Система подачи топлива с электрическим управлением для двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСН енина и ордена ни институт ино те 1974. топл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Московский орцена ЛТрудового Красного Знамеженеров железнопорожного транспорта(56) 1. Созаание систем топливопоцачицизелей с электрическим управлениемвпрыском топлива. Отчет ЦНИОИ име Ио 22-741, Мф 75026312, Л.,(54) (57) СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВАС ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, сопержашая первый, второй, третийчетвертый и пятый цатчики положения коленчатого вала, первый и второй входныетриггеры, первую, вторую, третью и четвертую логические схемы И, счетчик измерения частоты вращения вала, первый узелсравнения, электромагниты форсунок, генератор импульсов переменной частоты,первый и второй генераторы импульсов постоянной частоты и каналы поаачи, каждыйиз которых выполнен в вице выхоцноготриггера, пятой логической схемы И, счетчика подачи и усилителя сигналов, причемкажцый выхоаной триггер включен междуодним иэ датчиков положения коленчатоговала и пятой схемой И каждого канала,связанной как со счетчиком поцачи, соециненным со счетчиком поцачи цругихканалов, так и с вторым генератором импульсов постоянной частоты, усилителькажаого канала подачи включен межау выходным триггером и электромагнитомфорсунки, при этом каждый аатчик положения вала связан с оаним иэ каналов подачи, первый датчик положения вала через первый вхоаной триггер и первую логическую схему И подключен к счетчику измерения.частоты, связанному как с выхоаом четвертого датчика положения вала, так и с вхоцом первого узла сравнения, второй датчик положения соединен с первым вхоцным триггером, третийс вторым вхоцным триггером и второй логической схемой И, к которой поцключен первый генератор импульсов с постоянной частотой, а генератор импульсов с регулируемой частотой соединен с первой логической схемой И, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что, с целью повышения экономичности работы двигателя и точности регулирования частоты, она дополнительно содержит источник пересчета, триггер коррекции, узел запрета поцачи ива, узел ограничения измерения частоты, первую и вторую согласующие схемы, схемы ограничения максимальной и минимальной длительности импульса, реверсивный счетчик и второй узел сравнения, причем счетчик пересчета включен между второй логической схемой И и вторым вхоаным триггером и соединен с первым узлом сравнения связанным через триггер коррекции параллельно через третью и четвертую схемы И соответственно с первой и второй согласующими схемами, выходы которых подключены к входам реверсивного счетчика, а входы - к выхо- ) ду счетчика измерения частоты вращения вала, узел ограничения измерения частоты врашения включен между входом первого входного триггера и выходами счетчика ИЗ мерения частоты вращения, связанного с второй согласующей схемой и с узлом10 4480 6 запрета подачи топлива, включенным межцу выхоцом второго вхоцного триггера ивхоцом реверсивного счетчика, выход которого связан параллельно со схемамиограничения максимальной и минимальнойцлительности и с вторым узлом сравнения,включенным межцу выхоцами счетчиковпоцачи и входами выходных триггеров каналов поцачи, третья схема И соецинена свыхоцом счетчика ограничения минимадьИзобретение относится к цвигателестроению, в частности, системам цля регулирования подачи топлива в цвигателях внугреннего сгорания, преимущественно цизелях, оборудованных электромагнитными форсунками.Известны системы поцачи топлива с электрическим управлением цля цвигателя внутреннего сгорания, соцержашие первый, второй, третий, четвертый и пятый10 цатчики положения коленчатого вала, первый и второй вхоцные триггеры, первую, вторую третью и четвертую логические схемы И, счетчик измерения частоты вращения вала, первый узел сравнения, 15 электромагниты форсунок, генератор импульсов переменной частоты, первый и второй генераторы импульсов постоянной частоты и каналы поцачи, каждый из кото рых выполнен в виде выхоцного триггера, 20 пятой логической схемы И, счетчика поцачи и усилителя сигналов, причем кажцый выходной триггер включен межцу оцним ир цатчиков положения коленчатого вала и пятой схемой И каждого канала, связанной как счетчиком поцачи, который соецинен со счетчиком поцачи цругих каналов, так и с вторым генератором импульсов постоянной частоты, усилитель каж.цого канала поцачи включен межцу,вы хоцным триггером и электромагнитом форсунки, при этом кажцый цатчик положения вала связан с одним из каналов поцачи, первый цатчик положения вада через первый вхоцной триггер и первую логическую схему И поцключен к счетчику измерения частоты, связанному как с выхоцом четвертого датчика положения вала, так и с вхоцом первого узла сравнения, второй цатчик положения соецинен с первьм вхоцным триггером,ной цлительности импульса и выходомвторой схемы совпацения, связанной такжес четвертой схемой И, включенной навыхоце схемы ог раничения максимальной цлительности импульса и вхоцах выходных триггеров каналов подача, а четвертый датчик положениявала соединен параллельно со счетчиком пересчета и триггером коррекции. третий - с вторым вхоцным триггером и второй логической схемой И, к которой подключен первый генератор импульсов с постоянной частотой, а генератор импульсов с регулируемой частотой соединен с первой логической схемой И Х,Оцнако в известных системах регулирования наблюцается нестабильность частоты вращения коленчатого вала цизеля при изменении величины нагрузки или зацания, Это обьясняется тем, что цлительность поцачи, обуславливаюшая частоту вращения, определяется путем сравнения напряжений, вырабатываемых на выхоце обратной связи и выходе генератора пилообразного напряжения с помощью порогового устройства. Эти элементы облацают разбросом характеристик, причем стабильность их зависит от условий работы и изменяется с течением времени.Цель изобретения - повышение экономичности работы цвигателя и повышение точности регулирования частоты вращения коленчатого вала.Указанная цель цостигается тем, что система поцачи топлива с электрическим управлением цля цвигателя внутреннего сгорания, соцержашая первый, второй, третий, четвертый и пятый датчики положения коленчатого вала, первый и второй вхоцные триггеры, первую, вторую, третью и четвертую логические схемы И, счетчик измерения частоты вращения вада, первый узел сравнения, электромагниты форсунок, генератор импульсов переменной частоты, первый и второй генераторы импульсов постоянной частоты и каналы подачи, кажцый из которых выполнен в виде выхоцного триггера, пятой логической схемы И, счетчика подачи и усилителя сигналов , причемкаждый выхопной триггер включен межцу одним из датчиков положения коленча того вала и пятой схемой И каждого канала, связанной как со счетчиком поцачи, который соединен со счетчиком подачи цругих каналов, так и с вторым генератором импульсов постоянной частоты, усилитель каждого канала поцачи включен .между выходным триггером и электромагнитом форсунки, при этом каждый цатчик положения вала связан с одним из каналов подачи, первый цатчик положениявала через первый входной триггер и первую логическую схему И подключен к счетчику измерения частоты, связанному как с выходом четвертого датчика положения вала, так и с входом первого узла сравнения, второй цатчик положения соединен с первым входным триггером, третий с вторым входным триггером и вто-о рой логической схемой И, к которой подключен первый генератор импульсов с постоянной частотой, а генератор импульсов с регулируемой частотой соецинен с первой логической .схемой И, дополнительно соцержит счетчик пересчета, триггер коррекции, узел запрета поцачи топлива, узел ограничения измерения частоты, первую и вторую согласующие схемы, схемы ограничения максимальной и минимальной цли 30 тельности импульса, реверсивный счетчик и второй узел сравнения, причем счетчик пересчета включен межцу второй логической схемой И и вторым входным триггером и соединен с первым узлом сравнения, связанным через триггер коррекции параллельно через третью и четвертую схемы И соответственно с первой и второй согласующими схмемами, выходы которых подключены к входам реверсивного счетчика, а входы - к выходу счетчика измерения частоты вращения, связанного с второй согласующей схемой и с узлом запрета поцачи топлива, включенным межцу выхоцом второго входного триггера и вхоцом реверсивного счетчика, выход которо го связан параллельно со схемами ограничения максимальной и минимальной алительности и с вторым узлом сравнения, включенным между входами счетчиков подачи и вхоцами выхоцных триггеров каналов поцачи, третья схема И соединена с выходом счетчика ограничения минимальной цлительносги импульса и выхоцом второй схемы совпацения, связанной также с четвертой схемой И, включенной 55 на выхоце схемы ограничения максимальной плигельности импульса и входах выхоцных триггеров каналов поцачи, а четвертый патчик положенпия вала соепинон со счетчиком пересчета и триггером коррекциии.На чертеже приведена схема системы подачи топлива с электрическим управле В нием пля цвигателя внутреннего сгорания.Система регулирования подачи топлива содержит датчики 1-5 положения коленчатого вала цизеля, первый 6 и второй 7 входные и выходной 8 триггеры, триггер 9 коррекдии, генератор 10 импульсов с регулируемой частотой, первый 11 и второй 12 генераторы с постоянной частотой, узел 13 ограничения измерения частоты вращения коленчатого вала, первую и вторую логические схемы И 14 и 15, узел 16 запрета поцачи топлива, первую и вторую согласующие схемы 17 и 18, третью и четвертую логические схемы и 19 и 20, схемы 21 и 22 ограничения соответственно максимальной и минимальной длительности управляющего импульса, пятую логическую схему и 23, первый и второй узлы 24 и 25 сравнения, счетчики 26 измерения частоты вращения коленчатого вала, 27 пересчета и 28 подачи, реверсивный счетчик 29, усилитель 30 и электромагнит 31 форсунки.Аналогично каналу 32 попачи выполнены каналы 33 - 35, а усилитель кажпого из них соединен соответственно с электромагнитами 36 - 38 форсунок.Величина поаачи в каждом цикле устанавливается суммированием величины поцачи в предыаушем цикле с величиной коррекции, причем знак послецней определяет. ся знаком отклонения цействительной частоты вращения от заданной.Система работает следующим образом.При опрецеленном, положении коленчатого вала цизеля цагчик 1 положения вырабатывает импульс, опрокипываюший вхоцной триггер 6, На выходе триггера появляется сигнал логической "1 , который поступает на вход логической схемы И 14, на другой вхоц которой постоянно поступают сигналы от генератора 10 регулируемой частоты, Эти сигналы с момента появления логической "1" на выходе входного триггера 6 проходят на вход счетчика 26 измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля. А после поворота коленчатого вала на заданный угол, определяемый положением датчиков 1 и 2 положения, от последнего поступает сигнал, возвращающий первый входной триггер 6 в исходное положение. При этом на его выходе появляется сигнал логического "0 ", и сигналы от генера гора10 регулируемой частоты перестают поступать на вход счетчика 26 измерениячастоты вращения коленчатого вала пизе.ля. Число импульсов, пришепших нв,входсчетчика 26 измерения частоты вращения 5коленчатого вала, пропорционально частоте вращения коленчатого вала дизеля,а в счетчике запишется пропорциональныйэтой частоте код. Состояние разряповсчетчика 26 измерения частогы вращения 10контролируегся с помощью узла 16 запрета и согласующих схем 17 и 18, В, зависимости от их сосгояния на входреверсивного счетчика могут поступатьтри различных сигнала: 151) при частоте вращения Ь 3(ацгде И,са- действительная й заданнаячастоты вращения коленчатого вала пизеля;Дсд - заданная величина отклонения частоты вращенияколенчатого вала,от узла 16 запрета подачи топлива припоступлении сигнала от второго входноготриггера 7 на усгвновочный вход в .",0" 5реверсивного счетчика яу поступает сигналустановки в "0 " всех разр."дов реверсив-ного счетчика 29, чем обеспечиваетсянулевая цикловая подача;2) при частоте вращения, лежащей впрепелахыс ддьы что должно соответствовать уменьшению попачи, навход реверсивного счетчика 29 поступаетразрешакнний сигнал нв выполнение операиии вычитания;З ) при М Ыру - ьы цикловая подачадолжна увеличиваться, на вхоп реверсивного счетчика 29 поступает разрееающийсигнал на выполнение операции суммирования,40 При дальнейшем повороте коленчатого вала дизеля от датчика 3 положения поступает сигнал на вход второго входного триггера 7, и сигналы от генератора 1145 с постоянной частотой через логическую схему И 15 начинают поступать на вход счетчика 27 пересчета, Одновременно эти сигналы поступают на входы логических схем И 19 и 20, При заполнении последнего разряда счетчика 27 пересчета сиг 50 нал с последнего возвращает входной триггер 7 в исходное состояние. Выходы каждого разряда счетчика 27 пересчета объединены узлом 2 4 сравнения с соответствуюцими выходами счетчика 26 измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля. И при определенном сочетании кодов нв вход триггера 9 коррекции поступает сигнал, опрокидываоший его, Выходы триггера 9 коррекции (прямой и инверсный) попключены к соответствующим входам логических схем И 19 и 20, на третьи входы которых подаются потенциальные сигналы от схем 21 и 22 ограничения длительности управляющего импульса, выдающих запрещающий сигнал при нулевом или епиничном состояниях всех разрядов реверсивного счетчика 29.1. Прии сд пи сигнал от входного триггера 7 приходит на вход узла 16 запрета и устанавливает все разряды реверсивного счетчика 29 в нулевое состояниечто соответствует нулеьой пикловой подаче.2, Присды с(ьи на вход согласующей 17 схемы поступает единичный сигнал, а на вход согласующей 18 схемы - нулевой. Наличие нулевого сиг- нала на входе согласующей 18 схемы однозначно определяет ее выход независимо от состояния на втором входе согласующей 18 схемы. Выходной сигнал согласующей 18 схемы поступает на вход реверсивного счетчика 29, дающего разрешение на выполнение операции вычитания, Прямой выход триггера 9 корр.кдии соединен с одним из входов логической схемы И 19, При включении триггера 9 коррекции в момент совпадения кодов в счетчиках 26 и 27) на вход логической схемы И 19 поступает разрешающий сигнал, и сигналы от генерато. ра 11 посгоянной частоты начинают поступать через логическую схему И 19 и первую согласующую схему 17 на вход реверсивного счетчика 29, реализуя операцию вычитания. При этом число импульсов, поступивших на вход реверсивного счетчика 29, определяется рассогласованием действительной и задан.ной частот вращения коленчатого вала дизеля, Операция вычитания, ведущая к уменыцению пикловой подачи, проводится в каждом цикле до момента, когда Юг не станет равным Ы. При состоянии реверсивного счетчика 29, когпа на всех его выходах станут логические "0", сработает схема ограничения 22 минимальной длительности управляющего импульса, отключающая логическую схему И 19,3, ПриЯ ыры- Аы на вход второй согласующей схемы 18 поступает единичный сигнал, а на вход первой согласующей схемы 17. - нулевой. Наличие нулевого сигнала однозначно определяет выходной сигнал первой согласующей10 448068жения возвращает счетчики 26 и 27 итриггер 9 коррекции в исхоцное состоя ние, поцготавливая схему к слецуюшемуциклу работы.Поцача топлива осуществляется слецуиг юшим образом.й Сигнал от цатчика 5 положения,соответствуюший геометрическому углу т начала попачи топлива, включает выхопо ной триггер 8. Его вькопной сигнал поступает через усилитель 30 на электромагниты 31 форсунки, Начинается лоцачва топлива. Оцновременно на вхоп пятойлогической схемы И 23 поступает рази 15 решвюший сигнал. Сигналы от второгогенератора 12 постоянной частотыначинают поступать на вхоц счетчика 28лопачи, выхоцы которого объецинены я вторым узлом 25 сравнения с выходами20 реверсивного счетчике 29, При совпапении коцов в счетчиках 28 и 29 сигналвторого узле 25 сравнения возвращает ая второй триггер 8 в исхоаное состояние, им- обеспечивая прекращение подачи топлива. о 25 На вхоц второго выхоцного триггера о, разрешающий его включение, лопклюи- чен выхоц схемы 21 ограничения минимальной цлительности управлявшего имво- пульса. При состоянии всех разряцов реЗО версивного счетчика 29, соответствуюших си- логическому "0", что также соответю- ствует нулевой цикловой поцаче, нв вхоп ь- второго выхопного триггера 8 со схемы а, 21 ограничения минимальной длительному З сти управляющего импульса поступает35запрешаюший сигнал на открытие выхоцнова- го триггера.У Аналогично осушествляется работа в каналов 33 и 35 и электромагнитов40 36 - 38 форсунок цизеля, осушествляюших лоцачу топлива, причем сигналы нвначало подачи топлива поступают от патчиков 1, 2, 3, 4. цилинпрам. схемы 17 независимо от состояния на втором вхоце согласующей схемы 17.Выхоцной сигнал согласуюшей схемы 1 поступает на вхоц реверсивного счетчика 29, обеспечивая выполнение опера ции суммирования. Инверсный выхоц тр гера 9 коррекции поцключен к четверто логической схеме И 20, При включении второго вхоцного триггера 7 сигналы о первого генератора 11 постоянной част ты через четвертую логическую схему И. 20 и вторую согласующую схему 18 поступают на вхоц реверсивного счетчи ка 29, реализуя операцию суммированияПри совпадении коцов в счетчиках 26 27 включается триггер 9 коррекции иФсуммирование прекращается. При этом число импульсов, поступивших на вхоц реверсивного счетчика 29, ппрецеляетс рассогласованием цействигольной и заданной частот врашения коленчатого вала цизеля. Чем больше это рассогласование, т.ечем меныпе цейсгвительн частота вращения, тем большее число пульсов поступает на вхоц реверсивног счетчика и тем больше увеличивается п цачв топлива в слецуюшем цикле. Увел чение цикловой подачи процолжится цо тех пор, локвуд:(а. или на всех вы цах реверсивного счетчике 29 бупуглогические "1", что соответствует мак мальной цикловой поцаче. При этом вкл чается схема 21 ограничения максимал ной плительности управляющего импульс отключающая четвертую логическую схе И 20.При частоте врашения коленчатого ла пизеля меньше запанной на величин отклонения д 1, лри состоянии разряцо счетчика 26 измерения частоты враше ння коленчатого вала, соответсгвуюших максимальному изменению цикловой по цачи, включается узел 13 ограничения возврашаюший в исхоцное положение первый вхоцной триггер 6. Изменение 4 цикловой попачи соответствует своемумаксимальному значению.При пальнейшем повороте коленчатого вала цизеля сигнал от цатчика 4 полоПровеценные испытания преплагаемой системы на стенце поптверцили ее работоспособность, осушесгвляемую при высокой стабильности цикловых попач поСоставитель Н. ПатрахалКешеля Тех реп С. Ле геза Коррек Рецакт Попписное аз 9568 лиал ППП Патент", г, Ужгороп, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госупарст по пелам изобре13035, Москва, Ж 550нного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., п. 4