Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1974 года по МПК F02D41/00 

Изобретение относится к области двигателестроении 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 меньщей 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 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.

Такое выполнение системы обеспечивает снижение потребляемой электроэнергии.

На фиг. 1 изображена схема предложенной системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 - электрическая схема электронного управляющего устройства; на 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 ограничения силы тока и напряжения на обмотках форсунок; на фиг. 5 - графики изменения управляющих сигналов в течение периода открытия форсунок. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания 1 содержит электромагнитные форсунки 2, размещенные на впускном трубопроводе 3 вблизи впускных клапанов 4, и объединенные в единый блок 5 коммутирующее и электронное управляющие устройства, которые получают электропитание от батареи 6. К.о 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 И дроссельных заслонок 12. Выход коммутирующего устройства соединен с обмотками форсунок 2 (на чертеже не показаны).Топливо 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, получает 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 Г/. Первый импульс подается от датчика давления 7 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 17, 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 нескольким), которые вследствие своей инерционности остаются открытыми от начала подачи первого импульса до окончания подачи второго.

Длительность первого импульса регулируется 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 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. 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 передается через сопротивление 18 к точке 16. Транзистор 17 откроется, вызывая уменьщение величины сигнала на выходе 20. Как указывалось выше, наличие сигнала на выходе 20 способствует открытию форсунок 2.

После определенного периода времени, зависящего от напряжения на датчике давления 7, мультивибратор вернется в устойчивое состояние, при котором транзистор 21 закрыт, а 5 транзистор 22 открыт, открывает транзистор 24 и закрывает транзистор 17, в результате чего на выходе 20 управляющий импульс отсутствует.

В течение времени, пока транзистор 24 зак10 рыт, от его коллектора подается к базе транзистора 25 импульс, который его открывает, в результате чего через него и сопротивление 26, образующие первый источпик тока, начинает протекать ток, заряжающий конденсатор 27. 15 Одновременно к базе транзистора 28 подается импульс, открывающий последний. Транзистор 28 и сопротивление 29 образуют второй источпик тока, который вместе с первым открывают транзистор 30, в результате чего в 20 его коллекторе возникает отрицательное напряжение, подаваемое на базу транзистора 17 через сопротивление 19.

Когда транзистор 21 запирается, сигнализируя об окончании первого импульса, открывает--25 ся транзистор 24, и напряжение на коллекторе становится отрицательным, вызывая прекращение зарядки конденсатора 27. Последний при этом находится в заряженном состоянии (фиг. 2), до величины полярности,зависящей от дли« 0 тельности первого импульса. Однако в конце первого импульса, когда транзистор 24 открыт, к коллекторно-базовому переходу транзистора 24 подается обратное смещение, так как положительный электрод конденсатора 27 5 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 0 к базе транзистора 17 подается отпирающий импульс, а на выходе 20 появляется BTOpoil управляющий импульс для открытия форсунок. Период времени между первым и вторым управляющими импульсами мал, так что фор5 сунки не успевают среагировать на отсутствие сигнала.

Так как диод 32 является непроводящим, то от второго источника тока, образованного транзистором 28 и сопротивлениями 29, кон0 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 является функцией времени, требующегося для появления в точке 31 положительного напряжения, отпирающего диод 32. Это время, в свою очередь, является функцией величины заряда 0 конденсатора 27, зависящей от длительности первого импульса, и одновременно - от величины тока, подаваемого от транзистора 28 и сопротивлений 29, т. е. от величины напряжения на базе транзистора 28, которое pervлируется при помощи делителей напряжения

33 и 34 и, таким образом, датчиком температуры 8.

В системе могут применяться и другие вариапты 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 иолюс B-f- батареи и «масса - через регулирующие приспособления 37 и 38. Последние подключены ко входу последовательно, так что их воздействия суммируются. Коммутирующее устройство 36 предназначено для подачи через сопротивление 39 управляющих импульсов к обмоткам 35 форсунок 2. Приспособления 37 и 38 управляются соответственно блоками сравнения 40 и 41. Блок 40 подключен к общей точке выхода коммутирующего устройства 36 и сопротивления 39, а блок 41-сопротивления 39 и обмоток 35.

Блок сравнения 41 получает задающее напряжение Vo от генератора имнульсоз 42 и служит для того, чтобы в точке 43 напряжение было не меньше, чем V (за исключением случаев, когда напряжение регулируется приспособлением 38). Блок сравнения 41 обеспечивает управление форсунками в начале их открытия.

Блок сравнения 40 получает задающее напряжение Vz от генератора импульсов 44 и служит для того, чтобы напряжение в точке 45 было приблизительно равно мгновенному значению Vz (за исключением случаев, когда оно регулируется приспособлением 38).

Регулирующие приспособления 37 и 38 выполнены таким образом, чтобы изменять величину сопротивления на входе коммутирующего устройства, изменяя величину тока и напряжение импульса, -подаваемого к форсункам 2.

Генератор импульсов 44 имеет вход, соединенный с общей точкой сопротивления 39 и обмоток 35, для того чтобы в начальный момент подачи импульса к форсунке 2 У было выще, чем в течение остального периода времени подачи импульса. В начальный момент подачи импульса величина тока мала, и напряжение в точке 43 будет ниже величины V. Однако с увеличением тока управляющего импульса, напряжение в точке 45 достигнет какой-то величины Vz и при неизменности последнего величина напряжения в точке 45 не возрастает и регулируется приспособлением 37. Вследствие увеличения тока снижается величина напряжения в точке 43. В результате этого величина задающего напряжения V, вырабатываемого генератором импульсов 44, будет снижаться до второго более низкого значения, в результате чего приспособлением 37 будет обеспечено уменьщение напряжения в точке 45. Это вызовет соответствующее уменьшение напряжения в точке 43,

но 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 Vj, 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 сопротивление приспособлений 37 и 38 будет незначнтельным. Когда начинает протекать по обмоткам 35 ток, напряжение в точке 43 будет регулироваться до величины Уг- Как только сопротивление обмоток 35 упадет и напряжение в точке 43 уменьшится, приспособление

38 будет регулироваться так, чтобы поддержать напрял ение в точке 43 постоянным. Как только ток, протекающий через обмотки 35, будет возрастать и приспособление 38 будет стремиться поддержать напряжение в

точке 43 на уровне У, напряжение в точке 45 также увеличится на величину, равную увеличению силы тока, умноженной на величину сопротивления 39, которое служит в качестве измерителя силы тока, проходяп,его

через обмотки. Величина сопротивления 39 быть выбрана малой, порядка 0,1 - 0,2 ом (в отличие от обычно применяемых в электронных 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 У2, блок сравнения 40 начинает управлять регулирующим приспособлением 37.

Как только приспособление 37 включится, количество энергии, подаваемой от устройства 36 к обмоткам 35, начнет уменьщаться, что

вызовет падение напряжения в точке 43 и уменьшение роста напряжения в точке 45. В результате этого блок сравнения 41 в определенный момент опять воздействует на нриспособление 38. Однако это не окажет влияния

на коммутирующее устройство, так как генератор импульсов 44 уменьщит величину выходного напряжения V, и тем самым приспособление 37 вызовет дальнейщее снижение напряжения управляющего имиульса, обеспечивая дальнейшее уменьшение энергии, подаваемой от коммутирующего устройства к форсункам.

Минимальное значение V 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 36 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 транзистора 58, то максимальный импульс подается 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 1/2. Когда ток начинает протекать через обмотки, напряжение в точке 43 возрастает. Как только оно достигнет значения величины 1/2, 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 У2Блок 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 66 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 напряжение в точке 45 было, в основном, эквивалентно напряжению УЗГенератор 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 1/2, генератора 44 отбирается от

коллектора транзистора 69. Напряжение Vi 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 V.

В зависимости от напряжения тока, проходящего 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 Vz, определяемое транзистором 74, будет меняться.

Таким образом, установится вторая, более низкая величина напряжения Vz. Триоды 65 и 66, унравляя триодом 51, будут поддерживать в точке 45 новое по величине напряжение V.

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 Го обозначает момент открытия запорного органа форсункиТок, протекающий через обмотку форсупки, увеличивается до максимального значения /сь после чего увеличение тока прекращается и быстро снижается до величины /с2. Это является результатом уменьщения величины задающего напряжения УЗ до второй, более низкой величины. Величина тока /с2 несколько превышает величину /„, 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 кланана, и чем выще скорость возрастания тока, тем быстрее наступает момент открытия клапана, а уменьщение 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 сонротивлений 72 и 73 подключена через диод 84 к проводу 85, соединяющему базу транзистора 81 и точку 43.

Напряжение в точке 83 регулируется непосредственно как функция напряжения в точке 43. Задающее напряжение УЗ 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 Vz, то его уровень достигается при начальном значении. Это определяет проводимость транзистора 74, который

непрямым образом управляется проводимостью транзистора 81, а также подключением точки 43 через диод 84 к точке 83. Когда напряжение в точке 45 достигнет величины Уз,

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 нанрял ения передается через диод 84 к точке 83. Таким образом, выходное напряжение УЗ

генератора 44, управляемое напряжением в точке 83, начнет уменьшаться.

Предмет изобретения

1. Система внрыска 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, отличающаяся 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, о т л и ч а ю щ. а я ся тем,

что 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

напряжение, и вырабатывающего импульс для соответствующего регулирующего приспособления.

3- Система по пп. 1 и 2, от л 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 постояппого тока, последний из которых соединен с «массой через последовательно соедииенные сонротивления и нараллельно 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 с лЛЛфч Т С -: п p( I. -iJ-VW-f- J V4AAA -j Г. АЛЛлrAAA Iir-. A

.A J

sio 1 /г 136