Устройство управления электромагнитной форсункой Советский патент 1990 года по МПК F02D41/20 

фиг.2 LJ

. Изобретение относится к двигате- леетроению и предназначено для электрического управления подачей жидкого или газообразного топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, преимущественно дизеля, оборудованного форсунками впрыска топлива с электромагнитным приводом запорного органа.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения устройства; на фиг. 3 - временная диаграмма командного сигнала; на фиг. 4 - сигнал на выходе генератора с управляющим входом; на фиг. 5 - сигнал на выходе генератора одиночных прямоугольных импульсов; на фиг. 6 - временная диаграмма напряжения на обмотке электромагнитной форсунки; на фиг. 7 - временная диаграмма тока в обмотке электромагнитной форсунки.

Устройство содержит источник 1 питания, генератор 2 сигналов с управляющим входом, генератор 3 одиночных прямоугольных импульсов, первый 4, второй 5 и третий б электрон- ные ключи, датчик 7 тока нагрузки, амплитудный ограничитель 8, разделительный конденсатор 9, обмотку Ю электромагнитной форсунки, дополнительный электронный ключ 11, ограни- читель 12 тока и формирователь 13 импульсов. Дополнительный электронный ключ 11 может быть выполнен с управляющем входом 14. Устройство также содержит резисторы 15 и 16.

Устройство работает следующим образом,.

В исходном состоянии генераторы 2 и 3 имеют на выходах низкий , уровень сигнала, поэтому ключи 4 и 5 закрыты, обмотка 10 электромагнита обесточена, ключ 6 заперт, разделительный конденсатор 9 практически разряжен, ключ 11 смещен в прямом направлении.При поступлении-переднего фронта командного сигнала на синхровход генератора 2 последний начинает вырабатывать намагничивающие импульсы, и на его выходе появляется высокий уровень сигнала. Ключ 4 открывается и в обмотке 10 электромагнита начинает нарастать намагничивающий ток. Конденсатор 9 заряжается через

5 0 5

0 5 0

5 5

открытые ключи 4 и 11 и ограничитель 12 тока. Как только намагничивающий ток достигнет заданного уровня форсирующего тока (фиг. 7), генератор 2 закрывает ключ 4. Напряжение на обмотке 10 электромагнита при этом скачкообразно уменьшается. ЭДС самоиндукции суммируется с напряжением на конденсаторе 9, запирает ключ 11 и отпирает ключ 6. Таким образом, если ключ 5 заперт, то в момент запирания ключа 4 параллельно обмотке 10 подключается сравнительно низкоомный шунт, значительно увеличивающий время спада тока в электромагните. Генератор 2 отпирает ключ 4, когда ток в обмотке достиг- нет заданного нижнего уровня удерживающего тока. При этом ток в обмотке опять начинает расти, ключ 6 запирается, а конденсатор 9} частично разряженный через входную цепь ключа 6 заряжается. По достижении током заданного верхнего уровня удерживающего тока ключ 4 запирается, а ключ 6 вновь отпирается. Ток в обмотке 10 электромагнита начинает уменьшаться, достигает величины нижнего уровня удерживающего тока, и цикл повторяется (фиг. 4, 6 и 7).

При поступлении заднего фронта командного сигнала на синхровход генератора 2 на его выходе устанавливается или поддерживается низкий уровень сигнала, генератор 3 при этом начинает вырабатывать высокий уровень напряжения (фиг. 5). Ключ 4 закрывается, а ключ 5 открывается, ключ 6 при этом остается закрытым. Обмота 10 электромагнита оказывается подключенной к последовательно соединенным источнику 1 питания и заряженному конденсатору 9. Последний начинает перезаряжаться, ток в обмотке 10 электромагнита сначала увеличивается, а затем с высокой скоростью спадает, поскольку переходньй процесс по характеру близок к синусоидальному (фиг. 7). Длительность импульса генератора 3 устанавливается такой, чтобы напряжение на конденсаторе 9 в процессе его перезаряда достигло максимальной величины.

При исчезновении сигнала на выходе генератора 3 ключ 5 закрывается, ключ 11 открывается и заряженный конденсатор 9 оказывается

5

подключенным к обмотке 10 электромагнита через открытый ключ 11 и ограничитель .12 тока, Ток в обмотке электромагнита изменяет свое направление, размагничивая магни- топровод. Размагничивающий ток нарастает также с высокой скоростью, обусловленной синусоидальным характером переходных процессов. Амплитуда размагничивающего тока (фиг. 7) и его продолжительность зависят от величины емкости конденсатора 9, индуктивности обмотки 10 электромагнита и сопротивления ограничителя 12 тока. Оптимальный уровень размагничивающего тока для каждой конкретной конст рукции электромагнита устанавливается экспериментально выбором необходимой емкости конденсатора 9 из условия обеспечения наибольшего быстродействия электромагнитной форсунки при его запирании.

Устройство по фиг. 2 работает следующим образом.

В исходном состоянии электронные ключи 4, 6 и 11 закрыты, конденсатор 9 практически разряжен,

Отпирание ключа 4 приводит к увеличению тока в обмотке 10 электромагнита и заряду конденсатора 9 через ограничитель 12 тока и резистив ный делитель на резисторах 15 и 16. Далее, до момента окончания работы генератора 3, принцип действия этого устройства не отличается от описанного

Поскольку запуск формирователя 1 осуществляется по заднему фронту сигнала на выходе генератора 3, то формирователь 139 выполненный, напрмер, в виде генератора одиночных прямоугольных импульсов, отпирает ключ 11 только по окончании перезаряда конденсатора 9. При этом конденсатор 9 оказывается подключенным к обмотке 10 электромагнита через открытый ключ 11 и ограничитель 12 тока. Внутреннее оспротив- ление ограничителя 12 тока может бы , установлено значительно меньшим по сравнению с устройством по фиг. 1, что позволяет увеличить уровень размагничивающего тока и уменьшив потери в ограничителе 12 тока.

5592146 .

Выполнение электронного ключа 6 транзисторным также позволяет увеличить быстродействие, расширить диапазон применения описанного ва- рианта устройства по напряжению питания и использовать с более сложными формами командного сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство управления электромагнитной форсункой подачи топлига в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик тока нагрузки, генератор импульсов с управляющим входом, связанным с датчиком тока нагрузки, генерагст одиночных прямоугольных импульсов, разделительный конденсатор, лервый

ключ, улравляющл

вход которого

5

0

5

0

5

0

связан с выходом генепатора импульсов с управляющим входом, а выход через обмотку электромагнитной форсунки и датчик то:са нагрузки связан с источником питания зторой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора одиночных прямоугольных импульсов, третггй ключ с управляющим входов;, вход которого- связан с выходом первого ключа, а выход - с источником питания причем разделительный конденсатор установлен между выходами второго и третьего ключей, о т л т ч а ю- щ е е с я тем, что, с целыо повышения быстродействия, устройство снабжено дополнительным ключом и огранили-- телем тока, связывающим выход второго ключа с управляющий входом третьего ключа)к которому также подключен выход дополнительного ключа, входом подключенного к источнику питания.

2,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что око снабжено формирователем импульсов, дополнительный ключ выполнен активным

и его управляющий вход соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого связан с выходом генератора одиночных прямоугольных импульсов.

3.Устройство по пи. 1 и 2, о -т- личающееся тем, что третий ключ выполнен транзисторным.

Фиг.1

Изобретение относится к двигателестроению и обеспечивает повышение быстродействия электромагнитных форсунок. Устройство включает источник 1 питания, первый 2 и второй 3 генераторы импульсов, первый 4, второй 5 и третий 6 электронные ключи, датчик 7 тока нагрузки, амалитудный ограничитель 8, разделительный конденсатор 9 и формирующую цепь. При поступлении переднего фронта командного сигнала на синхровход генератора 2 он вырабатывает намагничивающие импульсы. Ключ 4 открывается и в обмотке 10 нарастает ток, при достижении заданного уровня которого генератор 2 закрывает ключ 4. При этом запирается ключ 11 и открывается ключ 6. При поступлении заднего фронта командного импульса на синхровход генератора 2 на его выходе устанавливается низкий уровень сигнала. Генератор 3 запускается. Ключи 4 и 6 при этом закрыты, а ключ 5 открыт. Обмотка 10 подключается к источнику 1 питания. Конденсатор 9 перезаряжается. Емкость конденсатора 9 оказывает значительное влияние на быстродействие форсунки. Запуск формирователя 13 осуществляется по заднему фронту сигнала на выходе генератора 3, а ключ 11 отпирается только по окончании перезарядки конденсатора 9. Выполнение ключа 6 транзисторным позволяет также увеличить быстродействие и расширить диапазон применения данного устройства. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фиг