Блок управления экономайзером холостого хода двигателя внутреннего сгорания

 

Назначение: область машиностроения, в частности электронные устройства, повышающие эксплуатационные характеристики двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные формирователь импульсов зажигания, дифференцирующую цепочку, пороговое устройство и элемент задержки импульсов. Кварцевый генератор соединен с входом счетчика. Его выходы связаны с входами двух схем И. Выходы этих схем подключены к S-входам двух триггеров, а их R-входы соединены с выходом элемента задержки импульсов. Прямой выход первого триггера и инверсный второго связаны с установочными входами порогового устройства. Эти импульсы поступают также на вход сброса счетчика. Третий триггер управляет исполнительным устройством отключения подачи топлива, которое блокируется датчиком отпускания педали газа. 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 M 3/045

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

О

1 0с, Ю

Ф.

1 ! () (21) 4873805/06 (22) 16.10.90 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (76) В.И.Шамис (56) Банников В. Замена блоков управления экономайэером, Радио, 1989, N - 8, с. 30-32.

Банников В„Янковский А. Экономайзер для автомобильного двигателя, Радио, 1982, ¹ 11, с. 28, 27, Замогильный, С. Электронный блок управления экономайзером. Радио, 1985, N. 7, с. 29-31. (54) БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ЭКОНОМАЙЗЕРОМ ХОЛОСТОГО ХОДА ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Назначение: область машиностроения, в частности электронные устройства, повышающие эксплуатационные характеристики

Изобретение относится к электронным устройствам, автоматизирующим управление системой питания двигателей внутреннего сгорания для улучшения их эксплуатационных характеристик.

В двигателях современных автомобилей применяются экономайзеры холостого хода, которые отключают подачу топлива s режиме торможения двигателя, что повышает экономичность. При отпускании педали газа подача топлива прекращается до тех пор, пока обороты не упадут ниже некоторого заранее заданного уровня, после чего подача топлива возобновляется. Блоки управления экономайзером выпускаются промышленностью в нескольких модификациях, имеющих одинаковую логику работы и. различающихся порогами срабатывания и

„„. Ы„„1790694 А3 двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные формирователь импульсов зажигания, дифференцирующую цепочку, пороговое устройство и элемент задержки импульсов. Кварцевый генератор соединен с входом счетчика. Его выходы связаны с входами двух схем И. Выходы этих схем подключены к S-входам двух триггеров, а их R-входы -оединены с выходом элемента задержки импульсов. Прямой выход первого триггера и инверсный второго связаны с установочными входами порогового устройства. Эти импульсы поступают также на вход сброса счетчика. Третий триггер управляет исполнительным устройством отключения подачи топлива, которое блокируется датчиком отпускания педали газа.

3 ил. элементной базой, Известны также технические решения, несколько улучшающие характеристики таких блоков. Например, известен блок, содержащий последовательно включенные формирсзатель импульсов зажигания, дифференцирующую цепочку, пороговое устройство,- триггер и исполнительное устройство отключения подачи топлива. С последним связан также датчик отпускания педали газа, который исключает прекращение подачи топлива при нажатой педали. Формирователь импульсов зажигания служит для создания однократных импульсов с требуемыми уровнями напряжения при каждом размыкании контактов прерывателя-распределителя системы зажигания двигателя, который используется в качестве датчика скорости

1790694

50

55 вращения коленчатого вала, Дифференцирующая цепочка и пороговое устройство, будучи включены последовательно, выполняют функцию источника импульсов фиксированной длительности, Триггер служит элементом сравнения текущего периода вращения коленвала значением, при котором исполнительное устройство вновь включает подачу топлива. Повторное отключение происходит после очередного нажатия и отпускания педали газа.

К недостаткам устройств такого типа прежде всего относится невозможность использования блока для регулировки в автоматическом режиме средней скорости вращения коленвала на свободном холостом ходу. Прогрев двигателя, особенно зимой и при частых выключениях, характерных для эксплуатации автомашины в городских условиях, производится путем закрытия воздушной заслонки, При этом расходуется излишнее топливо, загрязняется атмосфера и от водителя требуется постоянное слежение за положением заслонки.

Наличие электронного блока управления экономайзером в принципе позволяет автоматизировать и оптимизировать этот процесс за счет установки несколько повышенной подачи рабочей смеси карбюратором, но с периодическим полным отключением ее при превышении двигателем заданных максимальных оборотов холостого хода и возобновлением — после снижения ниже минимальных. В этом случае после небольшого первоначального прогрева двигателя воздушная заслонка выключается и далее средние обороты холостого хода поддер>киваются за счет изменения скважности импульсов управления исполнительным устройством отключения подачи топлива.

Для реализации такого режима блок должен иметь приведенную выше гистерезисную регулировочную характеристику.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа электронный блок управления экономайзером. Для обеспечения гистерезисной характеристики в этот блок дополнительно введены второй резистор в дифференцирующей цепочке и электронный ключ, управляемый триггером и замыкающий резистор, что из- меняет постоянную времени и длительность импульса, с которым сравнивается период вращения вала двигателя, Однако известному устройству, как и аналогам, присущи следующие недостатки.

Заданные значения скорости вращения коленвала, при которых происходят включения и отключения подачи топлива, 5

40 определяются емкостью конденсатора и сопротивлением резисторов дифференцирующей цепочки, а также уровнем срабатывания порогового устройства. Учитывая широкий диапазон температур в моторном отсеке автомобиля, например зимой, после длительной стоянки — минус

30...40 С, а после прогрева двигателя — до

+40...60 С, летом до +100 С, практически невозможно избежать значительной нестабильности порогов срабатывания исполнительного устройства за счет температурных нестабильностей емкости конденсатора и уровня срабатывания порогового устройства, причем последнее зависит также от колебаний напряжения питания и уровня помех в бортсети автомобиля. Кроме того, технологический разброс начальных емкостей конденсаторов заставляет использовать в дифференцирующей цепочке подстроечные переменные резисторы, имеющие низкую стабильность в условиях вибраций и воздействия паров нефтепродуктов, или использовать подборные постоянные резисторы, что нетехнологично при массовом производстве и затрудняет подстройку в процессе эксплуатации, часто необходимую ввиду старения рассмотренных выше элементов. Невозможность получения высокой температурной и временной стабильности порогов срабатывания вынуждает устанавливать при заводской регулировке примерно вдвое завышенное по отношению к оборотам холостого хода значение скорости вращения коленвала, при которой возобновляется подача топлива, что не позволяет полностью реализовать возможную зкономию топлива в режиме принудительного холостого хода и не дает возможности использовать систему для автоматического поддержания оптимальной средней скорости вращения коленвала на свободном холостом ходу за счет периодического включения и отключения подачи топлива в экономайзер с регулируемой скважностью.

Цель изобретения — повышение экономичности путем обеспечения автоматического поддержания средней скорости вращения коленчатого вала в режиме свободного холостого хода.

Поставленная цель достигается тем, что в блок управления экономайзером холостого хода двигателя внутреннего сгорания, содержащий последовательно включенные формирователь импульсов зажигания, дифференцирующую цепочку и пороговое устройство, а также исполнительное устройство отключения подачи топлива и связанные с ним датчик отпускания педали

1790694 газа и триггер, дополнительно введены кварцевый генератор, счетчик, две схемы И, второй и третий триггеры, два цифровых ключа и элемент задержки импульсов. Кварцевый генератор связан со счетным входом счетчика. Выходы счетчика соединены с входами схем И, выходы которых в свою очередь подключены к S-входам второго и третьего триггеров. Прямой выход второго и инверсный третьего триггеров связаны с .установочными входами первого триггера через цифровые ключи, Выход порогового устройства соединен с входом сброса счетчика и управляющими входами ключей непосредственно, а с R — входами второго и третьего триггеров — через элемент задержки, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 — регулировочная характеристика; на фиг, 3 — пример схемной реализации, Рассмотрим блок-схему устройства, представленную на фиг. 1, Вход формирователя импульсов 1 связан с прерывателемраспределителем системы зажигания двигателя. Выход формирователя импульсов 1 связан с прерывателем-распределителем системы зажигания двигателя. Выход формирователя связан через дифференцирующую цепочку 2 и пороговое устройство

3 с входом сброса счетчика 4 и управляющими входами цифровых ключей 5 и б, а также через включенный последовательно элемент задержки 7 — с R-входами второго 8 и третьего 9 триггеров. Выход кварцевого генератора 10 подключен к счетному входу счетчика 4. Выходы счетчика связаны с входами первой 11 и второй 12 схем И, выходы которых, в свою очередь соединены с S-входами триггеров 8 и 9 соответственно. Прямой выход триггера 8 связан через первый цифровой ключ 5 с S-входом первого триггера 13. Инверсный выход третьего триггера 9 связан с S-входом триггера 13 через второй цифровой ключ 6. Выход триггера 13 соединен с исполнительным устройством отключения подачи топлива 14, которое связано также с датчиком отпускания педали газа 15.

Устройство функционирует следующим образом. С выхода кварцевого генератора

10 на вход счетчика 4 непрерывно поступают импульсы, следующие с частотой, во много раз большей, чем частота вращения коленчатого вала двигателя. Импульсы от прерывателя- распределителя поступают на вход формирователя 1, на выходе которого присутствуют соответствующие моментам размыкания контактов одиночные импульсы, имеющие уровни напряжения, согласо5

55 ванные с типом используемого счетчика. На выходе порогового устройства 3 формируются короткие по сравнении с периодом следования импульсов кварцевого генератора импульсы, сбрасывающие в нулевое состояние счетчик 4 через каждый период, равный периоду (или кратный периоду) вращения коленвала двигателя. Количество импульсов, подсчитанное счетчиком 4 за этот период, обратно пропорционально скорости вращения вала. Схемы И 11 и 12 подключены к тем разрядам счетчика и имеюттакое число входов каждый, чтобы на их выходах формировался уровень логической единицы в те моменты счета, когда выходной код счетчика достигает пороговых значений частоты вращения коленчатого вала, при которых необходимо отключить (схема И поз. 12) или включить (схема И поз. 11) подачу топлива. Если в процессе счета такие моменты достигаются, один или оба, эти события запоминаются до момента окончания цикла счета триггерами 8 и 9. В указанный момент кратковременно отпираются ключи 5 и 6 и логические сигналы с выходов триггеров 8 и

9 воздействуют на установочные входы триггера 13, после чего сигнал, поступающий с элемента задержки 7, переводит триггеры 8 и 9 в нулевое состояние. Если педаль газа отпущена при выключенной передаче, подача топлива в экономайзер холостого хода продолжается до тех пор, пока двигатель не наберет обороты п2 (разумеется, регулировочный винт на карбюраторе должен быть установлен в положение, позволяющее этого достичь), Если двигатель не прогрет, для этого может потребоваться некоторое время, обычно несколько минут. Затем подача топлива прекращается до тех пор, пока обороты не упадут до значения п1. Далее средние обороты холостого хода автоматически поддерживаются периодическим открыванием клапана подачи топлива. Если педаль газа отпущена во время движения с включенной передачей (торможение двигателем), подача топлива прекращается до тех пор, пока не будет вновь нажата педаль газа или обороты не упадут до п1, например, выжато сцепление, При нажатии на педаль газа датчик 15 включает подачу топлива независимо от состояния узлов блока.

На фиг. 3 показан пример схемной реализации предлагаемого устройства. Формирователь импульсов выполнен на элементах

Вз, R4, Rs, Сз, С4, VD<, 014. Он приводит амплитуду импульсов, поступающих на входную клемму от прерывателя-распределителя к рабочим уровням микросхем, Дифференцирующая цепочка состоит из элементов С5, R6. Пороговый элемент, в ка1790694 честве которого использован логический инвертор D>g, формирует импульс необходиМоА длительности. Аналогичная цепь С6, R7 и 0>о выполняет роль элемента задержки, поскольку формирует свой импульс по заднему фронту входного. Кварцевый генератор выполнен на инверторах D1 и D2, Импульсы с его выхода. следующие с частотой 327б8 Гц, поступают на вход десятиразрядного двоичного счетчика Оз, Выходы счетчика соединены с входами двух схем

И-НЕ, D4 и 05. На выходе 05 формируется низкий уровень напряжения, если число импульсов проходит заданное минимальное значение (обороты превышают A2). Аналогично элемент 04 подключен к таким выходам счетчика, чтобы выделять прохождение максимального значения числа импульсов (обороты ниже n<), Под минимальными и максимальными подразумеваются заданФормула изобретения

Блок управления экономайзером холостого хода двигателя внутреннего сгорания, содержащий последовательно включенные формирователь импульсов зажигания, дифференцирующую цепочку и пороговое устройство, исполнительное устройство отключения подачи топлива и связанные с ним датчик отпускания подачи газа и триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем обеспечения автоматического поддержания средней скорости вращения коленчатого вала в режиме свободного холостого хода, блок управления снабжен кварцевым генератором, счетчиком, двумя схемами И, вторым и ные значения, реальные значения могут лежать в значительно более широком диапазоне. Роль цифровых ключей выполняют элементы 01о и 011. При подаче на их общий

5 вход импульса положительной полярности с выхода элемента 01в логические сигналы с прямого выхода триггера Ое, 07 и с инверсного выхода триггера Оа, Dg воздействуют на установочные входы триггера 0 2, 01з.

10 Вслед за этим импульс, поступающий с элемента задержки, переводит в нулевые состояния счетчик Оз, триггеры 06, D7 и Ов, Dg.

Исполнительное устройство отключения подачи топлива представляет собой транзи15 сторный ключ Л1, в коллекторную цепь которого включен электромагнитный клапан

К1. Датчик отпускания педали газа — микровыключатель SB> — блокирует клапан во включенном состоянии, если педаль нажа20 та. третьим триггером, двумя цифровыми ключами и элементом задержки импульсов, причем кварцевый генератор связан со счетным входом счетчика, а его выходы соединены с входами схем И, причем выходы последних подключены к S-входам второго и третьего триггеров, а прямой выход второго триггера и инверсный выход третьего триггера связаны с установочными входами первого триггера через цифровые ключи, причем выход порогового устройства соединен с входом сброса счетчика и управляющими входами ключей непосредственно, а с R-входами второго и третьего триггеров — через элемент задержки.

1790694

Ркл и Юр

Отрасль Зуащенця иолен3ала й/Г2

Puz.5

Редактор

Заказ 371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Ь ф ф

Ъ Ome. ф

Составитель В. Шамис

Техред М,Моргентал Корректор А. Козориз