Система управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом

 

Социалистические

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (iii:.985338

Ж)® и.

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИИеСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. свид-sy(22)Заявлено 30.07.81 (21) 3325903/25-Об

F 01 L 9/00 с присоединением заявки,яв3ЬаударетвеииыН каиитет

СССР аа делаи иза4ретений и аткрытий (23)ПриорнтетОпубликовано 30. 12. 82. Бюллетень М 48 (53) УДК,621.43. .001.5 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.82 (72) Авторы изобретения

В. Н. Васильев, К.В. Макеев и Ю. М. Сла ковекий -(7!) Заявитель (54).СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНАМИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ го

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях .внутреннего сгорания, на.пример многоцилиндровых дизелях, для управления работой клапанов газораспределения с электрогидравлическим приводом.

Известны системы управления клапанами газораспределения, содержащие измеритель положения вала с электрогидравлическим приводом, отметчик мертвой точки, накопительный счетчик, дешифратор, коммутатор, бистабильные триггеры и токовые ключи, причем измеритель и отметчик включены на входах накопительного счетчика, который через дешифратор и коммутатор соединен с бистабильными триггерами, связанными токовыми клю чами (11.

Однако данные системы не позволяют получать стабильные. фазы газораспределения, заданные коммутато2 ром, так как в данном случае не пре дусмотрена компенсация задержки исполнения заданных фаз газораспреде- ления при изменении режима работы двигателя.

Цель изобретения - обеспечение стабилизации характеристик перемещения клапанов при изменении режимов работы двигателя.

Указанная цель достигается тем, что система снабжена датчиками хода клапанов и узлами коррекции, каждый из которых выполнен в виде стробируемого распределителя, реверсивного счетчика и мультиплексора, сое диненных последовательно и BKllo ченных между коммутатором и бистабильными триггерами, причем выход де шифратора связан также с мультиплексорами, а к стробируемым распределителям подключены измеритель положения вала, отметчик мертвой точки и датчики хода клапанов.

3 9853

Стробируемый распределитель выполнен в виде бистабильного триггера, схемы опроса, логического элемента

2И, счетного триггера, .логического элемента 2И-НЕ, логического элемента 2 ИЛИ и дополнительного бистабильного триггера, причем входы бистабильного триггера подключены к датчику хода клапанов и коммутатору, выходы через схему опроса соединены 19 с реверсивным счетчиком, входы схемы опроса подключены к измерителю через логический элемент 2И, один из входов которого соединен с выходом счетного триггера, входы которого 15 соединены с датчиком хода клапанов и коммутатором, причем синхронный входчерез логический элемент 2И-НЕ, а установочный " через логический элемент 2 ИЛИ и дополнительный биста- рв бильных триггер, подключенный к отметчику. (аждый бистабильный триггер, связанный с токовым кпючом, снабжен дополнительным узлом коррекции. 25

1(роме того, система дополнительно содержит формирователи импульсов, установленные между датчиком хода и узлами коррекции.

На фиг. 1 представлена схема си- gg стемы управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для одного цилиндра двига. теля с коррекцией фазы подъема; на фиг. 2 - схема двухканального стробируемого распределителя, подключенного к реверсивному счетчику; на фиг. 3— система управления клапанами одного цилиндра с коррекцией. Фаз открытия и посадки; на фиг. 4 " схема формирователя импульсов; на фиг. 5 - временные диаграммы работы формирователя импульсов; на фиг. 6 - вариант схемы системы управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для многоцилиндрового двигателя.

Система управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для двигателя внутреннего сгорания содержит йзмеритель 1 положения коленчатого вала и отметчик 2 мертвой точки, передающие импульсы на накопительный счетчик 3, выход которого связан с дешифратором 4, соединенным при помощи коммутатора 5 с бистабильными триггерами 6 и 7 токовых ключей 8 и 9. Впускной клапан

38 4

10 и выпускной клапан 11 по меньшей мере одного цилиндра снабжены датчиками 12 и 13 хода, а в системе предусмотрены узлы 14 и 15 коррекции, каждый из которых выполнен в виде реверсивного счетчика 16, стробируемого распределителя 17 и мультиплексора, 18. Узлы 14 и 15 коррекции расположены между дешифратором 4 и бистабильными триггерами 6.и 7.

Стробируемый распределитель 17 установлен на входе реверсивного счет-чика 16 и соединен с измерителем 1, отметчиком 2 и коммутатором 5. Входы мультиплексора 18 подключены к выходам дешифратора 4 и реверсивного счетчика 16.

Распределитель 17 может быть выполнен в виде бистабильного триггера 19, входы которого подключены к датчику 12 хода и к коммутатору 5, а выходы соединены при помощи схем 20 опроса с реверсивным счетчиком 16.

Вход схемы 20 опроса подключен к измерителю 1 через логический элемент 2И 21, один из входов которого соединен с выходом счетного триггера 22. Входы счетного триггера 22 соединены с датчиком 12 и коммутатором 5, причем синхронный вход соединен через логический элемент 2И-НЯ

23, а установочный вход соединен через логический элемент 2 ИЛИ 24 и до-: полнительный бистабильный триггер 25, подключенный к отметчику 2.

Для компенсации временных задержек при посадке клапана возможна установка. дополнительных узлов 26 и 27 коррекции между триггерами токовых ключей 6 и 7 и коммутатором 5.

В случае выполнения датчиков 12 и

13 хода индуктивными для выделения сигналов о .начале подъема и посадки клапана между датчиками и узлами 14 и 15 коррекции могут быть установлены формирователи 28 и 29 импульсов.

Формирователь 28 выполнен на элементах 2И-НЕ и состоит из триггера Шмитта на логических элементах 30 и 31 с резистором 32 обратной связи. Вход

33 формирователя соединен с датчиком

21 хода. Выход 34 три ггера Шмитта соединен с элементами 35 и 36, включенными по схеме одновибратора. Длительность управляющего импульса на выходе 37 формирователя определяется емкостью конденсатора 38. Для подачи управляющего сигнала о посад5 985338 ке клапана в формирователе 28 пре- . ленчатого вала или снизится давление дусмотрен инвертор 39 и одновибра- рабочей жидкости в гидросистеме, тогтор на базе элементов 40 и 41 и кон- да клапаны 10 и 11 откроются с задерж— денсатора 42 с выходом 43 управляю- кой и сигналы от датчиков 12 и 13 хода поступят на узлы 14 и 15 корГабота-многоцилиндрового, напри- рекции позже, чем импульсы за чмер трехцилиндровогодвигателя обес- ния от коммутатора 5 на их открыт е. печивается подключением дополнитель- Узлы 14 и 15 коррекции учи бывают поных бистабильных триггеров 44 и Ф. г, †-= лученную в текущем цикле задержку и . 46 и 47 с токовыми ключами 48 и 49; 1О внесут поправку. в следующем цикле

50 и 51. Установочные входы биста- на большее опережение подачи команд. бильных триггеров 44 и 45, 46 и 47 .В результате фаза газораспределения включены через линии 52-59 задерж- увеличится. При увеличении давления ки, обеспечивающие работу клапанов и снижении частоты вращения колен10 и 11, 60 и 61, 62 и 63 через 120 15 чатого вала в текущем цикле для слеугла поворота коленчатого вала. . дующего цикла вносится поправка на

Система работает следующим об- уменьшение опережения подачи команд разом. открытия клапанов.

После пуска двигателя связанные gp с коленчатым валом измеритель 1 и отметчик 2 вырабатывают импульсы. Накопительный счетчик 3 заполняется от измерителя 1 в границах рабочего цикла. Эти границы определяются обну- 25 ляющими счетчик 3 сигналами отметчика 2. Дешифратор 4 преобразует текущую информацию хода счетчика в десятичное счисление, а коммутатор 5 выделяет из нее необходимые импульсы зв для управления клапанами. Импульсы . поступают на бистабильные триггеры

6 и 7 причем на входы, устанавливающие триггеры s единичное состояние через узлы 14 и 15 коррекции, обеспечивающие компенсацию временных задержек,подъема клапана. Высокий (единичный) уровень потенциала на выходе триггеров 6 и 7 преобразуется токовыми ключами 8 и 9 в импульсы тоka, открывающие клапаны 10 и 11 (электромагнитный клапан, подключенный к токовому ключу, и гидроцилиндр, воздействующий на перемещение клапанов не показаны). Перемещение клапанов 10 и 11 фиксируется датчиками

12 и 13 хода. При установившемся режиме работы двигателя как по частоте вращения, так и по параметрам .рабочей жидкости гидросистемы импульсы задания на открытие клапанов 10 и

11 от коммутатора 5 совпадают по. времени с сигналами от датчиков 12 и 13, т.е. узлы 14 и 15 коррекции вырабатывают команды для включения бис-. табильных триггеров 6 и 7 с требуемым для данного режима опережением.

Если условия работы изменяются, напри. мер, увеличится частота вращения коТребуемые углы опережения устанавливаются узлом коррекции следующим образом. Иультиплексор 18 подключен к выходам дешифратора 4 и к выходам реверсивного счетчика 16, что позволяет из текущей информации дешифратора 4 о повороте коленчатого вала выделять углы, запрограммированные кодом числа, записанного в реверсивный счетчик 16. Взаимодействие стробируеиого распределителя 17 с реверсивным счетчйком 16 происходит по двум каналам, соединяющим вычитающий "-1" и суммирующий "+1" входы распределителя с« измерителем 1 (фиг.2}

Бистабильный триггер 19 переключает схему 20 опроса на работу вычитающего канала от импульсов задания коммутатора 5, а от сигнала датчика 12- на работу суммирующего канала. При установившемся режиме работы двигателя и установившихся параметрах гидросистемы оба сигнала от датчика 12 и коммутатора 5 проходят в виде отрицательных импульсов одновременно на входы элементов 23 и 24 и далее проходят на синхронный вход счетного триггера 22, а также на его устано;с вочный вход через дополнительный бистабильный триггер 25. Низкий потенциал на установочном входе счетного триггера 20 не позволяет триггеру переключаться от сигнала, поступившего на синхронный вход от элемента

23. Таким образом, счетный триггер

22 удерживает низкий потенциал на логическом элементе 2И 21, что запрещает передачу импульсов от измерителя 1 на входы реверсивного счетчика

16 и состояние счетчика остается не/

9893 изменным. В конце рабочего цикла сигналом отметчика 2 триггер 25 переводится в единичное состояние.

Если произойдет задержка открытия клапана 1,0, то импульс задания от ком мутатора 5 опередит сигнал датчика 12, Импульс коммутатора установит бистабильный триггер 19 и схему 20 опроса на работу вычитающего канала. Этот импульс также пройдет через логичес". 10 кий элемент 23 на синхронный вход счетного триггера 22, т.е. переключит его в единичное состояние и снимет запрет пропуску счетных импульсов через элемент 21. Импульсы от из- 1З мерителя 1. уменьшают записанное число в реверсивном счетчике 16 до поступления сигнала от датчика 12. Сигнал от датчика 12 через-логический элемент 2И-НЕ, поступая на синхронный 2о вход триггера 22, возвращает его в нулевое состояние, что прекращает запись в счетчик 16 от измерителя 1 через элемент 21.

Если сигнал от датчика 12 входа 25 поступает на распределитель 17 раньше, чем импульс задания от коммутатора 5, то бистабильный триггер 19 переводит схему 20 опроса на суммирующий канал,. и. триггер 22 снимает 30 запрет на пропуск импульсов от измерителя 1 через элемент 21. Запись в реверсивный счетчик 16 производится до поступления импульса от коммута- . тора 5. Счетчик триггер 22 этим импульсом переключается и восстанавливает запрет на элементе 21, что прерывает запись в счетчик 16.

При подаче на вход формирователя

28, от датчика 12 хода клапана сигнала трапецеидальной формы на выходе 34 триггера Шмитта снимается сигнал в виде прямоугольника. Элементами 35 и

36 по фронту входного импульса формируется на выходе 37 формирователя короткий управляющий импульс. Одновибратор на базе элементов 40 и 41 и конденсатора 42 вырабатывает на выходе 43 управляющий импульс по спаду сигнала от датчика 12 хода клапана.

Управление многоцилиндровым дизелем может осуществляться по схеме, приведенной на фиг.6. Узлы 14 и 26 управляют бистабильным триггером 6 токового ключа 8, который включает

Б клапан 10. Мод клапана 10 фиксирует.ся датчиком 12, и с помощью формирователя 28 осуществляется обратная

38 8 связь управления работой клапана первого цилиндра. К выходам узлов 14 и

26 коррекции могут быть подключены, например, цифровые линии задержки, которые переключают бистабильный триггер 44 токового ключа 48 клапана

60 второго Цилиндра. Если линии 52 и 53 задержки настроены для работы с двухцилиндровым двигателем, то они осуществляют сдвиг команд управления клапанами на 180 поворота коленчатого вала. В случае обслуживания двигателя с тремя цилиндрами линии 52 и

53, 56 и 57 задержки команд настраиваются на срабатывание соответственно через 120 и 240о поворота коленчатого вала. Третий цилиндр также должен быть оборудован триггером 46 и токовым, ключом 50 для управления кла! паном 62. От узлов 15 и 27 коррекции через линии 54, 58 и 59 задержки управляются бистабильные триггеры 45 и 47 токовых ключей 49 и 51 клапанов

61 и.63.

Преимущества предлагаемой системы управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом по сравнению с системой управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом заключаются в обеспечении стабилизации характеристик перемещения клапанов газораспределения за счет компенсации временных задержек хода клапана при изменении режимов работы двигателя, что особенно важно для транспортных дизелей, эксплуатируащихся в широком диапазоне нагрузок и частот вращения коленчатого вада. При отсутствии узла коррекции в системе управления вероятностные отклонения фаз о фазораспределения доходиди до 7-14 .поворота коленчатого вала (п.к.в), а, предлагаемая система обеспечивает (стабилизацию (до + 1 и. к. в.) заданных фаз газораспределения, кроме того, обеспечивает качественное управление работой клапанов с электрогидравлическим приводом,.повышение показателей надежности механизма газораспределения, повышение экономичности работы двигателя. формула изобретения

1; Система управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом, содержащая измеритель положения вала, отметчик мертвой точки, накопительный счетчик, 9 98533 дешифратор, коммутатор,-: бистабильные триггеры и токовые. ключи, причем измеритель и отметчик включены на входах накопительного счетчика, который через дешифратор и коммутатор соединен с бистабильнйми -триггерами, связанными с токовыми ключами, о т - л и ч а ю щ а я с я .ех-;-что —,— ецелью обе стабилизации ха.рактеристик перемещения клапанов при 16 изменении режимов работы двигателя, она снабжена датчиками хода клапанов и узлами коррекции-, .каждый из которых выполнен в виде стробируемого распределителя, реверсивного счет- М чика и мультиплексор@, срединенных последовательно и включенных между коммутатором-и бистабильными триггерами, причем выход дешифратора свя. .зан также с мультиплексорами, а к -29 стробируемым распределителям подключены измеритель положения вала, отметчик мертвой точки и датчики хода клапанов.

-2. Система по и. 1, о т л и — 25 ч а ю щ а я с я тем, что строби" руемый распрЕделитель .выполнен в ви" де бистабильного триrrepa, схемы опроса, логического элемента 2И, счетного триггера, логического эле- зо мента«2И-НЕ, логического элемента.

2 ИЛИ идополнительного бистабильного триггера, причем входы бистабильного триггера .подключены к дат-.

8 .. 10 чику хода клапанов и коммутатору, выходы через схему опроса соединены с реверсивным счтетчиком, входы схемы опроса подключены к измерителю через логический элемент 2й,один из в входов которого соединен с выл дом зетыого триггера, входы которого соединены с датчиком. хода клапанов и коммутатором, причем синхронный вход - через логнческий элемент 2 И-НЕ, .а установочный - через логический элемейт -2 ИЛИ и дополнительный бистабильнйй триггер, подключенный.к отметчику.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и" ч а ю щ а я с я тем, что каждый бистабильный триггер, связанный с токовым ключом, снабжен дополнительным узлом коррекции.

4; Система по пп.1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она дополнительно содержит формирователи импульсов, установленные между датчиками хода и узлами .коррекции. †-Источники информации,принятые во внимание при экспертизе

1. Васильев В.Н; и др. Электронный блок управления клапанами гаэораг пределения с электрогидравлическим приводом. Сб. Двигатели внутреннего сгорания. НИИИНФОРИТЯЖИАШ, И., И 18, 1978, с. 15-17.