Система управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом

Социапистичесиин ИЗОБРЕТЕН ИЯ и 985338(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22)Заявлено 30.07.81 (21) 3325903/25-Об Г 01 т. 9/00 с присоединением заявки,йв 1 Ьаударотвсницй комитат СССР иа делаи изобретений и открытий(53) УДКб 21 Л 3, ,.001. Ь (О 88. 8) Дата опубликование описания 30,12.82(72) Авторы изобретения В. Н. Васильев, К.В. Макеев и Ю, М, Сла коввей-. аявнтель 54).СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНАМИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано вдвигателях .внутреннего сгорания, на.пример многоцилиндровых дизелях, дляуправления работой клапанов газораспределения с электрогидравлицескимприводом.Известны системы управления клапанами газораспределения, содержащиеизмеритель положения вала с электрогидравлицеским приводом, отметчик мертвой точки, накопительныйсчетчик, Дешифратор, коммутатор, бистабильные триггеры и токовые ключи,причем измеритель и отметчик включены на входах накопительного сцетчика, который через дешифратор икоммутатор соединен с бистабильнымитриггерами, связанными токовыми ключами 11,Однако данные системы не позволяют полуцать стабильные. фазы газораспределения, заданные коммутатором, так как в данном случае не пре дусмотрена компенсация задержки исполнения заданных фаз газораспределения при изменении режима работы двигателя.Цель изобретения - обеспечение стабилизации характеристик переме" щения 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, реверсив" ного сцетцика и мультиплексора, сое диненных последовательно и вклюценных между коммутатором и бистабильными триггерами, причем выход де шифратора связан также с мультиплексорами, а к стробируемым распределителям подключены измеритель поло" жения вала, отметцик мертвой точки и датчики хода клапанов.38 410 и выпускной клапан 11 по меньшеймере одного цилиндра снабжены датчиками 12 и 13 хода, а в системе предусмотрены узлы 14 и 1 коррекции,каждый из кото 1 зых выполнен в виде реверсивного счетчика 16, стробируемогораспределителя 17 и мультиплексора,18. Узлы 14 и 15 коррекции расположены между дешифратором 4 и бистабильными триггерами б.иСтробируемый распределитель 17установлен на входе реверсивного счет"чика 16 и соединен с измерителем 1,отметчиком 2 и коммутатором 5, Входы мультиплексора 18 подключены квыходам дешифратора 4 и реверсивногосчетчика 16,Распределитель 17 может быть выполнен в виде бистабильного триггера 19, входы которого подключены кдатчику 12 хода и к коммутатору , авыходы соединены при помощи схем 20опроса с реверсивным счетчиком 16,Вход схемы 20 опроса подключен кизмерителю 1 через логический элемент 2 И 21, один из входов которогосоединен с выходом счетного триггера 22. Входы счетного триггера 22соединены с датчиком 12 и коммутатором 5, причем синхронный вход соединен через логический элемент 2 И-НЕ23, а установочный вход соединен через логический элемент 2 ИЛИ 24 и до-:полнительный бистабильный триггер 25подключенный к отметчику 2,Для компенсации временных задержек при посадке клапана возможнаустановка. дополнительных узлов 26и 27 коррекции между триггерами токовых ключей 6 и 7 и коммутатором 5. Система управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для двигателя внутреннего 5 О 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 3 9853Стробируемый распределитель выполнен в виде бистабильного триггера, схемы опроса, логического элемента 2 И, счетного триггералогического элемента 2 И-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 1 О с реверсивным счетчиком, входы схемы опроса подключены к измерителю через логический элемент 2 И, один из входов которого соединен с выходом счетного трИггера, входы которого 15 соединены с датчиком хода клапанов и коммутатором, причем синхронный вход- через логический элемент 2 И-НЕ, а установочный " через логический элемент 2 ИЛИ и дополнительный биста- ро бильных триггер, подключенный к отметчику.Иаждый бистабильный триггер, связанный с токовым кпючом, снабжен дополнительным узлом коррекции. 251(роме того, система дополнительно содержит формирователи импульсов, установленные между датчиком хода и узлами коррекции.На Фиг. 1 представлена схема си- зо стемы управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для одного цилиндра двигателя 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, б - вариант схемы системы управления клапанами газораспределения с электрогидравлическим приводом для многоцилиндрового двигателя. 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 2 И-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 триггера Вмитта соединен с элементами 35 и 36, включенными по схеме одновибратора. Дли тельность управляющего импульса на выходе 37 формирователя определяется емкостью конденсатора 38. Для подачи управляющего сигнала о посад5 985338 6ке клапана в формирователе 28 пре- . ренчатого вала или снизится давлениедусмотрен 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 13хода поступят на узлы 14 и 15 корГабота-многоцилиндрового, напри- рекции позже, чем импульсы за/",чмер трехцилиндрового двигателя обес- ния от коммутатора 5 на их открыт;е.печивается подключением дополнитель- Узлы 14 и 15 коррекции учияцвают поных бистабильных триггеров 44 и Ф,г, в -= луценную в текущем цикле задержку и46 и 47 с токовыми ключами 48 и 49; 1 О внесут поправку в следующем цикле50 и 51, Установочные входы биста- на большее опережение подачи команд,бильных триггеров 44 и 45, 46 и 47 .В результате фаза газораспределениявклюцены через линии 52-59 задерж- увеличится. При увеличении давленияки, обеспецивающие работу клапанов и снижении частоты вращения колен 10 и 11, 60 и 61, 62 и 63 через 120 1 з чатого вала в текущем цикле для слеугла поворота коленчатого вала, . дующего цикла вносится поправка наСистема работает следующим об- уменьшение опережения подачи командразом. открытия клапанов.После пуска двигателя связанные 10 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 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 в 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 тока, 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 коленцатого валавыделять углы, запрограммированные кодом числа, записанного в реверсивный счетчик 16, Взаимодействие стробируемого распределителя 17 с реверсивным сцетчйком 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 2 И 21, что запрещает передачу импульсов от измерителя 1 на входы реверсивного счетчика 16 и состояние сцетчика остаетсяне/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 5 мутатора 5 опередит сигнал датцика 12, Импульс коммутатора установит бистабильный триггер 19 и схему 20 опроса на работу выцитающего 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 мерителя 1. уменьшают записанное число в реверсивном счетчике 16 до поступления сигнала от датчика 12, Сигнал от датчика 12 через. логический элемент 2 И-НЕ, поступая на синхронный 2 о 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 ЗО запрет на пропуск импульсов от измерителя 1 через элемент 21. Запись в реверсивный счетчик 16 производится до поступления импульса от коммута- . тора 5. Сцетцик 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. Одно- вибратор на базе элементов 40 и 41 и конденсатора 42 вырабатывает на выхо" де 43 управляющий импульс по спаду сигнала от датчика 12 хода клапана. Управление многоцилиндровым дизелем может осуществляться по схеме, приведенной на фиг.б, Узлы 14 и 26 управляют бистабильным триггером 6 токового ключа 8, который включает5 клапан 10. Мод клапана 10 фиксирует.ся датчиком 12, и с помощью формирователя 28 осуществляется обратная 38 8связь 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 531 56 и 57 задержки команд настраиваются на срабатывание соответственно через 120 и 240 о 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 коррекциичерез 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 вала. При отсутствии узла коррекции в системе управления вероятностные отклонения фазо 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 управлениеработой 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, отметцик мертвой точки, накопительный счетчик,Э. 985 ЗЗ 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 .ем;=что - , - е; целью обе стабилизации ха" .рвктеристик перемещения клапанов при 10 изменении режимов работы двигателя, она снабжена датчиками хода клада" нов и узлами коррекции; .каждый из которых выполнен в виде стробируемого распределителя, реверсивного счет- М чика и мультиплексора, 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 - 2% ч а ю щ а я с я тем, что строби" руемый распрЕделитель .выполнен в ви" де бистабильного триггера, схемы опроса, логического элемента 2 И, счетного триггера; логического эле- зО мента 2 И-НЕ, логического элемента. 2 ИЛИ идополнительного бистабильного триггера, причем входы бистабильного триггера подключены к дат-. 8 .,10цику хода клапанов й коммутатору, выходы через схему опроса соединены с реверсивным счтетчиком, входы схемы опроса подключены к измерителю через логический элемент 2 й,один из в входов которого соединен с вылчом зетыого триггера, входы которого соединены с датчиком. хода клапанов и коммутатором, буричем 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 и -. ч 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 экспертизе1. Васильев В.Н; и др. Электронный блок управления клапанами газораг пределения с электрогидравлическим приводом. Сб, Двигатели внутреннего сгораний. НИИИНФОРИТЯЖВЧВ, И., И 18, 1978 . 1 Ь. 985338