Система управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02B3/02 

(5) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ-ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к системе топливоподачи в двигатели внутреинего сгорания с элементами электронного или электромагнитного управления. Известны системы управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие, по меньшей мере, одну электромагнитную форсунку, широтно-импульсный модуляторf датчики абсолютного давления в впускном tpy6o проводе, температуры, частоты вращения и запускающих импульсов, сумматор, функциональный преобразоаатель уровня напряжений, преобразователь частота - напряжение, причем электромагнитная форсунка подключена к выходу модулятора, к первому входу которого через сумматор подключен функциональный преобразователь, к второму входу - датчик давления, к третьему датчик температуры, а к запускающему -.датчик запускающих импульсов, пр этом к инвертирующему входу функционального преобразователя через преобразователь частота-напряжение подключен датчик частоты вращенияD3. Недостатками данной системы являются сравнительно неудовлетворительная экономичность двигателя и токсичность отработавших газов вследствие того, что дозировка топлива данной системой обеспечивается не с достаточной точностью, так как в известной системе не достигается оп-тимальной коррекции скоростных и нагрузочных режимов двигателя, а .сама система имеет сравнительно сложную конструкцию. Цель изобретения - повышение экономичности двигателя и снижение токсичности отработавших газов путем повышения-точности дозирования топлива. Указанная цель достигается тем, что в систему дополнительно включен дискриминатор уровня напряжения, соединенный входом с датчиком давления, а выходом с неинвертирующим входом функционального преобразователя. кроме того, дискриминатор состоит из резисторов и пороговых элементов на опорных диодах с разными порогами отпирания, входы которых служат связями с датчиками давления, а аноды через резисторы соединены с выходами дискриминатора. При этом датчик запускающих импульсов выполнен в виде трансформатора тока, размещенного на высоковольтном проводе свечи зажигания. На фиг, показано блок-схему сис темы-, на фиг. 2 - принципиальная одектрическая схема, начало-, на фиг. 3 то же, продолжение на фиг. - графическое изображение напряжения в зависимости от частоты вращения вала двигателя , на фиг.5 графическое изображение изменения напряжения, в зависимости от оборото вала двигателя и давления, с включением дискриминатора уровня. Система содержит по меньшей мере одну электромагнитную форсун су 1, подключенную к широтно импульсному модулятору 2, датчик 3 частоты вращения вала двигателя, соединенный с инвертирующими входами функционал ных преобразователей уровня напря жения, выходы которых подключены к сумматору 5j соединенному с первым входом широтно-импульсного модулятора 2, датчик 6 абсолютного давления во впускном трубопроводе двигат ля,- подключенный к второму входу широтно-импульсного модулятора 2, и датчик 7 заЛускающих импульсов, сое ненный с запускающим входом упомянутого модулятора. Дисриминатор 8 уровня напряжения своим входом подключен к датчику 6 абсолютного давления, а выходами к неинвертирующим входам функционал ных преобразователей 4 уровня напря жения. Система имеет датчик 9 температуры двигателя.Датчик 3 установлен перед маховиком 10 вала двигателя и связан с преобразователем i1 частота - напряжение. Система имеет генератор 12 питания датчика абсолютного давления. Дискриминатор уровня состоит из пороговых элементов 13 15 на опорных диодах с разными порогами отпирания. Катоды пороговых элементов подключены к выходу датчика 6 .абсолютного давления через детектор 16, Аноды порого вых элементов соединены через резис торы 17-19 с выходами соответствующ 9 . 4 функциональных преобразователей k уровня напряжения. Датчик 7 запускающих импульсов выполнен в виде трансформатора тока, размещенного на высоковольтном проводе свечи зажигания. Детектор 16 включает операционный усилитель 20 с резистором 21, диодом 22 обратной связи и фильтрующим конденсатором 23 на выходе. Дискриминатор 8 уровня напряжения включает пороговые элементы 13-15 и резисторы 17-19. Дискриминатор 8 соединен с преобразователями уровня напряжения через резисторы 17-19. Выход преобразователя 11 частотанапряжение подключен к входу преобразователя k уровня напряжения. Каждый преобразователь t включает операционный усилитель 2, диоды 25 и 2б обратной связи и резистор 27 обратнойсвязи, в последнюю включены последовательно соединенные опорный диод 28 и резистор 29. Сумматор 5 содержит операционный усилитель 30, резисторы 31 обратной связи и 32 смещения. Сумматор соединен с выходами двух преобразователей через резисторы 33 и 3. Выход одного из преобразователей соединен с неинвертирующим входом сумматора через суммирующий резистор 35. Система имеет резистивные делители , через которые преобразователи уровня k соединены с преобразователем 11 частота-напряжение и дискриминатором 8 уровня напряжения. Широтно-импульснь1й модулятор 2 включает соединенные между собой входной конденсатор 3, резистор 4 смещения, усилитель 45 на транзисторе, резистор 46 нагрузки. Выход транзистора 45 включен на нулевой вход триггера 47. Нулевой вход триггера 47 подключен к усилителю 48 мощности. Единичный выход триггера 47 подключен к входу транзистора 49. Резисторы 50 и 51 включены в эмиттерную цепь транзистора 49. Выход транзистора 49 соединен с базой транзистора 52, в которую включен резистор 53 смещения, а в коллекторную цепь включен хронирующий конденсатор 54. Датчик 9 температуры включен в цепь делителя из резисторов 55 и 5б, в точке соединения между которыми включен выход сумматора 5. Резисторы 55 и 56 являютсяг нагрузкой транзистора 57, выход 5 которого через резистор 58 включен на иеинвертирующий вход операционного усилителя 59 с резистором 60 в об ратной связи. Кроме того, выход транзистора 57 подключен к зыходу тр зистора 52 и хронирующему конденсатору 5. Датчик 6 абсолютного давления через детектор 16 подключен к неинверт рующему входу операционного усилителя 59, выход которого через резистор 61 подключен к эмиттеру транзистора б2, выход которого - к единично му входу триггера kj Выход усилите.ля 8 мощности нагружен электромагнитными форсунками 1. Датчик 7 запус кающих импульсов подключен ко входу даиротно-импульсных модуляторов 2 через входные конденсаторы. Кроме того устройство содержит делители 63 и 6 Работает устройство следующим образом. С выхода магнитоэлектрического да чика 3, расположенного вблизи венца маховика 10, импульсы частоты вращения поступают на вход преобразователя частота-напряжение 11, где сигналы прямоугольной формы преобразуются в напряжение пропорциональное частоте вращения коленвала двигателя С выхода преобразователя 11 напряжение подается на инвертирующие входы усилителей преобразователей уровня k через резисторы 36, 38 Этим иапряиением производится отпирание преобразователей уровня k ,(фиг.2), где формируется ломаная кривая напряжения от частоты вращения коленвала двигателя с точками изломов Lkj -и,,, (фиг.). Для получения отрицательного наклона аппроксимирующих отрезков Usj р. DVJ/напряжение с выхода одного из преобразователей уровня k поступает к неинвертирующему входу суммирующего усилителя 30 Сфиг.2). Таким образом,из линейно-возрастающего напряжения частоты вращения коленвала формируется необхрдимая, заданная заранее ломаная характеристика. При работе устройства индуктивный датчик 6 давления записывают синусоидальным сигналом от генератора 12, а сигнал преобразуют в детекторе 16, с выхода которого напряжение, пропорциональное абсолютному давлению во всасывающем патрубке системы питания двигателя. 9 поступает на вход широтно-импульсного модулятора 2. В модуляторе производится операция умножения. Кроме того, напряжение с датчика 6 давления поступает на три цепи дискриминатора В уровня. Моменты появления управляющих сигналов на выходах дискриминатора 8 обусловлены выбором напряжений опорных диодов 1+,13 и 15 и величиной выходного напря :(ения с датчика дав- ления, а крутизна характеристики по каждому выходу - резисторами Т8, 19 и 17.. Поочередное включение опорных диодов с различными порогами отпирания (в частном случае с одинаковыми порогами отпирания) сдвигает точки излома ломаной кривой характеристики напряжения, начальные значения которых заданы делителями 37, 63, «12, 39, 0 и 6. Одновременно производится умножение . напряжения с датчика давления непосредственно на вход широтно-импульсного модулятора 2 Синхронизирующие импульсы длязапуска широтно-импульсного модулятора 2, который работает в ждущем , подают, с датчика 7 запускающих импульсов, выполненного по схеме трансформатора тока, через обмотки которого пропущены свечные провода. В исходном состоянии при напряжениях, поданных с выхода сумматора 5 и датчика 6 давления, триггер 7 широтно-импульсного модулятора находится в нулевом состоянии. При подаче запускающего импульса с датчика 7 через входной конденсатор 43, он усиливается транзистором 15 и переключает триггер (7 в единичное состояние. Напряжение единичного уровня триггера kj с его выхода поступает на вход усилителя мощности tS и находится в таком состоянии период времени, соответствующим заряду хронирующего .конденсатора З, время заряда которого зависит от напряжений с выхода сумматора 5, датчика 6 давления, датчика 9 температуры и дискриминатора 8 уровня. После разряда конденсатора 5 триггер 7 возвращается в исходное состояние и истечение топлива из форсунки 1 прекращается. Система обеспечивает коррекцию длительности импульса от частоты зраЩения вала ДВС. Ломаная напряжения

от частоты вращения валадвигателя записывается соотношением

« , ,

.

isf,... 6 о первая точка и., излома кусочно-линейной аппроксимации. U U. UyJ- амплитуда выходного напряжения второй точки из лома первого преобразователя уровня, с координатой Uxfj и уголом накло на отрезка S .. .-hi- xysJu.-u,напряжения третьей - амплитуда углом наклона ки излома tgcifj и т.д. и, резка S(2 .., 6, а значения где задают при программировании. Выходное напряжение с учетом сдвига характеристики коррекции частоты вращения можно записать сле1дую1цим образом Osj. ( соответствующие 0.; , -i-4(P)-, ,.-bгде Ч(Р) - сдвиг кусочно-ломаной кр вой по оси УХ, Ч(Р} - одинаково для всех точек На фиг. ч изображены кусочно-ломаная кривая 1 без сдвига по оси У и кривые 2-Ц с одинаковым сдвигом трех точек по оси Ux, при различных фиксированных значениях давления 0. По оси ординат драбо (фиг.5) отложено напряжение U(n,p), получаемое с выхода функционального преобразователя, являющееся функцией частоты вращения п и давления PfpaSc. Если точки DX сдвигают на разную величину (Р) tp.(p) то формула принимает вид: .-СР).. Ломаная в процессе такого сдвига деформируется,с11 const (об1ций случай). Кроме того, в общем случае будет иметь сдвиг кусочно-ломаной кривой при Ч(Р) О, что обеспечит оптимал ную коррекцию длительности импульса поступающего на открытие форсунок в зависимости от режимных параметров двигателя. Таким образом, применение

изобретения повышает точность дозирования топлива и снижает токсичность отработавших газов. Формула изобретения 1.Система управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая, по меньшей мере, одну электромагнитную форсунку, широтно-импульсный модулятор, датчики абсолютного давления в впускном трубопроводе, температуры, частоты вращения и запускающих импульсов, сумматор, функциональный преобразователь, уровня напряжений и преобразователь частота-напряжение, причем электромагнитная форсунка подключена к выходу модулятора, к первому входу которого через сумматор подключен функциональный преобразователь, к второму входу датчик давления, к третьему датчик температуры, а к запускающему датчик запускающих импульсов, при этом к инвертирующему входу функционального преобразователя через преобразователь частотанапряжение подключен датчик частоты вращения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности двигателя, путем увеличения точности дозирования подачи топлива, в систему дополнительно включен .дискриминатор уровня напряжения, соединенный входом с датчиком давления, а выходом с неинвертирующим входом функционального преобразователя. 2.Система поп.1,отличающ а я с я тем, что дискриминатор состоит из резисторов и пороговых элементов на опорных диодах с разными порогами отпирания, входы которых служат связями с датчиком давления, а аноды черей резисторы соединены с выходами дискриминатора, 3.Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что датчик запуекаюи4их импульсов выполнен в виде трансформатора тока, размещенного на высоковольтном проводе свечи заи(игания. Источники информацииJ принятые вО внимание при экспертизе 1. Патент США № 11б1б9, кл. 12332, 1978.

0 Ci u й

«NJ

СЧ1

М

CV4

«

I Ь

I 4 I -f

7 ч7

rO

:& 6I -h

r/v

4S

a