Устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: системы питания двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: более экономичный режим работы двигателя как на стационарных участках движения, так и при разгоне автомобиля достигается за счет того, что в устройстве управления подачей топлива в ДВС блок управления дополнительно снабжен последовательно соединенными фильтром 3, делителем 4 частоты, преобразователем 5 частоты в напряжение, генератором 11 нелинейного напряжения, сумматором 13 напряжений, преобразователем 14 напряжения в длительность импульса, а также датчиками 8, 9 и 12 постоянного, переменного и нелинейного напряжений. Блок управления связан с датчиками 1 и 7 моментов зажигания и углового положения дроссельной заслонки. Выход преобразователя 14 напряжения в длительность импульсов через усилитель 15 выходного сигнала подключен к обмотке электромагнитной форсунки 16. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в системах питания ДВС с впрыском топлива.

Известно устройство управления подачей топлива в ДВС [1], содержащее последовательно соединенные датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок управления, выходной усилитель-формирователь и преобразователь, своим выходом связанный с управляемой форсункой. Данное устройство обеспечивает дозирование топлива в зависимости от режима работы двигателя, однако точность этого дозирования недостаточна для устройства, не имеющего обратной связи между текущим режимом работы двигателя и положением дроссельной заслонки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления подачей топлива в ДВС [2], содержащее датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчик углового положения дроссельной заслонки, выполненной в виде потенциометра, подвижный контакт которого кинематически связан с приводом дроссельной заслонки, блок управления, первый и второй входы которого через первый и второй преобразователи подключены соответственно к датчикам углового положения дроссельной заслонки и частоты вращения коленчатого вала, а выход блока управления подключен через усилитель к обмотке электромагнитной форсунки, размещенной во впускном трубопроводе двигателя.

Данное устройство обеспечивает формирование сигнала управления электромагнитной форсункой по многопараметровой характеристике, что обеспечивает высокую точность дозирования топлива на стационарных режимах работы двигателя. Однако, данное устройство не в состоянии обеспечить приемлемую точность дозирования топлива на переходных режимах работы двигателя и тем самым не может обеспечить необходимую приемистость двигателя при разгоне и экономию топлива в процессе замедления движения автомобиля по желанию водителя.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности дозирования топлива на переходных режимах работы двигателя, обеспечивающее необходимую приемистость двигателя при разгоне автомобиля и экономию топлива при замедлении движения автомобиля по желанию водителя.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве управления подачей топлива в ДВС, содержащем блок управления, первый вход которого соединен с выходом датчика моментов зажигания, второй - с выходом датчика углового положения, кинематически связанного с приводом дроссельной заслонки, причем один выход блока управления соединен с обмоткой электромагнитной форсунки, подключенной вторым концом к источнику питания, в блок управления подачей топлива дополнительно введены последовательно соединенные фильтр, делитель частоты, преобразователь частоты в напряжение, подключенный к первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу датчика постоянного напряжения, а выход через другой выход блока управления - к выходу датчика углового положения дроссельной заслонки, регулируемый усилитель, подключенный входом к выходу датчика углового положения дроссельной заслонки, а выходом - к генератору нелинейного напряжения, подключенному выходом к первому входу датчика нелинейного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора напряжения, подключенного вторым входом к выходу датчика переменного напряжения, а выходом - к второму входу преобразователя напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу фильтра, а выход через усилитель выходного сигнала и выход блока управления - к обмотке электромагнитной форсунки.

Преобразователь напряжения в длительность импульсов выполнен в виде RC - цепи, двух диодов и последовательно соединенных компараторов, RC - триггера, электронного ключа и интегрирующей цепи, причем выход фильтра подключен к входу RC - цепи, выход которой соединен с S - входом триггера и через первый диод - с управляющим входом электронного ключа, который выходом подключен к прямому входу компаратора и к выходу интегрирующей цепи, подключенной к источнику питания, а выход компаратора соединен с R - входом RS - триггера, а его инверсный вход подключен к сумматору напряжения, прямой выход RS - триггера подключен к входу усилителя выходного сигнала, а его инверсный выход через второй диод подключен к управляющему входу электронного ключа.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства управления подачей топлива в ДВС; на фиг. 2 - принципиальная схема преобразователя напряжения в длительность импульсов.

Устройство управления подачей топлива в ДВС содержит датчик 1 моментов зажигания, подключенный к первому входу блока 2 управления, который состоит из последовательно соединенных фильтра 3, делителя 4 чистоты, преобразователя 5 частоты в напряжение, подключенного через схему ИЛИ 6 к входу датчика 7 углового положения дроссельной заслонки и к выходу датчика 8 постоянного напряжения, выход которого подключен к источнику питания и к первому входу датчика 9 переменного напряжения; регулируемого усилителя 10, подключенного входом к выходу датчика 7 углового положения дроссельной заслонки, кинематически связанного с дроссельной заслонкой, а выходом - к генератору 11 нелинейного напряжения, который выходом подключен к первому входу датчика 12 нелинейного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора 13 напряжения, соединенного вторым входом с выходом датчика 9 переменного напряжения, а выходом - с вторым входом преобразователя 14 напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу фильтра 3, а выход через усилитель 15 выходного сигнала и второй выход блока управления - к обмотке электромагнитной форсунки 16, подключенной вторым концом к источнику питания.

Преобразователь 14 напряжения в длительность импульсов содержит последовательно соединенные компаратор 17, RS - триггер 18, электронный ключ 19 и интегрирующую цепь 20. Первый вход преобразователя напряжения в длительность импульсов через RC - цепь 21 подключен к S - входу триггера 18 и через первый диод 22 к управляющему входу электронного ключа 19, выход которого соединен с выходом интегрирующей цепи 20 и неинверсным входом компаратора 17, подключенного выходом к R - входу RS - триггера, а инверсным входом - к сумматору 13 напряжения, причем прямой выход RS - триггера 18 подключен к входу усилителя 15 выходного сигнала, а его инверсный выход через второй диод 23 подключен к управляющему входу электронного ключа 19.

Работа устройства управления подачей топлива в ДВС осуществляется следующим образом (фиг.1).

Сигнал с выхода датчика 1 моментов зажигания поступает на первый вход блока 2 управления - на фильтр 3, выполненный в виде интегрирующей RS - цепи и триггера Шмитта (микросхема 564ТЛ1). Отфильтрованный сигнал через делитель 4 частоты, выполненный по схеме RS - триггера (микросхема 564ТМ2), в котором происходит уменьшение частоты входного сигнала в 2 раза, поступает на вход преобразователя 5 частоты в напряжение, представляющего собой комбинацию дифференцируемых и интегрирующих RS - цепей и электронных ключей (2 микросхемы 564КТ3). Выходной сигнал преобразователя 5 частоты в напряжение, обратно пропорциональный входной частоте, через датчик 9 переменного напряжения, представляющий собой потенциометр, поступает на первый вход сумматора 13, выполненного в виде сумматора напряжений на основе операционного усилителя (микросхема 140УД6). С выхода преобразователя 5 частоты в напряжение сигнал поступает также на вход датчика 7 углового положения дроссельной заслонки через выход схемы ИЛИ 6. С второго входа схемы ИЛИ 6 сигнал поступает на среднюю точку 1 датчика 8 постоянного напряжения, представляющего собой потенциометр, вход которого подключен к источнику питания. Сигнал с выхода 2 датчика 7 углового положения дроссельной заслонки, представляющего собой потенциометр, поступает на второй вход блока 2 управления - на вход регулируемого усилителя 10, с выхода которого сигнал поступает на вход генератора 11 нелинейного напряжения, представляющего собой сложный делитель напряжений, содержащий компараторный узел (микросхема 1401СА1). С выхода генератора 11 нелинейного напряжения сигнал через датчик 12 нелинейного напряжения, выполненного в виде потенциометра, поступает на второй вход сумматора 13.

На первый вход преобразователя 14 напряжения в длительность импульсов поступает сигнал с выхода сумматора 13, а на второй - с выхода фильтра 3. Длительность импульсов, формируемых на выходе преобразователя 14 напряжения в длительность импульсов, прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на его первый вход. Прямоугольные импульсы с выхода преобразователя 14 напряжения в длительность импульсов через усилитель 15 выходного сигнала, выполненного в виде усилительного каскада на транзисторах, поступают в обмотку электромагнитной форсунки 16, второй конец которой подключен к источнику питания.

Преобразователь напряжения в длительность импульсов приведен на фиг.2. Сигнал постоянного напряжения с выхода сумматора 13 поступает на инверсный вход компаратора 17 (микросхема 521СА3), выход которого подключен к R - входу RS - триггера 18 (микросхема 564ТМ2). На S - вход RS - триггера 18 поступает дифференцированный сигнал с выхода RS - цепи 21, на вход которой поступают импульсы с выхода фильтра 3. На управляющий вход электронного ключа 19 (микросхема 564КТ3) поступает сигнал с инверсного выхода RS - триггера 18 через диод 23 и сигнал с выхода RC - цепи 21 через диод 22. Выход электронного ключа 19 подключен к выходу интегрирующей цепи 20 и к неинверсному входу компаратора 17. Таким образом, длительность выходных импульсов, поступающих на вход усилителя 15 выходного сигнала с прямого выхода RS - триггера 18, определяется временем заряда конденсатора интегрирующей цепи 20 до опорного напряжения, поступающего на инверсный вход компаратора 17 с выхода сумматора 13. Когда напряжение на неинверсном входе компаратора 17 сравняется с опорным напряжением на его инверсном входе, на вход RS - триггера поступит сигнал сброса с выхода компаратора 17 и выходной импульс закончится. Таким образом, схемное решение и принцип работы вышеописанного устройства передачи топлива в ДВС позволяет реализовать мощностной режим работы двигателя при разгоне и экономичный при стационарном движении, что обеспечивает экономичность, экологию и требуемую динамику автомобиля во всех режимах работы двигателя.

Авторы считают нецелесообразным раскрытие дополнительно введенных устройств и блоков, представленных на схеме, в связи с их известностью и доступностью.

Формула изобретения

1. Устройство управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее блок управления, первый вход которого соединен с выходом датчика моментов зажигания, а второй вход - с выходом датчика углового положения, кинематически связанного с приводом дроссельной заслонки, причем один выход блока управления соединен с обмоткой электромагнитной форсунки, подключенной вторым концом к источнику питания, отличающееся тем, что в блок управления введены последовательно соединенные фильтр, делитель частоты и преобразователь частоты в напряжение, подключенный к первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу датчика постоянного напряжения, а выход через другой выход блока управления - к входу датчика углового положения дроссельной заслонки, регулируемый усилитель, подключенный входом к выходу датчика углового положения, а выходом - к входу генератора нелинейного напряжения, подключенного выходом к входу датчика нелинейного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора напряжения, подключенного вторым входом к выходу датчика переменного напряжения, а выходом - к второму входу преобразователя напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу фильтра, а выход через усилитель выходного сигнала и выход блока управления - к обмотке электромагнитной форсунки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь напряжения в длительность импульсов выполнен в виде RC-цепи, двух диодов и последовательно соединенных компаратора, RS-триггера, электронного ключа и интегрирующей цепи, причем выход фильтра подключен к входу RC-цепи, выход которой соединен с S-входом триггера и через первый диод - с управляющим входом электронного ключа, который выходом подключен к прямому входу компаратора и к выходу интегрирующей цепи, подключенной к источнику питания, выход компаратора соединен с R-входом RS-триггера, а его инверсный вход подключен к сумматору напряжения, прямой выход RS-триггера подключен к входу усилителя выходного сигнала, а его инверсный выход через второй диод подключен к управляющему входу электронного ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2