Устройство управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02D5/02 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к управлению подачей топлива в двигатели внутреннеFO сгорания. Известны устройства управления впрыском топлива в двигатель внутрен него сгорания, содержащие датчик угловой скорости вала двигателя, первый и второй форьмронатели, триггер, реверсив{в {й счетчик, схему И, генератор импульсов и схемы выхода, вы- пслненные в виде последовательно соединенных одновибратора, усилителя и электромагнитного клапана, причем одна из схем выхода включена на выходе схемы И, датчик угловой скорост выполнен в виде постоянного магнита, укрепленного на валу, и двух катушек установленных у вала, первая из которых через первый формирователь свя эана со входом установки в единичное состояние триггера и с шиной сброса в нулевое состояние счетчика, вторая через второй формирователь связана со входом установки в нулевое состояние .триггераI прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами многовходовой системы И, а вход - с генератором импульсов fl. Однако это устройство не может функционировать на многоцилиндровьгх двигателях, лнбо требует соответствующих усложнений. Цель изобретения .- расширение технологических функциональных возможностей . Указанная цель достигается тем, что в устройство введены счетчик зубьев.вала двигателя, суммирующий счетчик, дополнительный триггер и дешифратор, причем, выход счетчика зубьев подключен ко входу суммирующего счетчика, вход установки в единичное состояние дополнительного триггера соединен с выходом много-. пходовой схемы И и входом одновибратора, выход дополнительного триггера соединен с шиной сброса в нуденое состояние суммирующего счетчика, прямые и инверсные выходы всех разрядов которого соединены со входами дешифратора, соответствующие вы ходы которого подключены ко входам остальных схем выхода, а последний и выходов соединен со входом установки в нулевое состояние дополнительного триггера, На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит датчик 1 угловой скопости вала 2 двигателя, выполненный в виде постоянного магнита 3, укрепленного на валу 2 двигателя и двух катушек 4 и 5, установленных у вала 2. Катушка 4 подключена ко входу формирователя 6 импульсов, пря мой выход, которого соединен со входом установки в единичное состояние триггера 7, а инверсный - с шиной сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 8. Прямой и инверсный выходы триггера 7 соединены соответстненно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика 8. Катушка 5 через формирователь 9 импульсов связана со входом установки в нулевое состояние триггера 7. Выход генератора 10 импульсов соединен со входом реверсивного счетчика 8. Выходы реверсивного счетчика 8 соедине ны со входами многовходовой схемы И 1. Выход многовходовой схемы И 1 через последовательно соединенные одновибратор 12 и усилитель 13 связан с электромагнитным клапаном 14 и соединен со входом установки в еди ничное состояние дополнительного три гера 15.Счетчик 16 зубьев установле у зубчатого колеса 17, насаженного вал 2 двигателя. Выход счетчика 16 зубьев подключен ко входу суммирующего счетчика 18, а выход ДОПОЛНИТЕШ него триггера 15 - к шине сброса в нулевое состояние суммирующего счет чика 18. Прямые и инверсные выходы всех разрядов суммирующего счетчика 18 соединены со входами дешифратора 19. Соответствующие выходы дешифратора 19 подключены ко входам дополнительных одновибраторов 20-22. Пос лед1ШЙ из используемых выход дешифратора 19 соединен со входом устано ки в нулевое состояние дополЖ1тель94ного триггера 15. Выходы догтол.,; .-.;оных одновибраторов 20-22 через дополнительные усилители 23-25 связаны соответственно с дополнительными электромагнитными клапанами 26-28. Число электромагнитных клапанов 14 1н 26-28 соответствует числу цилиндров двигателя. Устройство работает следующим образом. Предположим, что при работе двигателя первый поршень проходит через верхнюю мертвую точку. В этом случае магнит 3 проходит вблизи катушки 4 и на ее зажимах вследствие изменения магнитного потока, пронизывающего ее витки, возникает импульс напряжения, поступающий на вход формирователя 6 импульсов. На прямом выходе формирователя 6 импульсов появляется единичный импульс, длительность которого является заданием времени опережения впрыска. Этот импульс устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 7 подается на шину сложения реверсивного счетчика 8 и переводит его в режим сложения. Одновременно с единичным импульсом на прямом вы-ходе формирователя 6 импульсов на его инверсном выходе действует нулевой сигнал, поступающий на соответствующую шину реверсивного счетчика 8 и сбрасывающий этот счетчик в нулевое состояние. После окончания действия нулевого сигнала на шине сброса в нулевое состоя1ше реверсивного счетчика 8 начинается запись информации в этот счетчик с генера- . тора 10 импульсов. Запись информации в реверсивный счетчик 8 продолжается до момента прихода первого поршня в нижнняо мертвую точку. Когда этот поршень приходит в нижнюю мертвую точку, магнит 3 проходит вблизи катушки 5, так как вал 2 поворачивается на полоборота. При этом, вследствие изменения магнитного потока, пронизывающего витки катушки 5, на ее зажимах появляется импульс напряжения, поступающий на вход формирователя 9 импульсов. Выходной единичный короткий импульс формирователя 9 импульсов устанавливает триггер 7 в нулевое,состояние, а единичный сигнал с инверсного выхода триггера 7 переводит реверсивный счетчик 8 в резким вычитания. При движении первого поршня из нижней мертвой точки в верхнюю происходит считывание ранее записанной в реверсивный счетчик 8 информации, причем считывание информации происходит импульсами той же частоты следования, что и запись. При полном считывании информации все разряды реверсивного счетчика 8 оказываются в нулевом состоянии и на всех входах мнс-говходовой схемы И 1 1 действуют ну левые сигналы. На выходе многовходовой схемы И 11 остается нулевой сигнал. При подаче следующего импульса с выхода генератора 10 импульсов на вход реверсивного 1четчика 8 все разряды этого счетчика переходят в единичное состояние, на всех входах многовходовой схемы И 1I одновременно появляются единичные сигналы, в результате чего на выходе этой схемы также появляется единичный сигнал. С приходом следующего импульса на. вход реверсивного счетчика 8 его младший разряд переходит в нулевое состояние, на одном из входов многовходовой схемы И I1 единичный сигнал исчезает, вследствие чего исчезает единичный сигнал и на выходе этой схемы. Возникший на выходе многовходовой схемы И 11 единичный сигнал опрокидывает одновибратор 12, который формирует импульс. Длительность последнего определяет длительность впрыска топлива. После усиления по мощности усилителем 13 импульс попадает на обмотку электромагнитного клапана 14, открывая его. Происходит впрыск топлива в первый цилиндр. По окончании указанного импульса впрыск топлива прекращается.

Поскольку запись и считывание информации в реверсивном счетчике 8 осуществляются импульсами одной частоты следования, время записи некоторого числа равно времени его считывания. Так как единичный импульс на выходе многовходовой схемы И 11 появляется не в момент полного считывания числа в реверсивном счетчике 8, а на промежуток времени, равный периоду следования импульсов генератора 10 импульсов, позже, то интервал времени or момента окончания выходного импульса формирователя 6 импульсов до момента начала выходного импульса фор мирователя 9 импульсов (момента прихода первого поршня в нижнюю мертвую точку), равный времени записи, оказывается на величину периода следования выходных импульсов генератора 10 импульсов меньше, чем интервал времени от.момента прихода первого поршня в нижнкяо мертвую точку до момента начала впрыска топлива. Поэтому, есл в пределах одного оборота угловая скорость вала 2 постоянна, что соответствует равенству интервалов времени движения поршня из верхней мертвой точки в Т1ИЖНЮЮ и обратно, фактическое время опережения впрыска, равное разности полупериода враще1тя вала 2 и промежутка времени от момента прихода первого поршня в нижнюю мертвую точку до момента начала впрыска на величину периода следования выходных импульсов генератора 10 импульсов меньше заданного времени опережения, равного разности полупериода вращения вала 2 и времени записи числа в реверсивный счетчик 8. Так как заданное время опережения впрыска (длительность единичного выходного импульса формирователя 6 импульсов) и период следования выходных импульсов генератора 10 импул1,сов постоянны и не зависят от угловой скорости вала 2, фактическое время опережения впрыс а также постоянно. Фактический же угол опережения впрыска, равный произведению фактического времени опережения впрыска на угловую скорость вала 2, изменяется в зависимости от скоростного режима работы двигателя. Так происходит регулирование угла опережения впрыска в первый цилиндр, в котором движется первый поршень.

Рассмотрим теперь работу остальной части устройства, обеспечивающей подачу.топлива в другие цилиндры двигателя.

Предположим, что двигатель имеет еще три цилиндра - второй, третий и четвертый. Подача топлива во второй, третий и четвертый цилиндры осуществляется соответственно дополнительными электромагнитными клапанами 2628.

При появлении выходного единичного импульса многовходовой схемы И 11 происходит не только формирование начала импульса впрыска топлива в первый цилиндр, но и установка в единичное- состояние дополнительного триг гера 15. Ранее, когда этот триггер находился в нулевом состоянии, суммирующий счетчик 18 находился в сбро шенном состоянии и запись-информации в него не происходила, С переходом дополнительного триггера 15 в единич ное состояние запись числа в суммирующий счетчик 18 разрешена. При повороте вала 2 поворачивается и на саженное на него зубчатое колесо 17, вследствие чего на выходе счетчика 16 зубьев появляются единичные импульсы, число которых соответствует числу пройденных вблизи счетчика 16 зубьев колеса. Указанные импульсы поступают -на вход суммирующего счет чика 18, в котором происходит запись информации. Число, записанное в суммирующем счетчике 18, соответствует числу зубьев, на которое повернулось колесо 17 после формирования начала импульса впрыска в первый цилиндр двигателя, Выходные сигналы с прямых и инверсных выходов суммирующего счетчика 18 поступают на входы дешиф ратора 19, у которого лишь на одном из выходов действует единичный сигнал. Номер этого выходного зажима соответствует числу, записанному в суммирующий счетчик 18, а следовательно, числу зубьев, на которое повернулось зубчатое колесо 17 после начала впрыска в первый цилиндр (в качестве примера в блок-схеме на чер теже представлен трехходовой дешифратор, у которого выходные зажимы ну меруются цифрами 0-7 сверху вниз). При повороте зубчатого колеса 17 на некоторое число зубьев, напринер на три, появляется единичный сигнал на третьем выходном зажиме дешифратора исчезаюпщй при дальнейшем повороте вала 2. Указанный выходной импульс поступает на вход дополнительного одновибратора 20, переводя его в состоя ние квазиравновесия. Выходной единичный импульс дополнительного одИовибра тора 20 поступает на вход дополнитель ного усилителя 23, где он усиливаетс по мощности, С выхода дополнительного усилителя 23 импульс поступает на об мотку дополнительного электромагнитного клапана 26, открывая последний. Происходит впрыск топлива во второй цилиндр в течение времени, определяемого длительностью выходного импульса дополнительного одновибратора 20, При повороте вала 2 и вместе с ним зубчатого колеса 17 еще на некоторое число зубьев, например на два. lJoявлLяeтcя единичный сигнал на пятом выходном зажиме дешифратора 19, исчезающий при дальнейшем повороте вала 2. Одновременно с появлением указанного единичного импульса опрокидывается дополнительный одновибратор 21, формирующий импульс с длительностью,определяемой необходимой продолжительностью впрыска топлива. После усиления по мощности дополнительным усилителем 24 импульс поступает на обмотку электромагнитного клапана 27, открывая его. Происходит впрыск топлива в третий цилиндр двигателя. При повороте вала 2 и вместе с ним зубчатого колеса 17 еще на некоторое число зубьев, например на два, появляется единичный сигнал на седьмом выходном зажиме дешифратора 19, исчезающий при дальнейшем повороте вала 2. Этот единичный импульс опрокидывает дополнительный одновибратор 22 и устанавливает дополнительный триггер 15 в нулевое состояние. Его нулево 1 сигнал сбрасывает суммирующий счетчик 18 в О и запрещает запись числа в суммирующий счетчик 18 до появления следующего импульса впрыска топлива в первый цилиндр. Выходрой единичный импульс дополнитель-ного одновибратора 22 поступает на вход дополнительного усилителя 25. Усиленный по мощности импульс с выхода дополнительного усилителя 25 поступает на обмотку дополнительного электромагнитного клапана 28, открывая его. Происходит впрыск топлива в четвертый цилиндр двигателя, Продолжительность впрыска определяется, как и ранее, длительностью импульса соответствующего одновибратора. Поскольку разность углов поворота вала 2 двигателя, пои котором происходит впрыск топлива в цилиндры,определяется соответствующим числом зубьев зубчатого колеса 17 и остается постоянной при любом скоростном режиме работы двигателя, угол опережения впрыска топлива во второй, третий и четвертый цилиндры,изменяется в соответствии с углом опережения впрыска в первый цилиндр. Так, например, при увеличении угловой скорости вала 2 впрыск топлива в первый цилиндр происходит при меньшем угле поворота этого вала относительно верхней мертвой точки первого поршня; впрыск топлива во второй цилиндр, начинающийся после поворота зубчатого колеса 17 на три |эуба, происходит также при меньшем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки первого порнгня; впрыск топлива в третий цилиндр, начинающийся после поворота зубчатог колеса 17 еще на два зуба, происходи также при меньшем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки первого поршня; впрыск топлива в чет вертый цилиндpJ начинающийся после поворота зубчатого колеса еще на два зуба, происходит также при меньшем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки первого поршня . Поскольку разности углов поворот вала 2, при которых поршни двигателя находятся в верхних мертвых точках остаются постоянными, то впрыск топлива во второй цилиндр происходит по меньшем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки не только первого поршня, а и второго; впрыск топлива в третий цилиндр происходит при меньшем угле поворота ва ла 2 относительно верхней мертвой точки не только первого поршня, а и третьего; впрыск топлива в четвертый цилиндр происходит при меньшем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки не только первого поршня, а и четвертого Таким образом, при увеличении угловой скорости вала 2 происходит увеличение угла опережения впрыска топлива во все цилиндры двигателя. При уменьшении угловой скорости вала 2 угол опережения впрыска топлива в первый цилицдр уменьшается, т.е. впрыск происходит при большем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки первого поршня Так как единичный импульс на третьем выходе дешифратора 19 появляется npi: повороте зубчатого колеса 17 на ;Три зуба после начала подачи топлива в первый цилиндр, то впрыск топлива во второй цилиндр происходит также при большем угле поворота вала 2 относительно верхней мертвой точки пер вого (а, значит, и второго)поршней, т.е. угол опережения впрыска во вто- рой цилиндр также уменьшается. Единичный импульс на пятом выходе дешифратора 19 появляется при повороте зубчатого колеса 17 на два зуба пос3910ле начала подачи топлийа во второй цилиндр (или при повороте колеса на пять зубьев после начала подачи топлива в первый цилиндр), вследствие чего впрыск топлива в третий цилиндр происходит при большем угле поворота вала 2 относительно верхних мертвых точек первого, второго, а значит, и третьего поршней, т.е. угол опережения впрыска в третий цилиндр также уменьшается при уменьшении угловой скорости вала 2. Поскольку единичный импульс на седьмом выходном зажиме дешифратора 19 появляется при повороте зуб-, чатого колеса 17 после.начала подачи топлива в первый цилиндр на семь зубьев, то впрыск топлива в четвертый цилиндр при уменьшении угловой скорости происходит нри большем.угле поворота вала 2.относительно верхней мертвой точки первого (а значит, и четвертого) Поршней, т.е угол опережения впрыска в четвертый цилиндр также уменьшается. Предлагаемое устройство обладает более высокой надежностью работы и обеспечивает регулирование угла опережения впрыска топлива в зависимости от угловой скорости вала не только в один цилиндр или цилиндры, работающие в одинаковых фазах топливоподачи, а и в цилиндры, работающие в разных фазах топливоподачи. Формула изобретения Устройство управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик угловой скорости вала двигателя, первый и второй формирователи, триггер, реверсивный счетчик, схему И, генератор импульсов и схемы выхода,выполненные в виде последовательно соединенных одновибратора, усилителя и электромагнитного клапана, причем одна из схем выхода включена на выходе схемы И, датчик угловой скорости выполнен в виде постоянного магнита, укрепленного на валу, и двух катушек, установленных у вала, первая из которых через первый формирователь связана со входом установки в единичное состояние триггера с шиной сброса в нулевое состояние счетчика, вторая через второй формирователь связана со входом установки в нулевое состояние триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами многовходовой схемы И, а вход - с генератором импульсов, о тлич аю.ще е ся тем, что, с целью распшрения функциональных возможностей, в устройство введены счетчик зубьев вала двигателя .суммирующий счетчик, дополнительный триггер и дешифратор, причем, выход счетчика зубьев подключен ко входу суммирующего счетчика, вход установки в единичное состояние дополнительного, триггера соединен с выходом Мно говходовой схема И и входом одновиб-

ратора, выход дополнительного триггера .соединен с шиной сброса в нулевое состояние суммирующего счетчика, прямые и инверсные выходы всех разрядов которого соединены со входами дешифратора, соответствующие выходы которого подключены ко входам остальных схем выхода, а последний и выходов соединен со входом установки в нулевое состояние дополнительного триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2707197/25-06, кл. F 02 D 5/02, 1978.