Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания

) Зависимое от пат а 2) Заявлено 30.0 1) М. Кл. Г 02 д 5/02Р 02 гп 51/08 1) 1765696/24-6(33) СШАОпубликовано 05,11,74, Бюллетень Государствен Совета Минн по делам и и комитет ров СССРбретеннйкрытнн Дата опубликования сания 05.06.75(72) Автор изобретения Иностранец Джунутула Н. Редди (Индия)1) Заявитель Иностранная фирмаБендикс Корпорейшн (С(54) СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к области двигателестроения и, в частости, к системам впрыска топлива.Известны системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие электромагнитные форсунки, обмотки которых подключены к выходу коммутирующего устройства, соединенного с электронным управляющим устройством, связанным с датчиками режима работы двигателя.Предложенная система отличается от известных тем, что к выходу коммутирующего устройства подключены два регулирующих приспособления, каждое из которых соединено с выходом управляющего блока, а входы последних подключены к линии связи между коммутирующим устройством и обмотками форсунок,Для обеспечения ограничения силы тока (напряжения), проходящего через обмотки, по меньшей мере, один управляющий блок выполнен в виде блока сравнения, соединенного с выходом генератора, импульсов, подающего задающее напряжение, и вырабатывающего импульс для соответствующего регулирующего приспособления.Регулирующие приспособления могут быть подключены ко входу коммутирующего устройства последовательно, а один из генераторов импульсов имеет вход, подключенный к линии связи между коммутирующим устройством и обмотками, и содержит источники переменного и постоянного тока, последний из которых соединен с массой через последова тельно соединенные сопротивления и параллельно им - через эмиттерно-коллекторный переход транзистора, база которого соединена с источником переменного тока, и элемент, получающий управляющий импульс от линии 10 связи между коммутирующим устройством иобмотками и соединенный с источником переменного тока для изменения задающего напряжения, подаваемого к соответствующему блоку сравнения.15 Такое выполнение системы обеспечиваетснижение потребляемой электроэнергии.На фиг. 1 изображена схема предложеннойсистемы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 - электрическая 20 схема электронного управляющего устройства;иа фиг. 3 - блочная схема системы с устройством для ограничения силы тока и напряжения на обмотках форсунок; на фиг. 4 - электрическая схема системы с устройством для 25 ограничения силы тока и напряжения па обмотках форсунок; на фиг. 5 - графики изменения управляющих сигналов в течение пе.риода открытия форсунок. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания 1 30 содержит электромагнитные форсуки 2, развпускных клапанов 4, и объединенные в единый блок 5 коммутирующее и электронное управляющие устройства, которые получают электропитание от батареи 6. Ко входу электронного управляющего устройства подключены датчик давления 7 во впускном трубопроводе 3, датчик температуры 8, хронирующий каскад 9, связанный с валом двигателя, и датчики 10. Датчик 7 установлен на корпусе 11 дроссельных заслонок 12, Выход коммутирующего устройства соединен с обмотками форсунок 2 (на чертеже не показаны) 1 опливо из блока 13 подается насосом 14 по трубопроводу 15 к форсункам 2, которые могут работать в различных сочетаниях группами или последовательно.Электронное управляющее устройство подсоединено к положительному полюсу (В+) батареи 6 и составляет часть блока 5, полу-чает сигналы в виде управляющих импульсов от различных датчиков режима работы двигателя и вырабатывает два последовательных импульса различной длительности, которые подаются к точке 16 для управления транзистором 17. Первый импульс подается от датчика давления У и хронирующего каскада, связанного с устройством определения угла коленчатого вала двигателя, или распределителем зажигания через сопротивление 18, По окончании этого импульса через сопротивление 19 подается импульс от участка схемы, где включен датчик температуры 8. Эти импульсы обеспечивают открытие транзистора 1/, вследствие чего на выходе 20 электронного управляющего устройства образуется относительно низкий сигнал напряжения. От электронного управляющего устройства через коммутирующее устройство усиленный сигнал подается к обмоткам форсунок 2 одной или 4 нескольким), которые вследствие своей инерционности остаются открытыми от начала подачи первого импульса до окончания подачи второго.Длительность первого импульса регулиру ется ждущим мультивибратором, образованным транзисторами 21 и 22. При подаче импульса к входной клемме 23 мультивибратор переходит в неустойчивое состояние. При этом транзистор 21 открыт, а транзистор 22 5 закрыт, Длительность проводящего состояния транзистора 21 зависит от напряжения, получаемого от датчика давления 7, При открытом транзисторе 21 на его коллекторе возникает напряжение, близкое к напряжению массы. 5 Вследствие этого к базе транзистора 24 подается запирающий импульс, в результате чего транзистор 24 становится непроводящим. При этом напряжение на его коллекторе увеличится и будет стремиться к величине В+, которое 6 передается через сопротивление 18 к точке 16. Транзистор 17 откроется, вызывая уменьшение величины сигнала на выходе 20. Как указывалось выше, наличие сигнала на выходе 20 способствует открытию форсунок 2. 65 мещенные на впускном трубопроводе 3 вблизи После определенного периода времени, зависящего от напряжения на датчике давления 7, мультивибратор вернется в устойчивое состояние, при котором транзистор 21 закрыт, а транзистор 22 открыт, открывает транзистор 24 и закрываст транзистор 17, в результате чего на выходе 20 управляющий импульс отсутствует.В течение времени, пока транзистор 24 зак О рыт, от его коллектора подается к базе транзистора 25 импульс, который его открывает, в результате чего через него и сопротивление 26, образующие первый источник тока, начинает протекать ток, заряжающий конденсатор 27.15 Одновременно к базе транзистора 28 подаетсяимпульс, открывающий последний, Транзистор 28 и сопротивление 29 образуют второй источник тока, который вместе с первым открывают транзистор 30, в результате чего в 2 О его коллекторе возникает отрицательное напряжение, подаваемое на базу транзистора 17 через сопротивление 19.Когда транзистор 21 запирается, сигнализируя об окончании первого импульса, открывает 21 ся транзистор 24,и напряжение на коллекторестановится отрицательным, вызывая прекращение зарядки конденсатора 27. Последний при этом находится в заряженном состоянии (фиг, 2), до величины полярности, зависящей от дли зО тельности первого импульса. Однако в концепервого импульса, когда транзистор 24 открыт, к коллекторно-базовому переходу транзистора 24 подается обратное смещение, так как положительный электрод конденсатора 27 ЗБ отделен от массы только несколькими переходами типа рп. Это вызывает в точке 31 появление отрицательного напряжения, в результате чего посредством диода 32 транзистор 30 запирается, и от его коллектора О к базе транзистора 17 подается отпирающийимпульс, а на выходе 20 появляется второ 1.управляющий импульс для открытия форсунок. Период времени между первым и вторым управляющими импульсами мал, так что фор сунки не успевают среагировать на отсутствие сигнала.Так как диод 32 является непроводящим,то от второго источника тока, образованного транзистором 28 и сопротивлениями 29, кон- О денсатор 27 заряжается до величины, при которой в точке 31 появится положительное напряжение. Это вызовет открытие диода 32 и транзистора 30, что приведет к окончанию второго импульса, и форсунки закроются, 5 Длительность второго импульса являетсяфункцией времени, требующегося для появления в точке 31 положительного напряжения, отпирающего диод 32. Это время, в свою очередь, является функцией величины заряда О конденсатора 27, зависящей от длительностипервого импульса, и одновременно - от величины тока, подаваемого от транзистора 28 и сопротивлений 29, т. е. от величины напряжения на базе транзистора 28, которое регчлируется при помощи делителей напряжения533 и 34 и, таким образом, датчиком температуры 8,В системе могут применяться и другие варианты выполнения электронного управляющего устройства.Система с устройством для ограничения силы тока и напряжения на обмотках 35 форсунок 2 (фиг, 3) содержит коммутирующее устройство 36, ко входу которого подключен выход 20 электронного управляющего устройства, положительный полюс В+ батареи имасса - через регулирующие приспособления 37 и 38. Последние подключены ко входу последовательно, так что их воздействиясуммируются. Коммутирующее устройство36 предназначено для подачи через сопротивление 39 управляющих импульсов к обмоткам35 форсунок 2. Приспособления 37 и 38 управляются соответственно блоками сравнения40 и 41, Блок 40 подключен к общей точкевыхода коммутирующего устройства 36 и сопротивления 39, а блок 41 - сопротивления 39и обмоток 35.Блок сравнения 41 получает задающее напряжение Р. от генератора импульсов 42 ислужит для того, чтобы в точке 43 напряжение было не меньше, чем 11 (за исключениемслучаев, когда напряжение регулируетсяприспособлением 38). Блок сравнения 41обеспечивает управление форсунками в начале их открытия.Блок сравнения 40 получает задающее напряжениеот генератора импульсов 44 ислужит для того, чтобы напряжение в точке45 было приблизительно равно мгновенномузначению Р (за исключением случаев, когдаоно регулируется приспособлением 38).Регулирующие приспособления 37 и 38 выполнены таким образом, чтобы изменять величину сопротивления на входе коммутирующего устройства, изменяя величину тока инапряжение импульса, подаваемого к форсункам 2,Генератор импульсов 44 имеет вход, соединенный с общей точкой сопротивления 39 иобмоток 35, для того чтобы в начальный момент подачи импульса к форсупке 2 1; быловыше, чем в течение остального периола времени подачи импульса. В начальный моментподачи импульса величина тока мала, и напряжение в точке 43 будет ниже величины Ъ.Однако с увеличением тока управляющего импульса, напряжение в точке 45 достигнет какой-то величины У и при неизменности последнего величина напряжения в точке 45 невозрастает и регулируется приспособлением37, Вследствие увеличения тока снижается величина напряжения в точке 43, В результатеэтого величина задающего напряжениявырабатываемого генератором импульсов 44,будет снижаться до второго более низкогозначения, в результате чего приспособлением37 будет обеспечено уменьшение напряженияв точке 45. Это вызовет соответствующееуменьшение напряжения в точке 43, 55 60 65 Как только приспособление 37 включится, количество энергии, подаваемой от устройства 36 к обмоткам 35, начнет уменьшаться, что вызовет падение напряжения в точке 43 и уменьшение роста напояжения в точке 45. В результате этого блок сравнения 41 в определепный момент опять воздействует на приспособление 38. Однако это не окажет влияния на коммутирующее устройство, так как генератор импульсов 44 уменьшит величину выходного напряжения Ъ, и тем самым приспособление 37 вызовет дальнейшее снижение напряжения управляющего импульса, обеспе. чивая дальнейшее уменьшение энергии, пода 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6но блок сравнения 41 с приспособлением 38 не будет воздействовать на коммутирующее устройство 36 из-за работы блока сравнения 40 и приспособления 37, При этом задающее напряжение Р, вырабатываемое генератором импульсов 42, остается на заданном уровне.При работе в начальный момент подачи импульса к обмоткам 35, задаваемого подачей импульса от входа электронного управляющего устройства, начальное напряжение в точках 45 и 43 будет зависеть от переходных процессов, возникающих вследствие индуктивности обмоток 35, имеющих в этот период большое сопротивление. Блок сравнения 41 будет в большой степени воздействовать на приспособление 38, чтобы напряжение импульса, подаваемого к обмоткам 35, было максимальным, зависящим от импульса на входе в коммутирующее устройство. Дополнительно и блок сравнения 40 будет воздействовать на приспособление 37, чтобы снизить его сопротивление, так что суммарное сопоотивление приспособлений 37 и 38 будет незначительным. Когда начинает протекать по обмоткам 35 ток, напряжение в точке 43 будет регулироваться до величины 1 У,. Как только сопротивление обмоток 35 упадет и напряжепие в точке 43 уменьшится, приспособление 38 будет регулироваться так, чтобы поддержать напряжение в точке 43 постоянным. Как только ток, протекалощий через обмотки 35, будет возрастать и приспособление 38 будет стремиться поддепжать напряжение в точке 43 на уровне К напряжение в точке 45 также увеличится на величину. равнуююувеличепи,о силы тока, умножепнои на величичу соппотивления 39, которое служит в качестве измерителя силы тока, проходящего через обмотки. Величина сопротивления 39 может быть выбрана ма,чой. порядка 0,1 - 0,2 ом (в отличие от обычно применяемых в электоонных системах впрыска, сопротивление которых по величине гораздо выше, например 5 или 6 ом), Как только напряжение в точке 45 начинает расти, указывая на возрастание силы тока, при открытом положении форсунок и по значению приближается к величине Ъ;, блок сравнения 40 начинает управлять регулирующим приспособлением 37, 449502ваемой от коммутирующего устройства к форсункам.Минимальное значение У 2 устанавливается таким, чтобы несколько превышать величину тока, требующегося для обеспечения удержания форсунок в открытом положении, когда происходит подача топлива. Этим обеспечивается экономия электроэнергии и улучшение характеристики открытия и закрытия запорного органа форсунки,Коммутирующее устройство Зб содержит мощный транзистор 46, управляемый с помощью транзистора 47, Транзистор 46 находится в проводящем состоянии тогда, когда получает отпирающий импульс от транзистора 47, состояние которого определяется импульсами, подаваемыми к его базе. Устройство 36 содержит также входные транзисторы 48 и 49. Когда импульс подается от выхода 20 электронного управляющего устройства, транзистор 48 запирается и, следовательно, положительное напряжение подается к базе транзистора 49, который отпирается. При условии, что регулирующие приспособления полностью закрыты, ток протекает через транзистор 49 и сопротивление 50, определяя ток в базе транзистора 47. Приспособления 37 и 38 обеспечивают изменение тока в базе транзистора 47 и таким образом определяют ток в базе мощного транзистора 47 и ток в сопротивлении 39 и обмотках 35,Приспособления 37 и 38 состоят соответственно из транзисторов 51 и 52, которые соединены между собой так, что коллектор триода 51 связан с эмиттером триода 52, а коллектор триода 52 - с эмиттером транзистора 49.Таким образом, транзисторы 49, 51 и 52 соединены последовательно. Изменение тока в базах транзисторов 51 и 52 вызовет изменение их проводимости и таким образом транзисторы 51 и 52 будут работать как переменные сопротивления, изменяющие ток, протекающий через базу транзистора 47.Блок сравнения 41 состоит из источника постоянного тока, содержащего транзистор 53, диоды 54 и сопротивление 55, подключенное к массе, Источник постоянного тока действует таким образом, что его выходной ток, протекающий от коллектора транзистора 53 имеет постоянную величину, Коллектор транзистора 53 соединен с эмиттерами двух транзисторов 56 и 57, из которых тот будет проводящим, у которого база по отношению к массе будет иметь самый низкий потенциал. База транзистора 56 подсоединена к точке 43 через диод 58. Когда через точку 43 протекает ток, база транзистора 56 будет иметь напряжение массы и, следовательно, транзистор 56 будет открыт. Коллектор этого транзистора 56 будет подключен к базе транзистора 52, образующего регулирующее приспособление 38. Когда ток полностью от источника постоянного тока блока сравнения 41 протекает через коллектор транзистора 58, то максимальный импульс подается на базу тран 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 бО 65 зистора 58, то максимальный импульс подает.ся на базу транзистора 52, который станет максимально проводящим. База транзистора 57 подключена через диод 59 к генератору импульсов 42, выполненному в виде регулятора напряжения, содержащего сопротивление 60, один конец которого подключен к положительному полюсу батареи, а другой - через зенер-диод 61 - к массе. Зенер-диод устанавливает задающее напряжение . Когда ток начинает протекать через обмотки, напряжение в точке 43 возрастает. Как только оно достигнет значения величины 12, транзистор 56 закрывается, а транзистор 57 - открывается, Это вызовет открытие транзистора 52, ограничивая таким образом возрастание напряжения в точке 43, которое не должно превышать по величине напряжение 2.Блок сравнения 40 также содержит источник постоянного тока, состоящего из транзистора 62, диодов 63 и сопротивления 64, подключенного к массе. Коллектор транзистора 62 также соединен с эмиттерами двух транзисторов 65 и 66, работающими так же, как и в блоке сравнения 41. База транзистора 65 через диод 67 подключена к эмиттеру транзистора 68, который управляет током в ней. База транзистора 68 подключена к выходу генератора импульсов 44. Коллектор транзистора бб подключен к базе транзистора 51, образующего регулирующее приспособление 37 и таким образом управляет им как и в вышеописанном приспособлении 38, Блок сравнения 40 действует таким образом, чтобы напрякение в точке 45 было, в основном, эквивалентно напряжению .Генератор импульсов 44 имеет источник постоянного тока, содержащий транзистор 69, диоды 70 и сопротивление 71. Ток, проходящий через транзистор, проходит на массу через последовательно включенные сопротивления 72 и 73 и параллельно им через транзистор 74. Выходной импульс, т. е задающее напряжение Ъ генератора 44 отбирается от коллектора транзистора 69. Напряжение У 2 соответствует падению напряжения на сопротивлениях 72 и 73. В генераторе 44 имеется второй источник тока, состоящий из транзистора 75 и сопротивлений 76, 77 и 78. Напряжение, прикладываемое к сопротивлениям 77 и 78, подается от источника постоянного напряжения, содержащего сопротивление 79 и зенер-диод 80. Генератор 44 имеет также транзистор 81 обратной связи, эмиттер которого подключен к базе транзистора 75, а коллектор - к общей точке сопротивления 79 и зенер-диода 80, База транзистора 81 подключена к точке 43. Выходной ток от источника тока с транзистором 75 будет протекать на массу через сопротивление 82. Этим устанавливается напряжение, подаваемое на базу транзистора 74, коллектор которого подключен к коллектору транзистора 69, а следовательно соединен с задающим напряжением Р, В зависимости от напряжения тока, проходя 449502 10щего от транзистора 75, когда этот ток протекает по сопротивлению 82, транзистор 74 имеет переменное состояние проводимости, Количество, подающее напряжение в точке 43, снова подается на базу транзистора 81, уменьшая его проводимость. Вследствие этого изменится выходной ток от источника переменного тока с триодом 75, и это изменение выходного тока будет изменять проводимость транзистора 74, так что задающее напряжение , определяемое транзистором 74, будет меняться,Таким образом, установится вторая, более низкая величина напряжения Ъ. Триоды 65 и 66, управляя триодом 51, будут поддерживать в точке 45 новое по величине напряжение Г.На фиг. 5 изображен график изменения тока, проходящего через одну из обмоток форсунок, в функции времени с момента подачи управляющего импульса с выхода 20. При этом момент времени То обозначает момент открытия запорного органа форсунки.Ток, протекающий через обмотку форсунки, увеличивается до максимального значения 1 после чего увеличение тока прекращается и быстро снижается до величины 1. Это является результатом уменьшения величины задающего напряжения Р, до второй, более низкой величины. Величина тока 1, несколько превышает величину 1, которая представляет минимальный ток в обмотке форсунки для обеспечения нахождения запорного органа форсунки в положении открытия. Анализ кривой показывает, что скорость возрастания тока в обмотке влияет на время открытия клапана, и чем выше скорость возрастания тока, тем быстрее наступает момент открытия клапана, а уменьшение силы тока после открытия клапана обеспечивает снижение потребляемой электроэнергии тока, проходящего через транзистор 74, изменяется в функции его проводимости и зависит от тока, идущего от источника постоянного тока с транзистором 69.Таким образом, количество тока, протекающего по сопротивлению 72, будет равно току, поступающему от источника постоянного тока с транзистором 69 и уменьшенному на величину тока, проходящего через транзистор 74. Общая точка 83 сопротивлений 72 и 73 подключена через диод 84 к проводу 85, соединяощему базу транзистора 81 и точку 43.Напряжение в точке 83 регулируется непосредственно как функция напряжения в точке 43. Задающее напряжение Ъ от генератора импульсов по величине равно величине напряжения в точке 43, увеличенной на количество тока, протекающего через сопротивление 72, имеющего заданную величину. Если в точке 43 имеется напряжение 1, то его уровень достигается при начальном значении. Это определяет проводимость транзистора 74, который10 15 непрямым образом управляется проводимостью транзистора 81, а также подключением точки 43 через диод 84 к точке 83. Когда напряжение в точке 45 достигнет величины Ъь пара триодов 65 и 66 через соединенные между собой эмиттеры начнет переключаться и таким образом управлять проводимостью транзистора 51. В этой начальной фазе управления не оказывается ограничивающего влияния на рост напряжения в точке 45. В результате этого напряжение в точке 43 начинает падать. Это падение напряжения передается через диод 84 к точке 83,Таким образом, выходное напряжение генератора 44, управляемое напряжением в точке 83, начнет уменьшаться. 1. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая электромагнитные форсунки, обмотки которых подключены к выходу коммутирующего устройства, соединенного с электронным управляющим устройством, связанным с датчиками режима работы двигателя, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения потребляемой электроэнергии, к входу коммутирующего устройства подключены два регулирующих приспособления, каждое из которых соединено с выходом управляющего блока, а входы последних подключены к линии связи между коммутирующим устройством и обмотками.2. Система по п. 1, отл ич ающа я ся тем, что для обеспечения ограничения силы тока 1 напряжения), проходящего через обмотки, по меньшей мере, один управляющий блок выполнен в виде блока сравнения, соединенного с выходом генератора импульсов, подающего напряжение, и вырабатывающего импульс для соответствующего регулирующего приспособления.3 Система по пп, 1 и 2, отл и ч а ю щ а я с я тем, что регулирующие приспособления подключены ко входу коммутирующего устройства последовательно.4. Система по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что один из генераторов импульсов имеет вход, подключенный к линии связи между коммутирующим устройством и обмотками, и содержит источники переменного и постоянного тока, последний из которых соединен с массой через последовательно соединенные сопротивления и параллельно им - через эмиттерно-коллекторный переход транзистора, база которого соединена с источником переменного тока, и элемент, получающий управляющий импульс от линии связи между коммутирующим устройством и обмотками и соединенный с источником переменного тока для изменения задающего напряжения, подаваемого к соответствующему блоку сравнения 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Предмет изобретения449502 сг 1 н т,Фиг. 5Составитель Л, СинайРедактор В. Смирягина Техред А. Дроздова Корректор А. Дзесова Заказ 1222,2 Изд.552 Тираж 591 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий Москва, К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2