Система управления двигателем внутреннего сгорания

и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Коломенский филиал Всесоюзногозаочного политехнического института(56) Пинский Ф.И., Кузин В,ЕДолинин В.Н, Унифицированное электронное устройство регулирования толивоподачи. - Двигателестроение,1982, Р 7, с. 53-54.(54) СИСТЕМА У 11 РАВЛЕНИЛ ДВИГАТЕЛЕМВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет снизитьтоксичность отработавших газов и повысить надежность двигателя путемавтоматического изменения числа фазвпрыскивания топлива. Система содержит регулятор 1 частоты вращения,регулятор 2 опережения впрыскивания,формирователь 3 командных импульсов, подаваемых на форсунку 4 двигателя 5. Информация, поступающая с датчиков 6 давления в цилиндре, датчика 15 температуры отработвших газов, датчика 19 содержания окислов азота и сажи в отработавших газах через соответствующие пороговые элементы и счетчики поступает на вход коммутатора 23 фаз вспрыскиванияПри плавном изменении нагрузки, частоты вращения или других параметров, определяющих продолжительность впрыскивания для того, чтобы исключить работу устройства в переходном режиме, в устройство введен счетчик 29 циклов вспрыскивания. Система обеспечивает автоматический переход на двухфазную подачу топлива в случае, если величина контролируемых параметров превысит опре- С деленное число раз свое допустимое значение, 5 з.п, ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к областиавтоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания.Цель изобретения - снижение ток 5сичности отработавших газов и повышение надежности двигателя путем автоматического изменения числа фазвпрыскивания топлива,На чертеже представлена схема системы управления.Система содержит регулятор 1 частоты вращения, регулятор 2 опережениявпрыскивания, формирователь 3 командных импульсов, подаваемых на электроуправляемую форсунку 4 двигателя 5,датчик 6 давления в цилиндре, пороговый элемент 7, ключ 8, счетчик 9, элемент ИЛИ 10, блок 11 вычисления скорости нарастания давления в цилиндре, щпороговый элемент 12, ключ 13, счетчик14, датчик 15 температуры отработавшихгазов, пороговый элемент 16, ключ 17,счетчик 18, датчик 19 содержания окислов азота н сажи в отработавших газах,5пороговый элемент 20, ключ 21, счетчик22, коммутатор 23 фаз впрыскивания,запоминающее устройство 24, элемент ИЛИ25, блок 26 вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора час тоты вращения, пороговый элемент 27,элемент 1 ПП 1 28, счетчик 29, ключ 30,блок 31 сравнения.1Пороговые элементы 7,12,16 и 20,связанные соответственно с ключами 8,13,17 и 21 и счетчиками 9,14,18 и 22,образуют задатчик 32 числа фаз впрыскивания, а блок 26 вычисления. пороговый элемент 27, счетчик 29 и ключ30 образуют устройство 33 блокировки. 40Датчик 6 давления в цилиндре соединен одновременно с входом блока 11вычисления скорости нарастания давления и входом порогового элементавыход которого соединен с входом ключа 8, выход ключа 8 соединен сосчетным входом счетчика 9, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 10. Выход блока 11 вычисления скорости нарастания давления соединен с входом порогового элемента 8, выход которого соединен с входом ключа 12, выход последнего соединен со счетным входом счетчика 13,выход которого соединен с вторым вхо 55дом элемента ИЛИ 10,Датчик 15 температуры отработавших газов соединен с входом порогового элемента 16, выход которого соединен с входом ключа 17, выход которого соединен со счетным входом счетчика 18, Выходы счетчика 18 соединен с третьим входом элемента ИЛИ 10.Датчик 19 содержания окислов азота и сажи в отработавших газах соединен с входом порогового элемента 20, выход которого соединен с входом ключа 21, выход которого соединен с входом счетчика 22. Выход счетчика 22 соединен с четвертым вхо" дом элемента ИЛИ 10. Выход элемента ИЛИ 10 соединен одновременно с первым входом коммутатора 23 фаз и вторым входом запоминающего устройства 24, Выход коммутатора фаз соединен одновременно с первым входом регулятора 2 опережения впрыскивания и первым входом элемента ИЛИ 25. Выход регулятора 1 частоты вращения соединен одновременно с первым входом формирователя 3 командных импульсов, входом бцока 26 вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора 1, счетным входом счетчика 29 и входом ключа 30. Выход блока 26 соединен с входом порогового элемента 27, выход которого соединен одновременно С вторыми входами элементов ИЛИ 25 и 28 и обнуляющим входом счетчика 29, Выход счетчика 29 соединен одновременно с разрешающими входами ключей 8, 13, 17, 21 и 30, а выход ключа 30 соединен одновременно с вторым входом регулятора 2 опережения впрыскивания, первым входом блока 31 сравнения и первым входом запоминающего устройства 24, выход которого соединен с вторым входом блока 31 сравнения, выходом соединенного с первым входом элемента 1 ПИ 28. Выход элемента ИЛИ 28 соединен с вторым входом коммутатора 23 фаз. Выход элемента ИЛИ 25 соединен одновременно с обнуляющими входами счетчиков 9,14, 18 и 22, а выход регулятора 2 опережения соединен с вторым входом формирователя 3 командных импульсов, выход которого подключен к электро- управляемой форсунке.Система управления работает следующим образом.Сигнал с выхода регулятора 1 частоты вращения, определяющий длительность командного импульса, и сигнал с выхода регулятора 2 опережения, определяющий момент начала вспрыскивания, поступают соответгтвепно на20 Если текущее значение сигнала, определяющего продолжительность впрыскивания, стяновится меньше сигнала ф 55 хранящегося в устройстве 24, что соответстцут умс цьшс цию цагрузки или частоты вращения, то ця выходе блока 31 срянцеццц формируется сигнал, порезкому набросу нагрузки или резкому увеличению частоты вращения.11 о сигналу, поступающему на второй вход коммутатора 23 Фаз, на его выходе Формируется сигнал, по которомурегулятор 2 опережения переключается на формирование одного импульса начала подачи, т.е, на формирование однофазной подачи.Введение блока 26 и порогового элемента 27 позволяет при набросе нагрузки или резком увеличении частоты вращения перейти на однофазное впрыскивание и одновременно обнулить счет 15 чики 9,14,18 и 22, т.е. установить схем) в исходное состояние.При плавном изменении нагрузки, частоты вращения или других параметров, определяющих продолжительность впрыскивания, для того, чтобы исключить работу устройства в переходном режиме, в устройство введен счетчик 29 циклов впрыскивания.В счетчике 29 имеется уставкя, 25 соответствующая числу циклов, отводимому на стабилизацию режима работы двигателя. Обнуление счетчика 29 происходит по сигналу с выхода порогового элементя 27. После отсчета заданного числа циклов, что соответствует стабилизации режима, на выходе счетчика 29 Формируется сигнал разрешения для ключей 8,13,17, 21 и 30. С этого момента счетчики 9, 14, 18 и 22 начинают счет превышения контролируемых параметров своих предельных значений и одновременно через ключ 30, нервый вход которого соединен с выходом регулятора 1 час 40 тоты, сигнал, соответствующий текущему значению продолжительности впрыскивания, начинает поступать на первый вход блока 31 сравнения и на первый вход запоминающего устройст-., ва 24. В блоке сравнения происходит45 сравнение текущего значения сигнала, определяющего продолжительности впрыскивания, и сигцяля, соответствующего продолжительности впрыскивания при однофазном впрыскивании, предшествую 50 щем двухфазцому впрыскиванию. ступающий на вход элемента ШЗИ 28 ичерез него на второй вход коммутатора 23 фаз, по которому происходит переключение на однофазную подачу.С выхода ключа 30 сигнал, определяющий продолжительность впрыскивания,одновременно поступает на второй входрегулятора 2 опережения. В режимедвухфазного впрыскивания пропорционально этому сигналу Формируется продолжительность первой Фазы впрыскивания и продолжительность паузы междупервой и второй Фазами впрыскивания.Таким образом, система управлениядвигателя с устройством автоматического изменения числа Фяз впрыскивания позволяет автоматически осуществить переход на двухфазную подачу топлива в случае, если на установившемсярежиме один из контролируемых параметров, а именно максимальное давление сгорания, максимальная скоростьнарастания давления при сгорании,максимальная температура отработавшихгазов, содержание окислов азота и сажи в отработавших газах, превысят определенное число раз свое допустимоезначение. Помимо этого предлагаемаясистема позволяет автоматически устанавливать продолжительность первойФазы впрыскивания и паузы между первой и второй Фазами впрыскивания. Всеэто позволяет улучшить показателирабочего процесса и экологическиепоказатели двигателя,Формул аизобретенияо1. Система управления двигателем внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере один датчик контролируемых параметров, регулятор частоты вращения, регулятор опережения впрыскивания топлива, задятчик числа фаз впрыскивания, вход которого связан с одним из входов регулятора опережения впрыскивания топлива, другой вход которого связан с выходом регулятора частоты вращения, и Формирователь командных импульсов, один из входов которого связан с выходом регулятора частоты вращения, другой еход связан с выходом ре улятора опережения впрыскивания топлшва, а выход подключен к электроуцрявляемой форсунке впрыскивания топлив., о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюснижения токсичности отработавших газов и повышения надежности двигате 1537862первый и второй входы Формирователя 3 командных импульсов, с выхода которого управляющие импульсы поступают на электроуправляемую Форсунку 4, впрыскивающую топливо в двигатель 5.Датчик 6 давления, преобразующий давление в соответствующее значение электрического сигнала, соединен с входом порогового элемента 7, на выходе которого Формируется сигнал в случае, если входной сигнал, т.е. сигнал, определяющий давление в цилиндре, превысит свое заданное предельное значение, Выход первого порогового элемента 7 через ключ 8, дающий разрешение на прохождение сигнала и имеющий разрешающий вход, поступает на первый счетный вход счетчика 9, который производит подсчет числа сигналов на выходе первого порогового элемента 7, т.е. числа превышений значения давления в цилиндре своего предельного значения.Выход датчика 6 давления в цилиндре одновременно соединен с входом блока 11 вычисления скорости нарастания давления в цилиндре, в котором формируется сигнал первой производной по времени от значения давления в цилиндре, Выход блока 11 соединен с входом порогового элемента 12 и далее через ключ 13 с счетным входом счетчика 14, который производит подсчет числа сигналов на выходе второго порогового элемента 12, т.е. числа превышений значения скорости нарастания давления в цилиндре своего заданного предельного значения. Выход счетчика 14 соединен с вторым входом элемента ШП 1 10.Выход датчика 15 температуры соединен с входом порогового элемента 16 и далее через ключ 17 - со счетным входом счетчика 18, который производит подсчет числа сигналов на выходе порогового элемента 16, т.е. числа превышения значения температуры отработавших газов своего заданного предельного значения.Выход датчика 19 содержания окислов азота и сажи соединен с входом порогового элемента 20 и далее через ключ 21 со счетным входом счетчика 22, который производит подсчет числа сигналов на выходе порогового элемента 20, т,е. числа превышений значения содержания окислов азота и сажи своего заданного предельного значения.Уставки счетчиков 9,14,18 и 22 мо-, гут быть равными, а могут отличаться в зависимости от важности того или иного контролируемого параметра для конкретного двигателя. Наличие счетчиков 9,14,18 и 22, отсчитывающих определенное число превышений контролируемых параметров своих предельных значений, позволяет исключить ложное срабатывание устройства при случайных воздействиях на двигатель.В случае достижения числа превышений предельных значений уставки по любому из контролируемых параметров на выходе элемента ВП 1 10 Формируется сигнал на изменение числа фаз впрыскивания, поступающий на первый вход коммутатора 23 Фаз, на выходе коммутатора по этому сигналу формируется сигнал, по которому регулятор 2 опережения переключается нз формиро- . вание двух импульсов начала подачи, т.е. на формирование двухфазной подачи.11 ри выработке сигнала перехода на двухфазное впрыскивание происходит запоминание текущего значения сигнала, определяющего продолжительность вспрыскивания при однофазном впрыскивании, предшествующем двухфазному впрыскиванию. Запоминание происходит в устройстве 24 по сигналу с выхода элемент И.1 И 10, :игнал с выхода коммутатора 23 фаз, соответствующий включению двухфазного впрыскивания, подается на первый вход регулятора 2 опережения и одновременно на первый вход элемента ШП 1 25, выход которого соединен с обнуляющими входами счетчиков 9,14,18 и 22, что позволяет обнулить счетчики после включения двухфазной подачи. 45 50 55 5 10 15 20 25 ЭО 35 40 Для исключения работы устройства при резком изменении продолжительности впрыскивания, что соответствует резкому изменению частоты вращения или нагрузки, в устройство введен блок 26 вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора 1, выходом соединенный с входом порогового элемента 27, На выходе порогового элемента формируется сигнал, если скорость изменения сигнала с выхода регулятора частоты вращения, определяющего продолжительность впрыскивания, превысит предельное заданное значение, что соответствует9 15378 ля путем автоматического изменения числа Фаэ впрыскивания топлива, система снабжена коммутатором Фаз впрыскивания, запоминающим устройством, блоком сравнения, двумя элементами ИЛИ, устройством блокировки с выходом обнуления и выходом разрешения и выполненным в виде блока вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора частоты вращения, порогового элемента, счетчика и ключа, а задатчик числа фаз впрыскивания выполнен в виде многоканального формирователя с входами обнуления и разрешения, число каналов которого равно количеству датчиков контролируемых параметров, причем коммутатор фаз впрыскивания первым входом и выходом включен в электрическую линию связи задатчика числа Фаз впрыскивания с одним из входов регулятора опережения впрыскивания, а устройство блокировки входом и выходом включено в электрическую линию связи регулятора частоты вращения с другим входом регулятора опережения впрыскивания, блок вычисления скорости изменениявыходного сигнала регулятора частоты вращения, вход которого выгопнен в виде устройства блокировки, выходом подключен к входу порогового элемента, выход которого выполнен в виде выхода обнуления устройства блокировки и связан также с входом установкии 1в О счетчика, счетный вход которого связан с входом ключа и подключен к входу блока вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора частоты вращения, выход счетчика вы 40 полнея в виде выхода разрешения устройства блокировки и подключен к управляющему входу ключа, выход которого выполнен в виде выхода устройства блокировки, связанного также с од 45 ним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу запоминающего устройства, выход блока сравнения связан с одним из выходов первого элемента И.Ы, другой вход которого связан с выходом обнуления устройства блокировки, а выход связан с вторым входом коммутатора фаэ впрыскивания, выход которого подклю 1 Очен к одному из входов второго элемента ШП 1, другой вход которого связан с выходом обнуления устройстваблокировки, а выход связан с входомобнуления задатчика числа Фаэ впрыскивания, вход разрешения которогосвязан с выходом разрешения устройства блокировки, выход которого связантакже с первым входом заггоминающегоустройства, второй вход которого подключен к выходу задатчика числа Фазвпрыскивания,2, Система по п. 1, о т л и ч а ющ а.,я с я тем, что эадатчик числафаз впрыскивания снабжен элементомИ 11 И, Число входов которого равно числу датчиков контролируемых параметров, а каждый канал многоканальногоФормирователя выполнен в виде последовательно связанных порогового элемента, ключа и счетчика, причем входпорогового элемента подключен к датчику контролируемых параметров, управляющий вход ключа связан с входомразрешения устройства блокировки,вход установки в О счетчика связанс выходом второго элемента ШП 1, а выход счетчика через элемент ИЛИ задатчика числа Фаз впрыскивания связанс первым входом коммутатора Фаз впрыскивания и вторым входом запоминающогоустройства.3, Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что датчикконтролируемых параметров выполненв виде датчика давления газов в цилиндре двигателя.4. Система по п. 3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что датчик контролируемых параметров снабжен блоком вычисления скорости нарастания давления, связанным с датчиком давлениягазов в цилиндре двигателя.5. Система по пп. 1,2,3 или 4,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтодатчик контролируемых параметров выполнен в виде датчика температурыотработавших газов.6. Система по пп. 1,2,3,4 или 5,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что датчик контролируемых параметров выполнен в виде датчика содержания сажии окислов азота в отработавших газах.