Устройство управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания

) Г 02 М 5102 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ на поли .Ленина тво СССР1981.(71) Харьковский ордена Ленитехнический институт им. В,И(56) .1. Авторское свидетельР 947460, кл. Р 02 М 51/02,(54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ЛВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ, содержащее блок управления,реверсивный счетчик, схему ИЛИ, одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, причем, блок управлениячерез реверсивный счетчик связан сосхемой ИЛИ, выход которой подключенк входу блока управления, а одновиб"ратор, усилитель и электромагнитныйклапан связаны последовательно, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, в устройство введены формирователь коротких импульсов, суммирующий счетчик, схема равнозначности, схема Итриггер и датчик перемещения электромагнитного клапана, причем входы схемы равнозначности соединены с выходами двоичных ячеек реверсивного н суммирующего счетчиков, а ее выход непосредственно подключен к входу одновибратора и через формирователь коротких импульсов - к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, единичный вход триггера соединен с выходом одновибратора, нулевой входс датчиком перемещения электромаг-нитного клапана, а выход - с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к информационному вход 1 реверсивного счетчика, а выход - к информационному входу суммирующего Е счетчика.Изобретение относится к двигателес 1 роению и может быть использованов электронных системах управлениятопливоподачей дизелей.Известно устройство управления5впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее блок управления, реверсивный счетчик, схему ИЛИ, одновибратор, усиЛитель иэлектромагнитный клапан, причем блок 1 Оуправления через реверсивный счетчиксвязан с схемой ИЛИ, выход которойподключен к входу блока управления,а одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан связаны последовательно.Устройство обеспечивает повыше ние надежности работы дизеля наблизких к номинальному режимах работы путем уменьшения задания угла 20опережения впрыска топлива с ростомугловой скорости вала на этих режи- .мах. При увеличении угловой скоростивала на остальных режимах устройство обеспечивает увеличение заданияугла опережения впрыска 11,Однако, фактический угол опережения впрыска всегда меньше заданноговследствие запаздывания электромагнитного клапана, вызванного инерционностью его подвижных масс и индуктивностью его обмотки, а также наличием сил давления топлива и давлениягаза в цилиндре, воздействующих наподвижные части этого клапана. В свя 35зи с этим закон изменения фактического угла опережения отличается отзаданного, выбираемого из условияобеспечения требуемых топливной экономичности и надежности работы дизеля, т.е. устройство обладает низкой точностью регулирования угла Цель изобретения - повышение точности регулирования угла опережения45.впрыска топлива.Указанная цель достигается тем,что в устройство управления впрыскомтоплива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее блок управления,реверсивный счетчик, схему ИЛИ,одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, причем блок управления через реверсивный счетчиксвязан с схемой ИЛИ, выход которой 55подключен к входу блока управления,а одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан связаны последо 06 2вательно, введены формирова"ель коротких импульсов, суммирующий счетчик, схема равнозначности, схема И, триггер и датчик перемещения электромагнитного клапана, причем входы схемы равнозначности соединены с выходами двоичных ячеек реверсивного и суммирующего счетчиков, а ее выход непосредственно подключен к входу одновибратора, а через формирователь коротких импульсов - к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, единичный вход триггера соединен с выходом одновибратора, нулевой вход - с датчиком перемещения электромагнитного клапана, а выход - с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к информационному входу реверсивного счетчика, а выход - к информационному входу суммирующего счетчика. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - характеристики изменения угла опережения.Устройство содержит блок 1 управления, первый выход которого соединен с шиной сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 2, второй и третий выходы - соответственно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика, а четвертый - с информационным входом этого счетчика и вторым входом схемы И 3. Выходы реверсивного счетчика 2 подключены к входам схемы ИЛИ 4, к одной группе входов схемы 5 равнозначности, к другой группе входов которой подключены выходы суммирующего счетчика 6. Выход схемы ИЛИ 4 соединен с входом блока 1 управления, а выход схемы 5 равнозначности соединен с входом одновибратора 7 и через формирователь 8 коротких импульсов связан с шиной сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика 6. Информационный вход последнего подключен к выходу схемы И 3. Выход одновибратора 7 соединен с единичным входом триггера 9 и через усилитель 10 связан с обмоткой электромагнитного клапана 11. Вход датчика 12 перемещения связан с подвижной частью электромагнитного клапана 11, а выход подключен. к нулевому входу триггера 9. Выход последнего соединен с первым входом схемы И 3.з 1103006 4Устройство работает следующимобразом.Рассмотрим вначале случай, когдавыход триггера 9 отключен от первоговхода схемы И 3. При заходе поршняв верхнюю мертвую точку в процессеработы дизеля на первом выходе блока 1 управления появляется нулевойсигнал, а на втором - единичный,в результате чего реверсивный счет Очик 2 сбрасывается в нулевое состояние и переводится в режим сложения.По окончании нулевого сигнала нашине сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 2 в него происходит запись числа с помощью высоко,частотных импульсов, поступающих наего информационный вход с четвертого выхода блока 1 управления. В момент захода поршня дизеля в нижнююмертвую точку на третьем выходе бло- .ка 1 управления возникает единичныйсигнал, переводящий реверсивныйсчетчик 2 в режим .вычитания, и далеепроисходит считывание ранее записанного числа высокочастотными импульсами.Поскольку запись числа в суммирующий счетчик 6 не происходила, онна.ходится в нулевом состоянии и приполном считывании числа в реверсивном счетчике 2 когда коды в обоихсчетчиках одинаковые) срабатываетсхема 5 равнозначности, Возникшийпри этом на ее выходе единичныйсигнал приводит к появлению единично 35го импульса на выходе одновибратора 7, длительность которого определяется необходимой цикловой подачейтоплива. После усиления по мощностис помоиью усилителя 10 указанный импульс поступает на обмотку электромагнитного клапана 11, открывая его,Происходит впрыск топлива. Интервалвремени от момента начала выходного 4импульса схемы 5 равнозначностидо момента прихода поршня в верхнююмертвую точку представляет собой задание времени опережения впрыска,а произведение этого времени на угло 50вую скорость вала - задание угла опережения впрыска. Пои паботе, пвигателя на близких к номинальному скоростному режиму значениях устройство работает анало гично с той лишь разницей, что благодаря наличию единичного сигнала на выходе схемы ИЛИ 4 при заходе поршня в верхнюю мертвую точкуна первомвыходе. блока 1 управления нулевойсигнал не появляется, и запись числав реверсивный счетчик 2 продолжает"ся в течение всего времени движенияпоршня из верхней мертвой точкив нижнюю. Рассмотрим теперь случай, когдавыход триггера 9 соединен с первымвходом схемы И 3 (см. чертеж) . При движении поршня дизеля из верхней мертвой точки в нижнюю в ре версивный счетчик 2 происходит запись числа, а при движении поршняв обратном направлечии - счйтывание числа. Поскольку ранее в суммирующийсчетчик 6 число не записывалось, оннаходится в нулевом состоянии, и единичный импульс на выходе схемы 5 равнозначности появляется при полном считывании числа в реверсивныйсчетчик 2. При этом срабатывает одновибратор 7, и его выходной импульспосле усиления по мощности воздей"ствует на электромагнитный клапан 12,открывая его. Во время действияпереднего фронта выходного импульсаодновибратора 7 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, схема И 3 открывается, и в суммирующийсчетчик 6 происходит запись числас помощью высокочастотных импульсов,поступающих на его информационныйвход с четвертого выхода блока 1управления через схему И 3. Когдаподвижная часть клапана 11 начинаетдвигаться, т.е, клапан начинает,сывающий триггер 9 в нулевое состояние. В результате этого схема И 3закрывается, и запись числа в счетчик 6 прекращается. Величина этогочисла есть не что иное, как цифровойэквивалент времени запаздыванияэлектромагнитного клапана 11, пред-,ставляющего собой интервал времениот момента появления импульса на выходе одновибратора 7 до момента появления выходного импульса датчика 12перемещения. Следовательно, в первомсчитая с момента подключения выхода триггера 9 к входу схемы И 3)обороте вала в суммирующий счетчик бпроисходит лишь запись числа, пропорционального запаздыванию электромагнитного клапана, а задание момен 1103006та впрыска формируется при полномсчитывании числа в счетчике 2,Укаэанное число сохраняетсяв следующем обороте вала дизеля,пока в реверсивном счетчике 2 происходит запись и считывание числа, Кактолько остаток числа в реверсивномсчетчике совпадает с числом, хранящимся в счетчике б, на выходе схемы 5 равнозначности появляется еди"ничный импульс, воздействующий навходы одновибратора 7 и Формирователя 8 коротких импульсов.Таким образом, в данном оборотевала импульс на выходе схемы 5 равно" 15значности возникает на величинувремени запаздывания клапанараньше, чем в предыдущем случае. Благодаря этому и впрыск топлива в цилиндр начинается раньше на такой 20же отрезок времени, чем обеспечивается компенсация запаздывания электромагнитного клапана 11. При появлении импульса на выходе схемы 5равнозначности формирователь вырабатывает нулевой короткий импульс,сбрасывающий счетчик 6 в нулевое состояние. В момент возникновения импульса на выходе одновибратора 7триггер 9 взводится, схема И 3 от- зокрывается, и по окончании нулевогосигнала на выходе формирователя 8в счетчик б происходит записФ числа.Как только начинается впрыск топлива, выходной сигнал датчика 12 пере-.мещения сбрасывает триггер 9, и запись числа в счетчик 6 прекращается,В нем сохраняется записанное числодо цикла считывания числа в счетчике 2 и в следующем обороте вала. 40В момент совпадения кодов в счет"чиках 2 и 6 схема 5 равнозначностивырабатывает единичный импульс, од"новибратор 7 и формирователь 8 срабатывают, счетчик 6 сбрасывается, 45триггер 9 взводится, выходной импульсодновибратора 7 после усиления помощности воздействует на обмоткуклапана 11, открывая его. При отКрытии последнего срабатывает датчик 12,и триггер 9 сбрасывается, схема И 3закрывается, и процесс записи числав счетчик б, начавшийся с моментаокончания выходного импульса формирователя 8, прекращается. В последующих оборотах вала работа устройства происходит аналогично, и момент начала подачи топлива формируется не при полном считывании числа в реверсивном счетчике 2, а раньше, причем величина эта равна времени запаздывания электромагнитного клапана 11.Следовательно, фактический момент начала подачи совпадает с заданным, представляющим собой момент появления единичного выходного импульса схемы 5 равнозначности при отсутствии связи между триггером 9 и схемой И 3, т.е. момент полного считывания числа в реверсивном счетчике 2.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность регулирования угла опережения впрыска, поскольку фактический момент Начала впрыска совпадает с за" данным.В настоящее время не выпускаются двигатели с электронными системами подачи топлива. В тепловозном дизеле типа Д 70 применяется гидромеханическай система подачи топлива, которая обеспечивает изменение угла опережения впрыска топлива в функции скорости по зависимости 13 (фиг, 2). Для получения оптимальной по топливной экономичности зависимости 14 угла опережения от скорости используют зависимость удельного эффективного расхода топлива С в функции угла опережения впрыска 9 на режимах тепловозной характеристики, приведенной в таблице. Для этого дифференцируют функцию С (8) и определяют углы опережения, при которых С=С,;и, На фиг.2 кривой аЬсое представлена квазиоптимальная (близкая к оптимальной 14) зависимость 158(ф Замена ею зависимости 13 позволяет снизить удельный эфФективный расход топлива на 2-2,5%.Предлагаемое устройсто как раз иобеспечивает близкий к квазиоптимальному закон изменения угла опережения впрыска, т.е. по сравнению с известным обеспечивает повышение топливной экономичности.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.1103006 Учельнцй эффективный равход топлива ф 10кг/кВтч, угловаяскорость вала ц, радс Уголоперезениявпрьнска9 р рад 55,473 64,37 77,45 91,06 104,66 41,866 217 233 232,4 216,8 220,5220,2 215 232 214,8 213 232,1 232,3 232,6 210,8 213,7 213,1 220 209 206 220,1 233 220,3 212,8 206 260 208 0,363 207,2 206,5 205,6 0,372 260,5 0,381 261,3 204,5204,1,212,5 212,7 220,6 221 213 221,5 0,39 262,2 222,1 222,8 206 213,4 213,9 214,5 237,5 223,6 224,5 0,3090,3180,327 259 0336 259,1 0,345259,3, 0,354 259,6 0399 263,3 Оф 408 264,5 0,317 266 0,326 233,5 234,1 234,8 235,6 236,5. Проектная 4 аказ 4924/26 Тираж ВНИИПИ Государ по делам 113035, Москва, Ж твенного ко изобретений 5, Раушская Подписи тета СССР открьвий аб., д. 4/5