Устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02M51/02 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАБЖНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ Щ1УТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к системам топливоподачи с электронным управлением.

Известны устройства управления

подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчик угловой скорости, первый и второй счетные блоки,.трехвходовую схему И, исполнительный орган, триггер и генератор импульсов, причем каждый счетный блок выполнен в виде первого и второго формирователей, связанных с триггером блока и реверсивным счетчиком, датчик скорости выполнен в виде двух катушек, установленных у вала с постоянным магнитом, при этом первая катушка связана с первыми формирователями счетных блоков, а вторая - с первым блоком через второй формирователь, связанный через триггер с трехвходовой схемой И, соединенной с исполнительным органом, генератор импульсов включен на счетном входе счетчика первого блока, прямые выходы реверсивных счетчиков имеют связь со входом трехвходовй схемы И flj .

Однако такие устройства не позволяют изменять угол опережения впрыска топлива в соответствии с переходньми режимами работы двигателя.

Цель изобретения - обеспечение коррекции угла опережения на переходных режимах.

Указанная цель достигается тем,

10 что в устройство дополнительно введены первая и вторая схемы ШШ, двухвходовая и многовходовая схемы равнозначности и двухвходовая схема И, датчик скорости выполнен с дополнительной третьей катушкой, связанной со вторым формирователем второго счетного блока, один вход каяодой из схем ИЛИ связан с прямым выходом первого формирователя, другой вход - с пря20мым выходом ячейки старшего разряда счетчика, а выход - с единичным входом триггера блока, многовходовая схема равнозначности включена в связь между счетчиками и трехвходовои схем И, двухвходовая схема равнозначности включена входами на прямых выходах триггеров счетных блоков, а выходом на входе трехвходовой схемы И, а двухвходовая схема И включ ена входам , между прямым выходом триггера и выходом генератора импульсов, а выходо подключена к счетному входу счетчика второго счетного блока. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик i угло вой скорости вала 2 двигателя, выполненный в виде трех катушек 3-5, расположенных вблизи вала, на поверх ности которого установлен постоянный магнит 6. Третья катушка 5 установлена у вала 2 посредине между катушками 3 и 4 так, что магнит 6 проходи вблизи нее при движении поршня из верхней мертвой точки в нижнюю, т.е. минимальное расстояние между третьей катушкой и магнитом имеет место при повороте вала на 90 относительно верхней мертвой точки. Первая катушка 3 подключена к первым парам входных зажимов первого управляюш,его счетного блока 7, идентичного второму управляющему (корректирующему) счетному блоку 8, которые являются входами первых формирователей 9 и 10 импульсов соответственно управляющего и корректирутощего счетных блоков 7 и 8. Вторая и третья катушки 4 и 5 подключены ко вторым парам входных зй кимов управляющего счетного блока 7 и корректирующего счетного блока 8, которые являются входами вторых формирователей 11 и 12 импульсов соответственно управляющего и корректирующего счетных блоков. Первый и второй входы первой схемы ИЛИ 13 соединены соответственно с первым выходом первого формирователя 9 импульсов и прямым выходом двоичной ячейки старшего разряда реверсивного счетчика 14 управляющего счетного блока 7. Выход первой схемы ИЛИ 13 под1спючен ко входу триггера 15 для установки его в единичное состояние, .который входит в состав управляющего счетного блока 7. Входы дополнительного триггера 16 для установки его в единичное и нулевое состояния соединены с прймыми выходами соответственно первого и вторО1о формирователей 9 и 11 импульсов управляющего счетного oJioKa 7. Первый и второй 5-4 входы схемы ИЛИ 17 соединены соответственно с прямым выходом первого фо мирователя t импульсов и прямым выходом двоичной ячейки старшего разряда реверсивного счетчика 18 корректирующего счетного блока 8. Выход второй схемы ИЛИ 17 подключен ко входу триггера 19 для установки его в единичное состояние, который входит в состав корректирующего счетного блока 8, Информационные выходы управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8, являющиеся прямыми выходами двоичных ячеек всех разрядов реверсивных счетчиков 14 и 18, подключены .ко входам многовходовой схемы 20 равнозначности. Прямые выходы триггеров 15 и 19 управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8 соединены соответственно с первым и вторым входами двухвходовой схемы 21 равнозначности. Генератор 22 импульсов соединен со счетным входом управляющего счетного блока 7, являющимся входом реверсивного счетчика 14, и первым входом двухвходовой схемы И 23. Второй вход последней соединен с прямым выходом дополнительного триггера 16, а выходсо счетным входом корректирующего счетного блока 8, являющимся входом реверсивного счетчика 18. Выходы многовходовой схемы 20 равнозначности, двухвходовой схемы 21 равнозначности и инверсный выход дополнительного триггера 16 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами трехвходовой схемы И 24. Выход последней подключен к эяектронно-механическому исполнительному органу 25, выполненному в виде последовательно соединенных одновибратора 26, усилителя 27 и электромагнитного клапана 28. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда угловая скорость вала постоянна, т.е. имеет место установившийся скоростной режим работы двигателя. Предположим, что при вращении вала 2 постоянный магнит 6 проходит вначале .вблизи катушки 3. Вследствие изменения магнитного потока, пронизывающего витки этой катушки, на ее зажимах появляется импульс напряжения, поступающий на первые пары входных зажимов управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8. При

этом на прямых выходах первых формирователей 9 и 10 импульсов появляются единичные импульсы различной длительности. Длительность выходного импульса первого формирователя 9 импульсов является заданием времени опережения впрыска топлива и определяет угол опережения впрыска, а длительность выходного импульса первого формирователя 10 импульсов значительно меньше и имеет величину, необходимую лишь для надежного воздействия на последующие элементы устройства. Указанные импульсы проходят соответственно через первую и вторую схемы ИЛИ 13 и 17 на входы триггеров 15 и 19 управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8, эти триггеры переходят в единичное состояние и переводят реверсивные счетчики 14 18 в режимы слежения. Одновременно с этим на инверсных выходам первых формирователей 9 и 10 импульсов, появляются нулевые сигналы, сбрасывающие соответственно реверсивные счетчики 14 и 18 в нулевое состояние. Кроме того, единичный выходной импульс первого формирователя 9 управляющего счетного блока 7, действуя на вход дополнительно триггера 16 для установки его в единичное состояние, переводит этот триггер в указанное состояние. В рассмотренном вьше промежутке времени триггеры 15 и 19 находятся ,в одинаковых состояниях, в которых также находятся и реверсивные счетчики 14 и 18, вследствие чего на выходах многовходовой схемы 20 равнозначности и двухвходовой схемы 21 равнозначности действуют единичны сигналы, поступающие соответственно на первый и второй входы трехвходово схемы И 24. Однако на выходе последней единичный импульс не появляется и впрыск топлива не происходит, так как на ее третьем входе действует нулевой сигнал с инверсного выхода .дополнительного триггера 16. После

окончания действия нулевых сигналов на инверсных выходах первых формирователей 9 и 10 импульсов происходит запись числа в реверсивные счетчики 14 и 18 соответственно управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8, так как на счетный вход управляницего счетного блока 7 импульсы поступают непосредственно с генерато-, ра 22 импульсов, а на счетный вход

корректирующего счетного блока 8 через открытую двухвходовую схему И 23. Запись числа в реверсивный счетчик 14 управляющего счетного блока 7 продолжается до момента прихода поршня в нижнюю мертвую точку, а в реверсивный счетчик 18 корректирующего счетного блока 8 - до тех пор, пока вал 2 не поворачивается на 90° с момента начала движения

0 поршня из верхней мертвой точки. Как только вал поворачивается на 90, магнит 6 проходит вблизи третьей катушки 5, на зажимах которой вследствие изменения пронизывающеsго ее витки магнитного потока появляется импульс напряжения, поступающий на вторую пару входных зажимов корректирующего счетного блока 8. При этом выходной единичный импульс вто0рого формирователя 12 Ю1пульсов устанавливает триггер 19 в нулевое состояние и переводит реверсивный счетчик 18 в режим вычитания. В этом счетчике происходит считывание

5 ранее записанной в него информации импульсами той же частоты следования. Управляняций счетный блок 7 продолжает работать в прежнем режиме, составляющие остальных элемен0тов устройства остаются без изменения . Когда поршень двигателя приходит в нижнюю мертвую точку, вал 2 поворачивается на пол-оборота и постоянный магнит 6 проходит вблизи

второй катушки 4, на зажимах которой появляется импульс напряжения, по тупакщий на вторую пару входных зажимов управляющего счетного блока 7. На выходе второго формирователя 11 импульсов управляющего счетного блока при этом возникает единичный импульс, устанавливающий дополнительный триггер 16 и триггер 15 управлякодего счетного блока 7 в нулевое состояние

5 и переводящий реверсивный счетчик

14 в режим вычитания. Начиная с этого момента, в указанном счетчике происходит считывание ранее записанной информации импульсами прежней частоты следования. Поступление импульсов

0 на счетный вход корректирующего счетного блока 8 прекращается, так как двухвходовая схема И 23 закрывается вследствие поступления на ее второй Вход нулевого сигнала. Поскольку

5 вал 2 вращается в данном случае равномерно, то время движения магнита 6 от первой катушки 3 до третьей катушки 5 равно времени движения его от третьей катушки до второй катушки 4 и время записи информации в реверсивный с-четчик 8 равно времени считывания . Вследствие этого в момент прихода поршня в нижнюю мертвую точку ячейки все разряды реверсивного счетчика 18 оказываются в нулевых состояниях и на информационных выходах корректирующего счетного блока 8 появляются нулевые сигналы, которые сохраняются в течение времени движения поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. При полном считывании ранее записанной в реверсивный счетчик 14 информации на всех информационных выходах управляющего счетного блока 7 появляются нулевые сигналы, а поскольку на информационных выходах корректирующего счетного блока 8 также действуют нулевые сигналы, то на выходе многовходовой схемы 20 равнозначности появляется единичный импульс. Так как триггеры 15, 19 и дополнительный триггер 16 находятся в этом случае в нулевых состояниях, то на втором и третьем входах трехвходовой схемы И 24 присутствуют единичные сигналы и импуль с выхода многовходовой схемы 20 равнозначности проходит на электронномеханический исполнительный орган 25 который производит впрыск топлива в цилиндр двигателя. Единичный импуль на выходе многовходовой схемы 20 рав нозначности и выходе трехвходовой сх мы И 24 заканчивается одновременно b приводом следующего (после полного считывания) импульса на счетный вход управляющего счетного блока 7. При равномерном вращении вала справедлив выражения йм соответственно время где tg и t движения поршня из верхней мертвой точки в нижнюю и обратн заданное и фактическое время опережения впрыска; время записи и считьшания в реверсивны счетчик 14, совпадаю щие в данном случае вследствие равенства частоты записии частоты считывания. Из последнего выражения следует, что фактический угол опережения впры 58 ска, равный произведению угловой скорости на фактическое время опережения впрыска (которое постоянно), тем больше (меньше), чем больше (меньше) угловая скорость. Таким образом, в установившемся скоростном режиме двигателя предлагаемое устройство управляет углом опережения впрыска так же, как и известное, поскольку корректирующий счетный блок не оказывает влияния на угол опережения впрыска. Рассмотрим случай, когда вал 2 двигателя вращается с ускорением. Предположат, что при вращении вала постоянный магнит 6 проходит вблизи первой катушки 3, что соответствует прохождению поршня через верхнюю мертвую точку. Возникающий при этом импульс напрялсения, попадая на первые пары входных зажимов управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8, приводит к-установке триггеров 15 и 19 в единичное состояние, сбросу в нулевое состояние реверсивных счетчиков 14 и 18 и-переводу последних в режим сложения. Запись информации в реверсивные счетчики 14 и 18 начинается после окончания нулевых сигналов на инверсных выходах первых формирователей 9 и 10 импульсов и продолжается до моментов поворота вала 2 соответственно на углы 90 и 180 относительно положения, соответствующего нахождению порщня в верхней мертвой точке. Когда угол поворота вала составляет 90°, постоянный магнит 6 проходит вблизи третьей катушки 5 и возIiикaшщий на ее зажимах импульс напряжения приводит к установке триггера 19 в нулевое состояние и переводу реверсивного счетчика 18 в режим вычитания. Далее происходит считывание ранее записанного в реверсивный счетчик 18 числа импульсами той же частоты, что и запись. В момент прихода поршня в цилиндре двигателя в нижнюю мертвую точку на вторую пару входных зажимов управляющего счетного блока 7 поступает . импульс , в результате чего триггер 15 и дополнительный триггер 16 устанавливаются в нулевые состояния, а реверсивный счетчик 14 переходит в режим вычитания.. Благодаря исчезновению единичного сигнала на прямом выходе дополнительного триггера 16 двухвходовая схема И 23 закрывается и поступление импульсов на счетный вход корректирующего счетного блока 8 прекращается. Поскольку вал 2 вращ ется с ускорением, время движенияпостоянногр магнита 6 от первой ка«тушки 3 до третьей катушки 5 больше времени движения этого магнита от третьей катушки до второй катушки 4 и число, записанное в реверсивный счетчик }8,- не успевает полностью сосчитаться. Вследствие этого в момент прихода поршня в нижнюю мертвую точку в указанном счетчике остается некоторое число, зависящее от ускоре ния,- чем больше (меньше) ускорение, тем больше (меньше) это число. Указанное число сохраняется в реверсив.ном счетчике 18 при движении пораня из нижней мертвой точки в верхнюю, в то время как в реверсивном счетчике 14 происходит считывание ранее записанной в него информации импульсами прежней частоты следования. На втором входе трехвходовой схемы И 24 при движении поршня из нижней мертво точки в верхнюю действует единый сиг нал, так как триггеры 15 и 19 находятся в одинаковых (нулевых) состояниях. На третьем входе трехвходовой схемы И 24 также действует едини ный сигнал с инверсного выхода допол нительного триггера 16. Однако на первом ее входе единичный сигнал появляется лишь тогда, когда на соот ветствующих входах многовходовой схе мы 20 равнозначности появляются одинаковые сигналы. Это происходит тогда, когда число в реверсивном счетчике 14 совпадает с числом, оставшим в реверсивном счетчике 18, т.е. когда сигналы на прямых выходах двоичных ячеек одинаковых разрядов указан ных счетчиков совпадают. При поступлении следующего импульса на счетный вход управляющего счетного блока 7 единичный сигнал на выходе многовходовой схемы 20 равнозначности исчезает, так как число в реверсивном счетчике 14 изменяется и уже не совпадает с числом в реверсивном счетчи ке 18. Появившийся на первом входе трехвходовой схемы И 24 единичный ... импульс проходит на электронно-механический исполнительный орган 25, осуществляющий впрыск топлива в цилиндр двигателя. В рассматриваемом случае формирование начала впрыска происходит не в момент появления нулевых сигналов; на всех информационных выходах управ ляющего счетного блока 7, как это Имеет место в установившемся скоростном режиме, а раньше на величину промежутка времени, необходимого для считывания оставшегося в реверсивном счетчике 18 числа. Чем больше (меньше) ускорение вала 2, тем большее (меньшее) число остается в реверсивном счетчике 18 и тем на на больший (меньший) отрезок времени раньше (по сравнению с установившимся режимом) происходит впрыск топлива. Время опережения в предлагаемом устройстве, равное промежутку времени от момента начала впрыска до момента прихода поршня и верхнюю мертвую точку, уменьшается в меньшей степени, чем в известном, что и обеспечивает коррекцию угла опережения впрыска при ускорении вала двигателя. Рассмотрим случай, когда вал 2 двигателя вращается с замедлением. Предположим, что при вращении вала постоянный магнит 6 проходит вблизи первой катушки 3, что соответствует прохождению поршня через верхннж) мертвую точку. Возникающий при этом импульс напряжения, попадая на первые пары входных зажимов управляющего и корректируняцего счетных блоков 7 и 8, приводит к установке триггеров 15 и 19 в единичное состояние, сбросу реверсивных счетчиков 14 и 18 в нулевое состояние и переводу этих счетчиков в режим сложения. Запись числа в реверсивный счетчик 14 осуществляется импульсами генератора 22 импульсов, а в реверсивный счетчик IВ - выходными импульсами двухвходовой схемы И 23, причем запись числа в реверсивный счетчик I4 начинается после окончания нулевого сигнала на инверсном выходе первого формирователя 9 импульсов и длится до момента прихода поршня в нижнюю мертвую точку, а запись числа в реверсивный счетчик 18 начинается после окончания нулевого сигнала на инверсном выходе первого формирователя Ю и продолжается до момента поворота вала 2 на угол 9(/ . Когда вал поворачивается на указанный угол, магнит 6 проходит вблизи третьей катушки 5 и возникающий на ее зажимах импульс напряжения приво цит к установке триггеа 19 в нулевое состояние и переводу реверсивного-счетчика 18 в режим вычи тания. Далее происходит считывание ранее записанной в реверсивный счетик 18 информации импульсами той же частоты, что и запись. Поскольку вал.

2 вращается с замедлением, время движения постоянного магнита 6 между первой катушкой 3 и третьей катушкой 5 меньше времени его движения между третьей катушкой и второй катушкой 4 и полное считывание информации в реверсивном счетчике 18 происходит еще до прихода поршня в нижнюю мертвую точку. Когда указанный счетчик оказывается в нулевом состоянии, двухвходовая схема И 23 остается открытой и поступивший с ее выхода на вход этого счетчика импульс приводит к его переполнению и появлению на всех информационных выходах корректирующего счетного блока 8 единичных сигналов, Единичный сигнал с прямого выхода двоичной ячейки старшего разряда реверсивного счетчика 18 проходит через вторую схему ИЛИ 17 на вход триггера 19 для установки его в единичное состояние. При этом последний переходит в единичное состояние и переводит реверсивный счетчик 18 в режим сложения, в котором начинается второй цикл записи числа. В момент прихода поршня двигателя в нижнюю мертвую точку на BTOpiVio пару входных зажимов управляющего счетного блока 7 поступает импульс, в результате чего триггер 15 и дополнительный триггер 16 устанавливаются в нулевое состояние, двухвходовая схема И 23 закрывается, запрещая дальнейшее поступление импУльсов на счетный вход корректирутащего счетного блока 8, и реверсивньш счетчик 14 переходит в режим вычитания. В результате этого при.двшкении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю в реверсивном счетчике 14 происходит считывание ранее записанной информации, а в реверсивном счетчике 18 число остается без изменения. В начальный период указанного движения на выходе двухвходовой схемы 2 равнозначности действует нулевой сигнал, так как триггеры 15 и 19 находятся в равных состояниях, на выходе многовходовой схемы 20 равнозначности также действует нулевой сигнал, поскольку числа в реверсивных счетчиках 4 и 8 различны. Когда в процессе считывания число в реверсивном счетчике 14 становится равным числу, оставшемуся в реверсивном счетчике 18, на выходе многовходовой схемы 20 равнозначности появляется единичный сигнал, исчезающий с приходом следующего импульса на счетный вход управляющего счетного блока. Однако единичный импульс на выходе трехвходовой схемы И 24 не появляется ввиду

присутствия на ее первом входе нулевого сигнала. При полном считывании числа в реверсивном счетчике 14 на всех информационных выходах управляющего счетного блока 7 появляются

нулевые сигналы, а при поступлении следующего импульса на счетньй вход указанного блока на всех информационных выходах его появляются единичные сигналы. Единичный сигнал с прямого

5 выхода ячейки старшего разряда реверсивного счетчика 14 проходит через первую схему ИЛИ 13 на вход триггера 15 для установки его в единичное состояние. Этот триггер переходит

Q в единичное состояние и переводит реверсивный счетчик 14 в режим сложения. При этом на выходе двухвходовой схемы 21 равнозначности появляется единичный сигнал, поступакидий на

5 второй вход трехвходовой схемы И 24. На третьем входе указанной схемы действует единичный сигнал с инверсного выхода дополнительного триггера 16. Начиная с этого момента, в реверсивный счетчик 14 происходит запись числа. Когда это число становится равным числу в реверсивном счетчике 18, на соответствующих информационных выходах управляющего и корректирующего счетных блоков 7 и 8 оказьшаштся одинаковые сигналы и на выходе многовходовой схемы 20 равнозначности появляется единичньш сигнал, исчезающий с приходом следую-: щего импульса на счетный вход управляющего счетного блока 7. Выходной импульс указанной схемы равнозначности проходит через открытую трехвходовую схему И 24 на электронномеханический исполнительный орган

5 25, формируя начало впрыска топлива, продолжительность которого определяется длительностью выходного импульса однОвибратора 26. В рассматриваемом случае формирование впрыска

0 происходит не в момент появления нулевых сигналов на всех информационных выходах управляющего счетного блока 7, как это имеет место в установившемся скоростном режиме, а позже на величину промежутка времени, необходимого для записи числа в реверсивный счетчик 14 при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Этот промежуток времени совпадает с промежутком , необходимым для зап си числа в реверсивный счетчик 18 в втором цикле сложения. Чем больше (меньше) замедление вала 2, тем большее (меньшее) число успевает записаться в реверсивный счетчик 18 во втором цикле сложения и тем на больший (меньший) отрезок времени позже (по сравнению с установившимся режимом) происходит впрыск топлива. В ре зультате этого фактическое время опе режения впрыска, в предлагаемом устройстве, равное промежутку времени от момента начала его до момента при хода поршня в верхнюю мертвую точку увеличивается в меньшей степени, чем в известном, что и обеспечивает коррекцию угла опережения впрыска при замедлении вала двигателя. Таким образом, предлагаемое устро ство по сравнению с известным за счет корректировки фактического времени опережения впрыска обеспечивает коррекцию угла опережения впрыска, причем это происходит в пределах того же оборота, вала, в котором имеет место ускорение или замедление . Формула изобретения Устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик угловой скорости, первый и второй счетные блокй трехвходовую схему И,исполнительный орган, триггер и генератор импульсов, причем каждый счетный блок выполнен в виде первого и второго формирователей, связанных с триггером блока и реверсивным счетчиком, датчик скорости выполен в виде двух катушек, установлен514ных у вала с постоянным магнитом, при этом первая катушка связана с первыми формирователями счетных блоков, и вторая - с первым блоком через второй формирователь, связанный через триггер с трехвходовой схемой И, соединенной с исполнительным органом, генератор импульсов включен на счетном входе счетчика первого блока, прямые выходы реверсивных счетчиков имеют связь со входом трехвходовой схемы И, отличающееся тем, что, с целью коррекции угла опережения впрыска в переходных режимах, в устройство дополнительно введены первая и вторая схемы ИЛИ, двухвходовая и многовходовая схемы равнозначности и двухвходовая схема И, датчик скорости выполнен с дополнительной третьей катушкой связанной со вторым формирователем второго счетного блока, один вход каждой из .схем ИШ связан с прямым выходом первого формирователя, другой вход с прямым выходом ячейки старшего разряда счетчика, а выход - с единичным входом триггера блока, многовходовая схема равнозначности включена в связь между счетчиками и трехвходовой схемой И, двухвходовая схема равнозначности включена входами на прямых выходах триггеров счетных блоков, а выходом - на входе трехвходовой схемы И, а двухвходовая схема И включена входами между прямым выходом триггера и выходом гене ратора импульсов, а выходом подключена к счетному входу счетчика втор, го счетного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 2707197/25-06, кл.Р 02 М 39/00 1978.