Система управления двигателем внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02D41/38 F02D41/04 

1

(21)4222412/25-06

(22)06.04.87

(46) 23.01.90. Вюл. № 3

(71)Коломенский филиал Всесоюзного заочного политехнического института

(72)Ф.И.Пинский, Н.Х.Мяльдзин и В.К.Дутиков

(53)621.43-055(088.8)

(56)Пинский Ф.И., Кузин В.Е., Долинин В.Н. Унифицированное электронное устройство регулирования топ- ливоподачи. - Двигателестроение, 1982, If 7, с. 53-54.

(54)СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57)Изобретение позволяет снизить токсичность отработавших газов и повысить надежность двигателя путем автоматического изменения числа фаз впрыскивания 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 б 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 вспрыскивания. 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 вспрыскивания. Система обеспечивает автоматический переход на двухфазную подачу топлива в случае, если величина контролируемых параметров превысит определенное число раз свое допустимое значение. 5 з.п. Л-лы, 1 ил.

Ј

(Л

Изобретение позволяет снизить токсичность отработавшихся газов и повысить надежность двигателя путем автоматического изменения числа фаз впрыскивания 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 отработавших газов, датчика 19 содержания окислов азота и сажи в отработавших газах через соответствующие пороговые элементы и счетчики поступает на вход коммутатора 23 фаз впрыскивания. 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 .Система обеспечивает автоматический переход на двухфазную подачу топлива в случае, если величина контролируемых параметров превысит определенное число раз свое допустимое значение. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

ел

00

Изобретение относится к области автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - снижение токсичности отработавших газов и повышение надежности двигателя путем автоматического изменения числа фаз впрыскивания топлива.

На чертеже представлена схема сие- темы управления.

Система содержит регулятор 1 частоты вращения, регулятор 2 опережения впрыскивания, формирователь 3 командных импульсов, подаваемых на электро управляемую 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, пороговый элемент 12, ключ 13, счетчик 14, датчик 15 температуры отработавших газов, пороговый элемент 16, ключ 17, счетчик 18, датчик 19 содержания окислов азота ц сажи в отработавших газах, пороговый элемент 20, ключ 21, счетчик 22, коммутатор 23 фаз впрыскивания, запоминающее устройство 24,элемент ИЛИ 25, блок 26 вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора частоты вращения, пороговый элемент 27, элемент ИЛИ 28, счетчик 29, ключ 30, блок 31 сравнения.

Пороговые 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 ключ 30 образуют устройство 33 блокировки. Датчик 6 давления в цилиндре соединен одновременно с входом блока 11 вычисления скорости нарастания давления и входом порогового элемента 7, выход которого соединен с входом клю- ча 8, выход ключа 8 соединен со счетным 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 входом элемента ИЛИ 10.

Датчик 15 температуры отработавших газов соединен с входом порогового элемента 16, выход которого со

5

5

0

0

5

единен с входом ключа 17, выход которого соединен со счетным входом счетчика 18. Выходы счетчика 18 соединен с третьим, входом элемента ИЛИЮ.

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 входом 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 блока 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 ИЛИ 28. Выход элемента ШШ 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 соответственно на

резкому набросу нагрузки или резкому увеличению частоты вращения.

Но сигналу, поступающему на второй вход коммутатора 23 фаз, на его выходе формируется сигнал, по которому регулятор 2 опережения переключается на формирование одного импульса начала подачи, т.е. на формирование од- носЬаэной подачи.

Введение блока 26 и порогового элемента 27 позволяет при набросе нагрузки или резком увеличении частоты вращения перейти на однофазное впрыскивание и одновременно обнулить счетчики 9,14,18 и 22, т.е. установить схему в исходное состояние.

При плавном изменении нагрузки, частоты вращения или других параметров, определяющих продолжительность впрыскивания, для то:о, чтобы исключить работу устройства в переходном режиме, в устройство введен счетчик 29 циклов впрыскивания.

В счетчике 29 имеется уставка, соответствующая числу циклов, отводимому на стабилизацию режима работы двигателя. Обнуление счетчика 29 происходит по сигналу с выхода порогового элемента 27. После отсчета заданного числа циклов, что соответствует стабилизации режима, на выходе счетчика 29 Формируется сигнал разрешения для кточей 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, первый вход которого соединен с выходом регулятора 1 частоты, 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 происходит сравнение текущего значения сигнала, определяющего продолжительности впрыкивания, и сигнала, соответствующего продолжительности впрыскивания при односЬазном впрыскивании, предшествующем двухАазному впрыскиванию.

Если ТРКЛЩРР значение сигнала, определяющее продолжительность впрыкивания, становится меньше сигнала, хранящегося в устройстве 24, что соответствует уменьшению нагрузки или частоты вращения, ю на выходе блока 31 Сравнения (Нормируется сигнал, по-

5

0

5

0

5

ступающий на вход элемента ИЛИ 28 и через 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 вход регулятора 2 опережения. В режиме двухбазного впрыскивания пропорционально этому сигналу формируется продолжительность первой фазы впрыскивания и продолжительность паузы между первой и второй фазами впрыскивания.

Таким образом, система управления двигателя с устройством автоматического изменения числа Фаз впрыскивания позволяет автоматически осуществить переход на двухфазную подачу топлива в случае, если на установившемся режиме один из контролируемых параметров, а именно максимальное давление сгорания, максимальная скорость нарастания давления при сгорании, максимальная температура отработавших газов, содержание окислов азота и сажи в отработавших газах, превысят определенное число раз свое допустимое значение. Помимо этого предлагаемая система позвочяет автоматически устанавливать продолжительность первой фазы впрыскивания и паузы между первой и второй фазами впрыскивания. Все это позволяет улучшить показатели рабочего процесса и экологические показатели двигателя.

0

5

0

5

т е

ПИЯ

Формула изобре

Датчик 6 давления, преобразующий давление в соответствующее значение электрического сигнала, соединен с входом порогового элемента 7, на вы- ходе 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 сигна- лов на выходе первого порогового элемента 7, т.е. числа превышений значения давления в цилиндре своего предельного значения.

Выход датчика 6 давления в цилинд- ре одновременно соединен с входом блока 11 вычисления скорости нарастания давления в цилиндре, в котором формируется сигнал первой производной по времени от значения давления в ци- линдре. 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 эле- мента ШШ 10.

Выход датчика 1Ь температуры соединен с входом порогового элемента 16 и далее через ключ 17 - со счетным входом счетчика 18, который произво- дит 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.

Q 5 Q

5 0 Q

5

0

5

Уставки счетчиков 9,14,18 и 22 могут 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 ШШ 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 на формирование двух импульсов начала подачи, т.е. на формирование двухфазной подачи.

При 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 элемента 11ЛИ 10. Сигнал с выхода коммутатора 23 фаз, соответствующий включению двухфазного впрыскивания, подается на первый вход регулятора 2 опережения и одновременно на первый вход элемента Ш1И 25, выход которого соединен с обнуляющими входами счетчиков 9,14,18 и 22, что позволяет обнулить счетчики после включения двухфазной подачи.

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 соответствует

ля путем автоматического изменения числа фаз 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 разре- шения, 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 изменения выходного сигнала регупятора частоты вращения, вход которого выполнен в виде устройства блокировки, выходом подключен к входу порогового элемента, выход которого выполнен в виде выхода обнуления устройства блокировки и связан также с входом установки в О счетчика, счетный вход которого связан с входом ключа и подключен к . входу блока вычисления скорости изменения выходного сигнала регулятора частоты вращения, выход счетчика выполнен в виде выхода разрешения устройства блокировки и подключен к управляющему входу ключа, выход которого выполнен в виде выхода устройства блокировки, связанного также с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу запоминающего устройства, выход блока сравнения связан с одним из выходов первого элемента ИЛИ, другой вход которого связан с выходом обнуления устройства блокировки, а выход связан с вторым входом коммутатора фаз t впрыскивания, выход которого подклю-

0

5

0

5

0

5

0

чен к одному из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого связан с выходом обнуления устройства блокировки, а выход связан с входом обнуления задатчика числа фаз впрыскивания, вход разрешения которого связан с выходом разрешения устройства блокировки, выход которого связан также с первым входом запоминающего устройства, второй вход которого подключен к выходу задатчика числа фаз впрыскивания.

с выходом второго элемента ИЛИ, а выход счетчика через элемент ИЛИ задатчика числа фаз впрыскивания связан с первым входом коммутабора фаз впрыскивания и вторым входом запоминающего устройства.

в виде датчика давления газов в цилиндре двигателя.

и окислов азота в отработавших газах.