,5

237,5

223,6

224,5

0 309

0,318

0,327 259

0,336 259,1

0,345 259,3.

0,354 259,6

0 399 263,3

Ое408 264,5

0,317 266

0,326

233,5

234sf

234,8

235,6

236,5

1 103006

Р2

30 Ю, С

Составитель Н.Патрахапьцев

Редактор И.Касарда Техред А. Бабинец Корректор И Иуска

Заказ 4924/26 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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