Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02D41/00 F02D41/30 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- строению, преимущественно к топли- воподающим системам дизелей с электронным управлением.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности двигателя путем регулирования угла опережения впрыска топлива как по частоте вращения вала, так и по нагрузке.

На Аиг.1 приведена схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - временная диаграмма при повороте вала на один оборот; на Лиг.З- зависимость угла опережения впрыска

топлива от угловой скорости вращения вала при неизменной нагрузке; на Лиг. 4 - то же, от нагрузки двигателя при неизменном скоростном режиме его работы.

Устройство для осущротпгекия способа содержит датчик 1 верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, первый Аормировптель 3 прямоугольных импульсов, второй Аормирова- тель 4 прямоугольна импульсов,первую схема ИПИ 5, триггер ь, первую схему И 7, вторую схему И 8, преобра°ова тель 9 частоты в напряжение,ЧРТВРО- тую схему И 10, прррыи управляемый

i

&...

vr

СЈ

генератор 11, второй управляемый генератор 12, третью схему И 13,вторую схему ИЛИ 14, второй счетчик 15 импульсов, первый счетчик 16 импуль- сов, схему 17 равнозначности, одно- вибратор 18, управляемый формирователь 19 импульсов впрыска, датчик 20 нагрузки, инвертор 21, усилитель 22 мощности, электромагнитный клапан 23.

Выходы датчиков 1 и 2 соединены с входами первого 3 и второго 4 формирователей соответственно, прямой выход первого формирователя 3 соединен с первым входом первой схемы ИЛИ 5 и входом установки в единицу триггера 6, прямой выход второго формирователя 4 соединен с вторым входом первой схемы ИЛИ 5 и входом установки в ноль триггера 6, инверсный выход первого формирователя 3 соединен с входом установки в ноль первого счетчика 16, прямой и инверсный выходы триггера 6 соединены с первыми входа- .ми первой схемы И 7 и второй схемы И 8 соответственно, инверсный выход триггера 6 соединен также с вторым входом четвертой схемы И 10, выход схемы ИЛИ 5 соединен с входом преобразователя 9 частоты в напряжение, выход которого соединен с входами первого и второго управляемых генераторов 11 и 12, выход первого управляемого генератора 1i соединен с вторыми входами первой схемы И 7 и второй схемы И 8, выход второго управляемого генератора 12 соединен с вторым входом третьей схемы И 13.

Кроме того, выход управляемого формирователя 19 соединен с первым входом третьей схемы И 13, входами 22 усилителя мощности и инвертора 21, выход инвертора 21 соединен с третьим входом второй схемы И 8,выход третьей схемы И 13 соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ 14, первый вход второй схемы ИЛИ 14 соединен с выходом второй схемы И 8,выход второй схемы ИЛИ 14 соединен с

ИНфОрмаЦИОННЫМ ВХОДОМ ВТОРОГО СЧеТЧИ-

ка 15 импульсов, вход установки в ноль которого соединен с одновибра- тором 18, выход первой схемы И 7 соединен с информационным входом первого счетчика 16 импульсов, выходы всех разрядов первого 16 и второго 15 счетчиков соединены с входами схемы 17 равнозначности,выход которой соединен с первым входом четвертой схемы И 10, выход последней соединен с входами управляемого формирователя 19 импульсов и одновибратора 18, вход управления формирователя 19 соединен с выходом датчика 20 нагрузки, выход усилителя 22 мощности соединен с обмоткой электромагнитного клапана 23.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе двигателя измеряют с помощью датчика 20 нагрузку Рд и вырабатывают с помощью управляемого формирователя 19 импульсы впрыска, длительность которых tbnp пропорциональна нагрузке двигателя

ЪВПР Кр Рд ,

где Кр - коэффициент преобразования датчика 20.

Данные импульсы поступают на усилитель 22 мощности и далее на обмотку электромагнитного клапана 23,осуществляющего впрыск топлива в цилиндр. Интервал времени tgnp преобразуют в третье двоичное число N-J с помощью высокочастотных импульсов с частотой следования f , вырабатываемых управляемым генератором 2, путем подачи этих импульсов через третью схему И 13 и вторую схему ИЛИ 14 на информационный вход второго счетчика 15,

Число NJ , которое равно

Na twp . f КР- Рд f1 , (1)

запоминается в счетчике 15.

При прохождении порщня двигателя через верхнюю мертвую точку (ВМт) формируют с помощью датчика 1 и формирователя 3 прямоугольный импульс длительностью t-,. В момент действия переднего фронта этого импульса триггер 6 устанавливается в единичное состояние, а первый счетчик 16 сбрасывается данным импульсом и сохраняет данное состояние в течение времени t3 .

Интервал времени t с момента окончания импульса длительностью ta до момента захода порщня в нижнюю мертвую точку (НМТ) преобразуют с помощью высокочастотных импульсов частотой f в первое двоичное -шсло Nt путем подачи этих импульсов с выхода управляемого генератора 11 через первую схему И 7 на вход первого счетчика 16. Поступления им51

пульсов частотой f на счетчик 15 в этом случае не происходит, так как после окончания времени t, схема И 13 закрыта, прохождение импульсов на счетчик 15 исключено за счет нали чия на первом входе схемы И 8 нулевого сигнала с инверсного выхода триггера 6, Интервал времени tBH определяется следующим образом:

-Ј,-- t3,

где II - угол поворота вала на полоборота;

& - угловая скорость вращения вала.

В момент захода поршня в НМТ число , накопленое в счетчике 1б,име ет значение

N, t

ей

(). (2)

При заходе поршня в НМТ с помощью датчика 2 и формирователя 4 вырабатывается короткий импульс, под действием которого триггер 6 сбрасывается, закрьюая первую схему И 7 и отпирая вторую схему И 8, Это предотвращает поступление импульсов на вход первого счетчика 16, а число N4 присутствует на входах схемы 17 равнозначности, С момента захода поршня в НМТ осуществляется преобразование интервала времени во второе двоичное число N,j с помощью высокочастотных импульсов f с выхода первого управляемого генератора 11 путем подачи этих импульсов через открытую вторую схему И 8 и вторую схему ИЛИ 14 на информационный вход второго счетчика 15. При этом

КГе f - tHB .(3)

Поскольку в счетчике 15 ранее было записано число Ng, то после захода поршня в НМТ на выходах счетчика 15 будет формироваться число,определяемое суммой Nu+ N-З. Информация о состоянии счетчика 15 также поступает на входы схемы 17 равнозначности. В момент совпадения кодов на выходах счетчиков 15 и 16

+ N3 N,,

при Кр Рд- f + t

- / П

- f 1-м-- зЬ

нв

ю

(4)

732266

на выходе схемы 17 равнозначности формируется импульс, поступающий через четвертую схему И 10 на вход одновибратора I8 и формирователя 19

импульсов впрыска. Второй счетчик 15

обнуляется. Момент выполнения равенства (4) совпадает с моментом окончания времени и началом отсчета Ю времени ton опережения впрыска топлива. Импульс впрыска через усилитель 22 мощности поступает на обмотку электромагнитного клапана 23.

Частоту следования f высокочас- f5 тотных импульсов, с помощью которой интервалы времени 16К и tHe преобразуют в двоичные числа N и N, получают путем преобразования импульсов, вырабатываемых датчиками 1,2 и

20 формирователями 3,4 и первой схемой ИЛИ 5 в постоянное напряжение, с помощью преобразователя 9 частота - напряжение

U К F, 25

где К - коэффициент преобразования

частоты в напряжение или коэффициент передачи преобразователя 9;

F Ј. 30

II

частота заходов поршня

в мертвые точки.

Частота импульсов на выходе первого управляемого генератора 1 1 определяется соотношением

f Ки- И К- Ки- F, (5)

где Ки - коэффи щент преобразования напряжения в частоту, т.е. коэффициент преобразования генератора 1 1 .

Частота импульсов на выходе второго управляемого генератора определяется соотношением

45

f Ку и К Kv U,

(6)

где Кf - коэффициент преобразования напряжения в частоту, т.е. коэффициент преобразования генератора 12.

При появлении переднего фронта выходного сигнала с выхода четвертой схемы И 10 происходит запуск управляемого формирователя 19 импульсов впрыска и одновибратора 18. Второй счетчик 15 устанавливается в нулевое состояние. Сразу после этого в счет- чик 15 начинается запись следующего числа NI , затем обр-гул нет с я первый

счетчик 16, Далее в счетчик 16 заносится следующее число N, затем в счетчик 15 - число Nf и т.д. Работа устройства повторяется.

Подставляя выражения (5) и (6) в выражение (4), получают

п .Кр РД-KV

t«6 t«,.

Км

Следовательно, время опережения впрыска топлива

on оГ - t не . t 5 +

Кр- Ку Р

,

Угол опережения впрыска б оЭ-ton U)t«, +

03 Кр- Kv

g- v

Из последнего выражения видно,

что предлагаемый способ обеспечивает изменение угла опережения впрыска в зависимости от угловой скорости вращения вала и нагрузки двигателя. При этом с увеличением (уменьшением) нагрузки угол опережения впрыска топлива растет (падает).

Предлагаемый способ позволяет осуществить изменение начала подачи топлива при работе двигятеля как по нагрузочной характеристике, так и в зависимости от угловой скорости вращения вала, что приводит к сокращению удельного эффективного расхода топлива и уменьшению механических нагрузок на детали цилиндропоршневой группы.

Формула изобретения

I

Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания,

0

5

0

5

40

45

заключающийся в формировании импульсов при прохождении поршня через мертвые точки, преобразовании частоты импульсов в управляющее напряжение постоянного тока, пропорциональное угловой скорости вращения вала, формирования первой высокочастотной импульсной последовательности,изменении частоты указанной импульсной последовательности с помощью управляющего напряжения постоянного тока,преобразовании интервала времени при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней с момента окончания импульса, сформированного в верхней мертвой точке, в первое двоичное число с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности, преобразовании интервала времени от момента начала движения поршня из нижней мертвой точки к верхней во второе двоичное число с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности, формировании импульса впрыска топлива, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности двигателя, устанавливают длительность импульса впрыска топлива пропорционально нагрузке, формируют вторую высокочастотную импульсную последовательность, измеряют нагрузку двигателя путем преобразования длительности икпульса впрыска в третье двоичное число с помощью второй высокочастотной импульсной последовательности, изменяют частоту второй импульсной последовательности с помощью управляющего напряжения постоянного тока, суммируют третье двоичное число с вторым двоичным числом, сравнивают указанную сумму с первым двоичным числом, а импульс впрыска топлива формируют в момент совпадения суммы второго и третьего двоичных чисел с первым двоичным числом.

РО const

Изобретение может быть использовано в топливоподающих системах дизелей с электронным управлением. Для повышения топливной экономичности и надежности двигателя длительность импульсов впрыска преобразуют с помощью второй высокочастотной импульсной последовательности в третье двоичное число, запоминают это число, преобразуют интервал времени при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в первое двоичное число, преобразуют интервал времени при движении поршня из НМТ в ВМТ во второе двоичное число, контролируют сумму второго и третьего двоичных чисел с первым двоичным числом и в момент равенства формируют начало импульса впрыска. Длительность импульсов впрыска пропорциональна нагрузке двигателя, а первое и второе двоичные числа получают с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности. Частоту первой и второй высокочастотных импульсных последовательностей изменяют пропорционально частоте заходов поршня в ВМТ и НМТ. Использование способа обеспечивает сокращение удельного эффективного расхода топлива и уменьшение нагрузок на детали цилиндропоршневой группы. 4 ил.

cJs const

Фиг.Ъ

P

ФигМ