Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1974 года по МПК F02D5/00 F02M51/00 

1

Изобретение относится к двигателестроению.

Известны системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием, содержащие по меньшей мере одну электромагнитную форсунку, установленную на впускном трубопроводе, и электронный блок управления с аккумуляторо.м электрической энергии, периодически подключаемым к зарядной и разрядной цепям, выход последней из которых соединен с обмоткой форсунки. Устройство измерения расхода воздуха имеет по меньшей мере одно термосопротивление, размещенное во впускном трубопроводе.

Цель изобретения - повышение точности регулирования подачи топлива.

Для достижения этой цели устройство измерения расхода воздуха снаблсено мостом сопротивлений, одно плечо которого образовано термосопротивлением. К диагонали моста подключен регулятор тока, обеспечивающий постоянную температуру термосопротивления, а выход регулятора тока соединен с аккумулятором энергии, образуя зарядную цепь.

Для преобразования тока в разрядной цепи В серию импульсов одинаковой длительности

и различной амплитуды электронный блок управления снабжен интегратором, установленным в разрядной цепи, и прерывателем, кинематически связанным с валом двигателя. Выход интегратора подключен к обмотке форсунки.

Прерыватель установлен в разрядной цепи, а электронный блок управления снабжен детектором, включенным между интегратором и

форсунками.

Электронный блок управления снабжен блоком памяти, включенным между обмоткой форсунки и интегратором. Последний имеет цепь короткого замыкания, в которой установлен прерыватель. На выходе электронного блока установлен ждзш,ий мультивибратор с регулирующим приспособлением, подключенным к выходу интегратора.

Интегратор образован усилителем и подключенным к выходу последнего конденсатором.

На фиг. 1 изображена схема предложенной системы прерывистого впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с внещним смесеобразованием; на фиг. 2 - схема устройства для измерения расхода воздуха во впускном трубопроводе; на фиг. 3 и 4 - устройство для измерения расхода воздуха (вариант); на фиг. 5 - график изменения напряжения на выходе; на фиг. 6 - система с прерывистым впрыском (вариант); на фиг. 7 - блок памяти электронного блока управления; на фиг. 8 - ждущий мультивибратор электронного блока памяти; на фиг. 9 - система с непрерывным впрыском топлива (вариант).

Система прерывистого впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (см. фиг. 1) содержит установленную на впускном трубопроводе электромагнитную форсунку 1, обмотка 2 которой подключена к выходу ждущего мультивибратора 3 электронного блока управления. В последнем установлен аккумулятор энергии, например накопительный конденсатор (на чертеже не изображен), к клеммам 4 разрядной цепи которого подключен через прерыватель 5 усилитель 6, выход которого подключен к конденсатору 7. Усилитель 6 и конденсатор 7 образуют интегратор, между которым и мультивибратором 3 включен детектор 8.

В зарядной цепи накопительного конденсатора установлено устройство для измерения расхода воздуха во впускном трубопроводе 9 (см. фиг. 2). Устройство для измерения расхода воздуха содержит мост, образованный сопротивлениями 10, 11 и 12 и термосопротивлением 13, установленным во впускном трубопроводе 9. К общей точке 14 термосопротивления 13 и сопротивления 10 и к общей точке 15 сопротивлений 11 и 12 подключен регулятор тока 16, выход которого соединен с клеммами 17 зарядной цепи накопительного конденсатора и с общими точками 18, 19 термосопротивления 13 и сопротивления 12 и сопротивлений 10, 11 соответственно. Термосопротивление 13 нагревается протекающим через него током до такой температуры, при которой напряжение на входе в регулятор 16 равно нулю или заданной величине. При этом с выхода регулятора 16 в мост сопротивлений поступает ток определенной величины. Если вследствие изменения количества воздуха, проходящего по трубопроводу 9, изменяется температура термосопротивления 13, то изменяется и напряжение на диагонали моста, а регулятор 16 изменяет питающее напряжение или ток до такой величины, при которой или мост уравновеп1ИБается, или наступает рассогласование на заданной величине.

Поэтому выходное напряжение на регуляторе 16, так же как и ток, протекающий через термосопротивление, является мерой измерения количества воздуха, проходящего по впускному трубопроводу. В соответствии с этим количеством электронный блок управления выдает сигнал на обмотку форсунки для подачи требуемого количества топлива.

В мосту устройства для измерения расхода воздуха сопротивление 12 заменено термосопротивлением 20 (см. фиг. 3), а сопротивление 10 - термосопротивлением 21 (см. фиг. 4). Величина термосопротивления 20 подобрана таким образом, что потеря мощности протекающего через него тока незначительна, и температура этого термосопротивления практически не изменяется с изменением напряжения моста, а постоянпо соответствует температуре проходящего по трубопроводу 9 воздуха. Так компенсируется влияние изменения температуры всасываемого воздуха на выходное напряжение регулятора 16. Величина термосопротивления 21 подобрана таким образом, чтобы протекающий через термосопротивления 13 и 21 ток не влиял практически на температуру термосопротивления 21 и последнее, следовательно, имело бы приблизительно ту же температуру, что и всасываемый воздух.

Работа системы происходит следующим образом. Выходное напряжение с накопительного

конденсатора (см. фиг. 1) подается на вход усилителя 6. При этом, поскольку давление топлива в форсунке 1 всегда остается постоянным, количество впрыскиваемого топлива зависит от времени ее открытия. Сначала выходной сигнал при помощи прерывателя 5, приводимого от кулачка 22, кинематически связанного с валом двигателя, преобразуется в серию импульсов. Прерыватель 5 остается замкнутым на постоянный угол поворота коленчатого вала, равный, например, углу поворота при такте всасывания. Выходной сигнал в виде серии импульсов подается в интегратор, образованный усилителем 6 и конденсатором 7. Интегратор преобразует по времени

напряжение на клеммах 4 в сигнал Us (см. фиг. 5) так, что он соответствует интегралу количества всасываемого воздуха за период такта впуска. В конце каждого импульса прерыватель 5 размыкает разрядную цепь накопительного конденсатора, и конденсатор 7 разряжается, так что напряжение па пем к началу следующего импульса равно нулю. Максимальное значение выходного импульса подается на детектор 8, которым он удерживается и подается па ждущий мультивибратор 3. Последний получает также импульсы от выключателя 23 и находится в неустойчивом состоянии в течение времепн, зависящего от напряжения на выходе детектора 8. Ждущий

мультивибратор для такого типа работы может применяться с катодной связью и положительной сеткой. К вы.ходу мультивибратора 3 подключены обмотки 2 форсунок 1 (последние представлены схематично). Возможны варианты выполнения интегратора, в котором конденсатор находится в системе обратной связи усилителя.

В изображенном на фиг. 6 варианте выполнения системы преобразование управляющего напряжения Us в импульсы на открытие ф.орсунок 1 производится интегратором, образованным усилителем 6 и кондепсатором 7 и имеющим цепь короткого замыкания, в которой установлен прерыватель 5.

Выходное напряжение на интеграторе возрастает в соответствии с напряжением Us в течение всей длительности импульса. В конце каждого импульса прерыватель 5 синхронно с оборотами двигателя замыкается. Происходит разрядка конденсатора 7, в результате чего каждый новый такт интегрирования начинается при нулевом напряжении. Выходное напряжение на конденсаторе 7 непосредственно перед замыканием прерывателя снимается блоком 24 и подается на блок памяти 25, который удерживает это напряжение до прихода следующего импульса. Блок памяти 25 управляет неустойчивым состоянием мультивибратора 3, который тоже получает импульсы от выключателя 23. Последний также управляет блоком 24. Выключатель 23 кинематически связан с валом двигателя.

Работа систем, изображенных на фиг. 1 и 6, происходит следующим образом. Регулирующее напряжение Ug преобразуется прерывателем 5 в серию импульсов, продолжительность которых уменьшается с увеличением числа оборотов, а амплитуда соответствует мгновенному значению напряжения. Прерыватель 5 (см. фиг. 1) находится в разрядной цепи. Тот же прерыватель (см. фиг. 6) находится в цепи короткого замыкания. При обоих вариантах исполнения системы выходной сигнал интегратора зависит как от длительности импульса, так и от величины напряжения Us, и влияет на врелш открытия форсунки 1. Выходной сигнал с интегратора подается на ждущий мультивибратор 3 через детектор 8 (см. фиг. 1) или через блок 24 и блок памяти 25 (см. фиг. 2). Время нестабильного состояния мультивибратора 3 определяется в обоих случаях напряжением на его входе и, следовательно, временем открытия форсунки 1.

В электрической схеме (см. фиг. 7) усилитель 26 в обратной цепи имеет конденсатор 27 и подключен к цепи через выключатель 28, кинематически связанный с валом двигателя в точке 29, которая через сопротивление 30 соединена с входной клеммой 31. К точке 29 подключено одним концом сопротивление обратной связи 32, которое другим концом соединено с выходной клеммой 33 усилителя. Когда выключатель 28 замкнут, конденсатор 27 заряжается, а сопротивление 32 является замедлителем. Как только выключатель 28 размыкается, сопротивление 32 отключается от конденсатора 27. Напряжение на выходной клемме 33 остается постоянным, поскольку конденсатор 27 не может разряжаться. Снятие напряжения происходит при замыкании выключателя 28. Пока выключатель 28 замкнут, напряжение, поданное к входной клемме 31, передается на выходную клемму 33 в соответствии с соотношением величин сопротивлений 30 и 32. При размыкании выключателя 28 Напряжение на входной клемме остается на том уровне, на котором оно было до размыкания выключа.теля 28.

Ждущий .мультивибратор (см. фиг. 8) может быть использован в системах, изображенных на фиг. 1 и 6. Мультивибратор выполнен на транзисторах 34 и 35, эмиттеры которых подключены к отрицательному проводу 36 источника тока, а коллекторы - соответственно через сопротивления 37 и 38 - к положительному проводу 39 источника тока. База транзистора 34 соединена через сопротивление 40 с

проводом 36 и с коллектором транзистора 35. Коллектор транзистора 34 через сопротивление 41 соединен с входной клеммой 42, подключаемой, например, к выходной клемме 33 блока памяти, и через конденсатор 43 - с баЗОЙ транзистора 35. База транзистора 35 соединена также через сопротивление 44 с положительным проводом 39 и с отрицательным проводом 36 - через сопротивление 45. На базу транзистора 35 через диод 46 подаются

отрицательные управляющие импульсы от клеммы 47, соединенной с выключателем 23. Мультивибратор работает следующим образом. В устойчивом состояниимультивибратора транзистор 35 открыт, а транзистор 34 заперт, поскольку на базу транзистора 35 через сопротивления 45 и 44 подается соответствующее напряжение управления. Напряжение на коллекторе транзистора 35 приблизительно равно напряжению на отрицательном провоце 36. Следовательно, на базу транзистора 34 подается отрицательное напряжение, запирающее его. Конденсатор 43 заряжается до напряжения, которое имеется на обеих его клеммах. Так как транзистор 34 заперт, на коллекторе возникает напряжение, складываемое из напряжений на сопротивлениях 41 и 37. На базе транзистора 35 в проводе, соединяющем сопротивления 44 и 45, имеется незначительное положительное напряжение, которое открывает транзистор 35. Конденсатор 43 заряжается до напряжения, которое имеется между базой транзистора 35 и коллектором транзистора 34. Если теперь на базу транзистора 35 подается отрицательный импульс, то транзистор 35 запирается. Вследствие этого увеличивается напряжение коллектора и открывается транзистор 34. Процесс релаксации поддерживается обратной связью, так что транзистор 35 остается непроводящим, а транзистор 34 - проводящим. Так как напряжение конденсатора не может измениться скачкообразно, то напряжение на базе транзистора 35 вследствие проводимости транзистора 34 подскакивает до такого значения, которое находится около максимума напряжения конденсатора 43 при устойчивом состоянии мультивибратора под предществующим напряжением базы. Транзистор 35 становится проводящим тогда, когда его база получает незначительное положительное напряжение по сравнению с эмиттером, после чего конденсатор 44 разряжается. Время, которое необходимо конденсатору 44 для разрядки, зависит от уровня напряжения при устойчивом состоянии мультивибратора. Величина напряжения при этом

состоянии мультивибратора определяется напряжением на клемме 42. Вследствие этого продолжительность выходного импульса мультивибратора зависит от напряжения на конденсаторе в устойчивом состоянии и - в конечном итоге - от управляющего напряжения на клемме 42 и от напряжения Us.

В изображенной на фиг. 9 системе применен ненрерывный впрыск топлива во впускной трубопровод, а регулирование подачи топлива осуществляется по количеству поданного воздуха. Для этого управляющее напряжение Us подается на вход усилителя 6, выход которого соединеп с обмоткой 48 регулятора давления впрыскиваемого топлива, обеспечивающего преобразование изменения входного электрического сигнала в соответствующее давление топлива на форсунках 49. Обмотка 48 регулятора размещена в кожухе 50, закрытом крыш-кой 51. Внутри обмотки 48 помещен подвижный якорь 52, щток 53 которого проходит через крыщку 51 и имеет два золотниковых порщня 54 и 55. Последние размещены в цилг1ндрической гильзе 56. К гильзе 56 радиально подходят подводящий 57, сливной 58, топливоподающий 59 и отводной 60 каналы. Подводящий канал 57 подключен ко входу подкачивающего насоса 61, подающего топливо из бака 62. Сливной канал 58 обеспечивает слив топлива из полости гильзы обратно в бак 62. Топливоподводящий канал 59 сообщен напорным трубопроводом 63 с форсунками 49, а отводной канал 60 через дроссель 64 подключен к топливоподводящему каналу 59. Якорь 52 со щтоком и порпшями 54 и 55 нагружен пружиной 65.

Работа этой системы происходит следующим образом. При отсутствии управляющего напряжения обмотка 48 обесточена. Под действием пружины 65 порщень 54 перемещается в ноложепие полного перекрытия канала 57, в результате чего топливо от насоса 61 к форсункам 49, и, следовательно в двигатель не подается. При подаче управляющего напряжения на вход усилителя 6 от последнего к обмотке 48 идет ток. Возникающее в обмотке 48 магнитное поле перемещает якорь 52 внутрь кожуха, вследствие чего порщень 54 приоткрывает канал 57, а норщень 55 прикрывает сливной канал 58 так, что в напорном трубопроводе 63 давление топлива повыщается. Якорь 52 с порщнями 54 и 55 перемещается до тех пор, пока сумма действующих на него сил не станет равной нулю. Эта сумма складывается из силы магнитного поля, силы пружины и давления на порщень 54, передаваемого по каналу 60. Таким образом, давление топлива в напорном трубопроводе 63 пропорционально нанряжению t/s на входе усилителя 6, и, следовательно, количество поданного

тонлнва также зависит от управляющего напряжения Us, которое соответствует количеству проходящего по впускному трубопроводу топлива.

Предмет изобретения

1. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания с внещним смесообразованием, содержащая по меньщей мере одну электромагнитную форсунку, установленную на впускном трубопроводе, и электронный блок управления с аккумулятором электрической энергии, периодически подключаемым к

зарядной и разрядной цепям, выход последней из которых соединен с обмоткой форсунки, и устройством измерения расхода воздуха, имеющим по меньщей мере одно термосопротивление, размещенное во внускном трубопроводе, отличающаяся тем, что, с целью новыщения точности регулирования подачи, устройство измерения расхода воздуха снабжено мостом сопротивлений, одно плечо которого образовано термосопротивлением, и подключенным к диагонали моста регулятором тока, обеспечивающим постоянную температуру термосопротивления, а выход регулятора тока подключен к аккумулятору энергии, образуя зарядную цепь.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью преобразования тока разрядной цепи в серию импульсов одинаковой длительности и различной амплитуды, электронный блок управления снабжен интегратором,

установленным в разрядной цепи, и прерывателем, кинематически связанным с валом двигателя, а выход интегратора подключен к обмотке форсунки.

3.Система по п. 2, отличающаяся тем, что прерыватель установлен в разрядной

цепи.

4.Система по п. 3, отличающаяся тем, что электронный блок унравления снабжен детектором, включенным между интегратором и форсунками.

5.Система по п. 2, отличающаяся тем, что электронный блок управления снабжен блоком памяти, включенным между обмоткой форсунки и интегратором, и последний имеет

цепь короткого замыкания, в которой установлен прерыватель.

6.Система по пп. 2-5, отличающаяся тем, что интегратор образован усилителем и подключенным к выходу последнего конденсатором.

7.Система по пп. 2-5, отличающаяся тем, что на выходе электронного блока установлен ждущий мультивибратор с регулирующим приспособлением, подключенным к выходу интегратора.

Vs

/5

9иг 2

IS

5,

2D

J3

П15

u

Ю

19

.З

18

19

-017

017

,1)5,

и

(fvi.b

iKl7 s

ai

г2

wl

Л

30

31

Г|1

32

2826

7

ЗЙ ,W HP 45