Устройство для управления двигателем внутреннего сгорания

 

ОПисАНИВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик >958679

Ф а г сФ -. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.03.80 (21) 2899474/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет — (51) М. Кл.з

F 02 D 33/00

Гесударстаакнмй кемктат пв делам лзабратаннй л аткрмтий

Опубликовано 15.09.82. Бюллетень №34

Дата опубликования описания 25.09.82 (53) УДК 621,.43-545.7 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Ф. Бендерский, Ю. М. Федоренко, В. П. Дагаев, А. В. Дмитриевский и В. А. Осокин

Волжское объединение по производству легковых автомо йлей--. им. 50-летия образования СССР

1 .1, r: (71) Заявитель

Д

;;,1 !.

1 (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для управления двигателем внутреннего сгорания.

Известны устройства для управления двигателем внутреннего сгорания, содержащие датчики параметров состояния двигателя, блок управления системой зажигания со схемой определения скорости вращения вала двигателя и блок управления подачей топлива с входами и выходом, к которому подключен вход электромагнитного клапана (11, Однако известные устройства не полностью отвечают требованиям по точности регулирования и не обеспечивают эти требования без специальных средств стабилизации, которые существенно усложняют схему и снижают ее надежность.

Цель изобретения — повышение топлйвной экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем повышения точ-. ности упр а вл ен ия.

Поставленная цель достигается тем, что по меньшей мере два входа блока управления подачей топлива соединены с выходами схемы определения скорости вращения вала двигателя

Блок управления подачей топлива выполнен в виде цифрового автомата.

Устройство снабжено коммутатором с двумя входами и выходом, причем первый вход подсоединен к выходу блока управле5 ния подачей топлива, второй — к датчику параметра состояния двигателя, а выход— к входу электромагнитного клапана.

В качестве датчика параметра состояния двигателя использована дроссельная заслонка впускной системы двигателя.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для управления двигателем внутреннего сгорания; на фиг. 2 — блоксхема блока управления подачей топлива с показанными двумя соседними входами

1 и выходом; на фиг. 3 — 11 — диаграммы напряжений стробирующего Х1 и командного Х2 импульсов и рабочих Хз — Хч сигналов по времени t,â 1, 2, 3, п и (и+1) циклах при работе блока по схеме на фиг. 2; на фиг. 12 — график угловой скорости rJ коленчатого вала с пороговыми значениями (4 и g, на фиг. 13 — диаграмма напряжения сигнала Хч при ускорении вращения вала двигателя; на фиг. 14 — то же, при замедлении вращения вала двигателя; на

958679

10 триггера 23 подключен к первому входу схемы 19, инверсный выход триггера 20 55 подключен к первому входу схемы 18, вторые входы схем 18 и 19 подключены через фиг. !5 — блок-схема блока управления подачей топлива с четырьмя входами и выходом; на фиг. 16 — 28 — диаграммы напряжений стробирующего Хс, командного Х> и командного Хн1 рабочих Х> — Х сигналов, сигнала управления Хн и выходных сигналов Х 8 и Х по времени t в 1,, 2,,3, и и (п+1) циклах при работе блока по схеме на:фиг. 15; на фиг. 29 — вариант последовательного подключения коммутатора к электромагнитному клапану; на фиг. 30— вариант параллельного подключения.

Устройство для управления двигателем внутреннего сгорания содержит датчики параметров состояния двигателя, например датчик 1 угловых меток, датчик 2 углового положения вала 3 двигателя, причем датчики 1 и 2 воспринимают информацию о скорости вращения и угловом положении вала 3 от зубчатого венца 4 и указателя 5 шестерни 6, жестко связанной с валом 3, датчик 7 нагрузки, например разрежения во впускной трубе двигателя, датчик 8 поворота дроссельной заслонки, датчик 9 температуры двигателя, выходы - которых подключены к пяти входам блока 10 управления зажиганием, содержащего схему определения скорости вращения вала 3 двигателя, блок 11 управления подачей топлива, к выходу которого подключен электромагнитный клапан 12, причем блок 11 подключен, по меньшей мере к двум соседним выходам, например выходам 13 — 16, схемы определения скорости вращения блока 10 (фиг. 1).

Блок 11 управления подачей топлива выполнен в виде цифрового автомата с двумя входами 13 и !4 и содержит управляющий триггер 17, установочные входы К и S которого подключены через логические схемы 18 и 19 И соответственно к инверсному и прямому выходам вспомогательного триггера 20, установочные входы R u S которого подключены к входам 13 и 4 блока 11, причем вход R триггера 20 подключен к входу 13 через формирователь 21 переднего фронта стробирующего импульса

Х1. Вторые входы схем 18 и 19 подключены к входу 13 через формирователь 22 заднего фронта стробирующего импульса. Выходом блока 11 является один из выходов триггера 17, например инверсный (фиг. 2).

Блок 11 управления подачей топлива с четырьмя входами содержит управляющий триггер 17, установочные входы R u S которого подключены к выходам схем 18 и 19 И соответственно, два вспомогательных триггера 20 и 23, R-входы которых через формирователь 21 переднего фронта подключены к входу 13 блока 11, à S-входы — к входам 14 и 15 соответственно, прямой выход

l5

50 формирователь 22 заднего фронта к входу

13 блока !1. Схема 19 имеет третий вход, подключенный к дополнительному входу 16 блока 11 (фиг. 15).

К выходу блока 1! управления подачей топлива последовательно (фиг. 29) или параллельно (фиг. 30) подключен коммутатор 24 (или 25 и 26), управляемый по меньшей мере одним датчиком 7 (или 8 и 9).

Коммутатор 24 выполнен с двумя входами и выходом, причем первый вход коммутатора подключен к выходу блока 11 управления подачей топлива, второй — к датчику 7 параметра состояния двигателя, а выход — к входу электромагнитного клапана 12.

Устройство работает следующим образом.

С приходом на вход системы сигнала датчика 2 углового положения вала 3 блок

10 управления зажиганием приводится в исходное состояние и, тем самым, подготавливается к очередному циклу вычисления фазы момента управления зажиганием. В известных принципах управления зажиганием цикл вычисления фазы начинается, например с опеределения скоростного cd-„ режима двигателя. При этом, за время существования стробирующего импульса, формируемого схемой определения скорости, определяется, кодируется и запоминается количество угловых меток, генерируемых датчиком 1. Число этих меток за время 1. пропорционально скорости вала 3, а выбором длительности стробирующего импульса определяется точность подсчета скоростного cd режима двигателя из условия: чем больше, тем выше точность поддсчета.

Скоростной < режим двигателя, определяемый в каждом цикле вычисления, запоминается в.виде кодовой комбинации и дешифруется. При этом на выходах схемы определения скорости в течение ь последовательно появляются сигналы превышения пороговых значений скорости, из которых формируются командные импульсы. При превышении скорости м порогового значения Gd, на одном из выходов схемы определения скорости, например на выходе 14, формируется первый командный импульс. После определения скорости Ы блоком 10 производится обработка сигналов других датчиков, например датчиков 7 — 9, которые в соответствии с заданным законом регулирования последовательно или параллельно формируются в коды импульсов и запоминаются.

Далее производится подсчет и запоминание угловых меток до переполнения счетных устройств. Момент переполнения определяет фазу формирования импульса управления зажиганием. Этим цикл вычисления заканчивается и схема блока 10 ждет следующего сигнала датчика 2. При работе схемы определения скорости в каждом цикле работы двигателя на выходе 13 (фиг. 1) появ958679 ляется стробирующий импульс 1 и, в случае, если скорость cd > cd< (т. е. превышает первое пороговое значение), на выходе 14 появляется первый командный импульс.

Блок 11 управления подачей топлива включает клапан 12 при скорости сд«4, что обеспечивает подачу топлива в систему холостого хода карбюратора и выключает его при cd>cd, т. е. если в течение стробирующего импульса 7- на выходе 14 не сформируется командный импульс.

Цифровой автомат блока 11 управления 10 подачей топлива работает следующим образом.

Передний фронт стробирующего импульса длительностью (Х, на фиг. 3) на входе 13 блока 11 выделяется формирователем

21 в импульс Хз (фиг. 5) установки по вхо!

5 ду R триггера 20. При этом на инверсном выходе триггера 20 устанавливается сигнал Хб уровнем логической единицы (1) и логическая схема !8 оказывается, тем самым, подготовленной к прохождению импульса 20

Х4 (фиг. 6) установки триггера 17., Если в течение стробирующего импульса Х! блок 10 сформирует первый командный импульс Х2, соответствующий заданному пороговому значению скорости ь1,, то триггер 20 переустановляется этим сигналом в единичное состояние (в «1») и логическая схема 19 оказывается подготовленной к прохождению импульса Х4, а на входе схемы 8 устанавливается запрещающий уровень. Таким образом, импульс Х4 проходит либо через схему 18, либо 19 в зависимости от состояния триггера 20 и устанавливает триггер 17 в соответствующее состояние, т. е. сигнал Х4 на выходе блока 11 зависит от скоростного режима двигателя. В двух циклах работы (фиг. 3-11)

35 первом и n+ 1) — при отсутствии на входе

14 командного импульса уровень сигнала

Х вЂ” высокий и клапан 12 включен, а в остальных, соответствующих режиму И) И1 уровень Xg низкий и клапан 12 отключен.

Для исключения известного явления многократного срабатывания («дребезга») электромагнитного клапана 12, подключенного к выходу блока 11 управления, возникающего на скоростных режимах двигателя, близких к первому пороговому значению (т.е. ь|=cd<, блок 11 управляется по меньшей мере двумя командными импульсами, формируемыми на скоростных режимах cd и М . При этом, если скорость двигателя при разгоне выше второго порогового значения z система прекращает подачу топлива в устройство холостого хода карбюратора. При снижении скорости ниже первого порогового значения (dc (т. е. с «и!1), система восстанавливает подачу топлива.

Отличие в работе цифрового устройства блока 11, показанного на фиг. 15 от уст-. ройства на фиг. 2, заключается в том, что

6 блок 11 управляется двумя командными импульсами Х и Х 0 по входам 14 и 15, причем отключение клапана 12 производится при увеличении скоростного cd режима двигателя свыше второго порогового значения ь, а включение при замедлении — на скоростном режиме ниже первого порогового значения cd> (фиг. 25). Из диаграмм напряжений видно, что сигнал Х8 переустановки триггера 17 при ускорении двигателя формируется с третьего цикла работы, что изменяет уровень сигнала Х на выходе блока 11 на низкий и отключает клапан 12.

Сигнал Х по уровню не изменяется до тех пор, пока скоростной cd режим при замедлении не достигает cd(это (п+1) цикл работы) . Если на дополнительный вход схемы 19 поступает сигнал Хи управления с входа 16 блока 1!, каким является, например сигнал датчика 9 температуры двигателя, запрещающий отключение подачи топлива на холодном двигателе до момента окончания прогрева (точка ОП на фиг. 16), то на выходе схемы 19 не сформируется в третьем цикле сигнал Хв переустановки триггера 17 и сигнал Х на выходе блока 11 удерживает клапан 12 во включенном состоя нии до момента после точки ОП, когда вновь при ускорении скоростного режима двигателя не превышается второе пороговое значение сд» cdz .

Устройство для управления двигателем внутреннего сгорания позволяет цифровым методом осуществить автоматическое регулирование фазы формирования импульса управления зажиганием относительно некоторого заданного углового положения движущегося объекта, например вала двигателя, устанавливая при этом опережение или запаздывание зажигания относительно верхней мертвой точки (или любой другой начальной фазы регулирования), а также автоматическое управление электромагнитным клапаном подачи топлива в систему холостого хода карбюратора, в зависимости от совокупности параметров режима работы двигателя и, тем самым, позволяет улучшить топливную экономичность и снизить выбросы токсичных веществ путем повышения точности регулирования, а также снизить стоимость системы за счет объединения блоков управления зажиганием и подачей топлива двигателя.

Формула изобретения

1. Устройство для управления двигателем внутреннего сгорания, содержащее датчики параметров состояния двигателя, блок управления системой зажигания со схемой определения скорости вращения вала двигателя и блок управления подачей топлива с входами и выходом, к которому подключен вход электромагнитного клапана, отличаюи4ееся тем, что, с целью повышения

958679 топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов путем повышения точности управления, по меньшей мере два входа блока управления подачей топлива соединены с выходами схемы определения скорости вращения вала двигателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления подачей топлива выполнен в виде цифрового автомата.

3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено коммутатором с двумя входами и выходом, причем первый

8 вход подсоединен к выходу блока управления подачей топлива, второй — к датчику параметра состояния двигателя, а выход— к входу электромагнитного клапана.

4, Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве датчика параметра состояния двигателя использована дроссельная заслонка впускной системы двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 445757, кл. F 02 D 33/00, 1974.

958679

Редактор А. Химчук

Заказ 6743/46

Составитель В. Ищенко

ТехредА. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4