Устройство управления электромагнитной форсункой

 

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для электронного управления подачей жидкого или газообразного топлива в цилиндры дизеля. Устройство управления электромагнитной форсункой подачи топлива содержит источник питания, четыре активных электронных ключа, генератор импульсов, вход которого связан со входом генератора импульсов с двумя управляющими входами, один из которых соединен с датчиком тока нагрузки, а другой - с задатчиком скважности, выход генератора импульсов связан со входом первого активного ключа, выход генератора импульсов с двумя управляющими входами связан со входом второго активного ключа, три электронных ключа, генератор одиночных прямоугольных импульсов, накопительный конденсатор и инвертирующий блок, причем вход генератора одиночных импульсов связан со входом генератора импульсов, а выход - со входом третьего активного ключа и входом инвертирующего блока, выход которого соединен со входом четвертого активного ключа, третий активный ключ подсоединен параллельно первому электронному ключу, накопительный конденсатор связывает выходы второго и четвертого активных ключей, а третий электронный ключ, выход которого соединен с источником питания, подключен параллельно четвертому активному ключу. Техническим результатом является повышение быстродействия за счет формирования размагничивающего импульса тока. 6 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для электронного управления подачей жидкого или газообразного топлива в цилиндры дизеля, оборудованного форсунками или клапанами впрыска топлива с электронным приводом запорного органа.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания (патент России 2107179, МПК F 02 D 41/02, дата публикации 20.03.1998), содержащее источник питания, генератор импульсов, электронный ключ, обмотку электромагнитной форсунки.

Задача изобретения - повышение быстродействия за счет формирования размагничивающего импульса тока.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - временная диаграмма командного сигнала, на фиг.3 - сигнал на выходе генератора импульсов с управляющим входом, на фиг.4 - сигнал на выходе генератора одиночных импульсов, на фиг.5 - диаграмма напряжения в обмотке, на фиг.6 - диаграмма тока в обмотке.

Устройство содержит (фиг.1) источник 1 питания, генератор 2 импульсов, генератор 3 импульсов с управляющими входами, генератор 4 одиночных прямоугольных импульсов, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 активные электронные ключи, первый 9, второй 10, третий 11 электронные ключи, обмотку 12 электромагнитной форсунки, накопительный конденсатор 13, датчик 14 тока нагрузки, инвертирующий блок 15, резисторы 16, 17, 18, 19, 20 и 21.

Вход генератора 2 импульсов связан со входом генератора 3 импульсов с двумя управляющими входами, один из которых соединен с датчиком тока нагрузки 14, а другой - с задатчиком скважности. Выход генератора 2 импульсов связан с входом первого активного ключа 5, а выход генератора импульсов 3 с двумя управляющими входами - со входом второго активного ключа 6. Первый и второй активные электронные ключи соединены последовательно с обмоткой электромагнитной форсунки 12 и датчиком тока нагрузки 14. Вход генератора 4 одиночных прямоугольных импульсов связан со входом генератора импульсов 2, а выход - со входом третьего активного ключа 7, подсоединенного параллельно первому ключу 9, и входом инвертирующего блока 15, выход которого соединен со входом четвертого активного ключа 8. Накопительный конденсатор 13 связывает выходы второго 6 и четвертого 8 активных электронных ключей. Первый 9 и второй 10 электронные ключи соединены с обмоткой электромагнита 12 и источником питания 1, а третий ключа 11, выход которого соединен с источником питания 1, подключен параллельно четвертому активному ключу 8. Резисторы 16, 17, 18, 19, 20 и 21 обеспечивают заданный режим работы.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии генераторы 2, 3 и 4 имеют на своих выходах низкий уровень сигнала, поэтому активные 5, 6, 7, 8 ключи и ключи 10, 11, 12 закрыты, обмотка 12 электромагнита обесточена, конденсатор 13 практически разряжен.

При поступлении переднего фронта командного сигнала (фиг.2) на входы генераторов 2 и 3 последние начинают вырабатывать импульсы и на их выходах появляется высокий уровень сигнала. Ключи 5 и 6 открываются, и ток от источника 1 питания поступает в обмотку 12 электромагнита. Конденсатор 13 остается практически разряженным. По мере нарастания тока увеличивается падение напряжения на датчике 14 тока нагрузки. Как только ток в обмотке 12 достигнет заданного уровня форсирующего тока Iф (фиг.6), генератор 3 закрывается, что в свою очередь приводит к запиранию ключа 6. Ключ 5 при этом остается открытым, и ток электромагнита, не меняя своего направления, замыкается по двум контурам: через ключ 5, конденсатор 13, ключ 10 и через ключ 9, конденсатор 13 и ключ 11. Конденсатор 13 при этом заряжается. Максимальное значение напряжения, до которого может зарядиться конденсатор 13, равно значению напряжения источника 1 питания. По мере заряда конденсатора 13 ток в обмотке 12 уменьшается. При достижении тока в обмотке 12 уровня Iу1 формирователь 3 снова открывает ключ 6. Уровень Iу1 определяется скважностью импульсов заполнения Qиз, которая задается в формирователе 3 с целью необходимой величины удерживающего тока. Ток в обмотке 12 электромагнита снова начинает нарастать. В соответствии с заданной скважностью через промежуток времени tиз (фиг.3) ключ 6 вновь закрывается.

Процесс отпирания и запирания ключа 6 повторяется до тех пор, пока не закончится действие высокого уровня командного сигнала. По окончании его действия ток в обмотке 12 электромагнита начинает быстро спадать, так как к ней подключается противоЭДС заряженного конденсатора 13. Напряжение на обмотке 12 при этом скачкообразно возрастает, меняя свою полярность, до уровня напряжения на конденсаторе 13 (фиг.5). По заднему фронту командного сигнала срабатывает генератор 4 (фиг.4) и открывает активные ключи 7 и 8. При этом заряженный конденсатор 13 начинает разряжаться на обмотку 12 электромагнита, меняя направление тока на противоположное, тем самым размагничивая магнитопровод. Размагничивающий ток нарастает также с высокой скоростью, обусловленной синусоидальным характером переходных процессов. Амплитуда размагничивающего тока и его продолжительность зависят от величины емкости накопительного конденсатора 13 и индуктивности обмотки 12 электромагнита. Оптимальный уровень размагничивающего тока для каждой отдельной конструкции электромагнита устанавливаются экспериментально путем выбора необходимой емкости конденсатора 13 из условия обеспечения наибольшего быстродействия электромагнитной форсунки при его запирании.

Формула изобретения

Устройство управления электромагнитной форсункой подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее первый и второй активные электронные ключи, соединенные последовательно с обмоткой электромагнита форсунки и датчиком тока нагрузки, генератор импульсов, вход которого связан со входом генератора импульсов с двумя управляющими входами, один из которых соединен с датчиком тока нагрузки, а другой - с задатчиком скважности, выход генератора импульсов связан со входом первого активного ключа, выход генератора импульсов с двумя управляющими входами связан со входом второго активного ключа, два ключа, соединенных с обмоткой электромагнита и источником питания, отличающееся тем, что устройство снабжено генератором одиночных импульсов, третьим и четвертым активными ключами, третьим ключом, накопительным конденсатором и инвертирующим блоком, причем, вход генератора одиночных импульсов связан со входом генератора импульсов, а выход - со входом третьего активного ключа и входом инвертирующего блока, выход которого соединен со входом четвертого активного ключа, третий активный ключ подсоединен параллельно первому ключу, накопительный конденсатор связывает выходы второго и четвертого активных ключей, а третий ключ, выход которого соединен с источником питания, подключен параллельно четвертому активному ключу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2