Система управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Союз Советских

Социапистичесиих

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнйтельное к авт. свиа-ву— (22) Заявлено 24.04. 80 (21)2914857/25-06 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Гаоударетееииый комитет

СССР

Опубликовано 23.12 81.. бюллетень Фе 4 по делам изооретеиий и открытий

Дата опубликования описания 23. 1 2. 8

Щ в., с 1т1

1 е а 11ЛТЫТН0ТЕХ Ий 1 ЕС К А Я (72) Авторы изобретения

В ..Ф.Яковлев и И. Г. Панин

ВКЫ1т АЙТЕ -" Ф.

Центральный ордена Трудового Красного Зн исследовательский автомобильный и автомоторный институт. (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к системе топливоподачи в двигатели вйутреннего 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 модулятор,- датчики абсолютного давления в впускном трубото проводе, температуры, частоты вращения и запускающих импульсов, сумма.тор, функциональный преобразователь уровня напряжений, преобразователь i5 частота - напряжение, причем электромагнитная форсунка подключена к Bblxo» ду модулятора, к первому входу которого через сумматор подключен функциональный преобразователь, к второму входу - датчик давления, к третьемудатчик температуры, а к запускающему -,датчик запускающих импульсов, при этом к инвертирующему входу функцио2 нального преобразователя через преобразователь частота-напряжение подключен датчик частоты вращения 513 .

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 оптимальной 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 высоко- . 10 вольтном проводе свечи зажигания.

На фиг. показано блок-схему системы„ на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема, начало; на фиг. 3 - то же, продолжение; на l5 фиг. 4 - графическое изображение напряжения в зависимости от частоты вращения вала двигателя; на фиг.5графическое изображение изменения напряжения, в зависимости от оборотов вала двигателя и давления, с включением дискриминатора уровня.

Система содержит по меньшей иере, одну электромагнитную форсунку 1, подключенную к широтно-импульсному модулятору 2, датчик 3 частоты вращения вала двигателя, соединенный с инвертирующими входами функциональных преобразователей 4 уровня напряжения, выходы которых подключены к сумматору 5 соединенному с первым входом широтно-импульсного модулятора 2, датчик 6 абсолютного давления ао впускном трубопроводе двигателя, подключенный к второму входу широтно-импульсного модулятора 2, и датчик 7 запускающих импульсов, соеди- ненный с запускающим входом упомя" нутого модулятора.

Дисриминатор 8 уровня напряжения своим входом подключен к датчику 6

40 абсолютного давления, а выходами к неинвертирующим входам функциональных преобразователей 4 уровня напряжения. Система имеет датчик 9 температуры двигателя. Датчик 3 уста45 новлен перед маховиком 10 вала двигателя и связан с преобразователем

11 частота - напряжение. Система имеет генератор 12 питания датчика 6 абсолютного давления. Дискриминатор уровня состоит из пороговых элементов 13 - 15 на опорных диодах с разными порогами отпирания. Катоды пороговых э>>ементов подключены к выходу датчика 6 .абсолютного давле" ния через детектор 16. Аноды порого" . вых элементов соединены через резисторы 17-19 с выходами соответствующих

891979, 4 функциональных преобразователей 4 уровня напряжения.

Датчик 7 запускающих импульсов выполнен в виде трансформатора тока

1 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 частота" напряжение подключен к входу преобра- зователя 4 уровня напряжения. Каждый преобразователь 4 включает операцион" ный усилитель 24, диоды 25 и 26 обратной связи и резистор 27 обратной связи, в последнюю включены последо" вательно 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 34. Выход одного из преобразователей 4 соединен с не" инвертирующим входом сумматора через суммирующий резистор 35.

Система имеет резистивные делители 36-42, через которые преобразователи уровня 4 соединены с преобразователем 11 частота -напряжение и дискриминатором 8 уровня напряжения.

Широтно-импульсный модулятор 2 включает соединенные между собой входной конденсатор 43, резистор 44 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. Резисто" ры 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 56, в точке соединения между которыми включен выход сумматора 5. Резисторы 55 и 56 являются нагрузкой транзистора 57, выход

91979 которого через резистор 58 включен на неинвертирующий вход операционного усилителя 59 с резистором 60 в обратной связи. Кроме того, выход транзистора 57 подключен к выходу тран зистора 52 и хронирующему конденсатору 54.

Датчик 6 абсолютного давления через детектор 16 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 59, выход которого через резистор 61 подключен к эмиттеру транзистора 62, выход которого - к единичному входу триггера 47. Выход усилите.ля 48 мощности нагружен электромагнитными форсунками 1. Датчик 7 запускающих импульсов подключен ко входу широтно-импульсных модуляторов 2 через входные конденсаторы. Кроме того, устройство содержит делители 63 и 64, Работает устройство следующим образом.

С выхода магнитозлектрического датчика 3, расположенного вблизи венца маховика lO, импульсы частоты вращения поступают на вход преобразователя частота-напряжение 11, где сигналы прямоугольной формы преобразуют" ся в напряжение пропорциональное частоте вращения коленвала двигателя.

С выхода преобразователя ll напряжение подается на инвертирующие входы усилителей преобразователей уровня 4 через резисторы 36, 38 и 41.

Этим напряжением производится отпирание преобразователей уровня 4 ,(фиг.2), где формируется ломаная кривая напряжения от частоты вращения коленвала двигателя с точками изломов U„ — U (фиг.4).

Для получеййя отрицательного наклона аппроксимирующих отрезков

0 0 напряжение с выхода одного из преобразователей уровня 4 поступает к неинвертирующему входу суммирующего усилителя 30 (фиг.2).

Таким образом,из линейно-возрас« тающего напряжения частоты вращения коленвала формируется необходимая, 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, d поступает на вход широтно-импульсного модулятора 2. В модуляторе производится операция умножения.

Кроме того, напряжение с датчика 6 давления поступает на три цепи дискриминатора 8 уровня.

Иоменты появления управляющих сигналов на выходах дискриминатора 8 обусловлены выбором напряжений опор о ных диодов 14, f3 и 15 и величиной выходного напряжения с датчика давления, а крутизна характеристики по каждому выходу - резисторами 18, 19 и

Поочередное включение опорных диодов с различными порогами отпирания (B частном случае с одинаковыми порогами отпирания) сдвигает точки излома ломаной кривой харак26 теристики напряжения, начальные значения которых заданы делителями 37, 63> 42 39, 40 и 64 °

Одновременно производится умножение подачей. напряжения с датчика дав2s ления непосредственно на вход широтно-импульсного модулятора 2.

Синхронизирующие импульсы для запуска широтно-импульсного модулятора 2, который работает в ждущем режизе ме, 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 47 широтно-импульсного модулятора находится в нулевом состоянии.

При подаче запускающего импульса с датчика 7 через входной конденсатор 43, он усиливает я транзистором

45 5и переключает триггер 47 в единичное состояние. Напряжение единичного уровня триггера 47 с его выхода поступает на вход усилителя мощности 48 и находится в таком состоянии период времени, соответствующий заряду хронирующего.конденсатора 54, время заряда которого зависит от напряжений с выхода сумматора 5, датчика 6 давления, датчика 9 температуры и дискриминатора 8 уровня, После разряда конденсатора 54 триггер 47 возвращается в исходное состояние и истечение топлива из форss сунки 1 прекращается.

Система обеспечивает коррекцию ! длительности импульса от частоты вращения вала ДВС. Ломаная напряжения! от частоты вращения вала двигателя записы вается соот ноше ни ем с

891979 изобретения повышает точность дозирования топлива и снижает токсичность отработавших газов.

Формула изобретения т.е. U = U . So= О первая точка о о излома кусочно-линейной аппроксимации.

Ц = Uó + S ЕО - 1) g- амплитуда

0. 0 1 "1

i 0 выходного напряжения второй точки излома первого преоЬразователя 4 уровня, с координатой U и уголом наклона отрезка Sq = tgg, " ="go* ("x>-"х„) yf"х "xz) амплитуда найряжения третьей точки излома U и углом наклона от3 резка Sg = tg и т.д. U .„= М„

1..., б, а значения И„., 20 задают при программировании.

Выходное напряжение с учетом сдвига характеристики коррекции частоты вращения можно записать сле1- Г

;дующим образом 0>, "- 0„ +Я g (U ; - U 1) соответствующие „- U>„w (р);

1=1,,6где q(P) — сдвиг кусочно-ломаной кри- Зо вой по оси Uz, (Р) - одинаково для всех точек

На фиг. 4 изображены кусочно-ломаная кривая 1 без сдвига по оси U 35 и кривые 2-4 с одинаковым сдвигом трех точек по оси U при различных фиксированных значениях давления

Р ц и Я = О. По оси ординат трббс (фиг.5) отложено напряжение U(n,ð), 40 получаемое с выхода функционального преобразователя, являющееся функцией частоты вращения и и давления Р р яс .

Если точки U „ сдвигают на разную величину М(Р) (V„(» то формула при- 4б нимает вид: (х - Ux;" ;(P).

Ломаная в процессе такого сдвига. деформируется, ; Ф const (общий случай).

$0

Кроме того, s общем случае будет иметь сдвиг кусочно-ломаной кривой при Ч(р) О, что обеспечит оптимальную коррекцию длительности импульса, поступающего на открытие форсунок в зависимости от режимных параметров двигателя. Таким образом, применение

1. Система управления впрыском топлива в двигатель внутреннего cropa" ния, содержащая, по меньшей мере, одну электромагнитную форсунку, широтно-импульсный модулятор, датчики абсолютного давления в впускном труЬопроводе, 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 второ-, му 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, s систему дополнительно включен .дискриминатор уровня напряжения, соединенный входом с датчиком давления, а выходом с неинвертирующим входом функционального преобразователя.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ 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 через резисторы соединены с выходами дискриминатора.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что датчик запускающих импульсов выполнен в виде трансформатора тока, размещенного на высоковольтном проводе свечи зажигания.

Источники информации> принятые во внимание при экспертизе

1. Патент GUN N 4116169, кл. 12332, 1978.