Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания
Изобретение может быть использовано в топливоподающих системах дизелей с электронным управлением. Для повышения топливной экономичности и надежности двигателя длительность импульсов впрыска преобразуют с помощью второй высокочастотной импульсной последовательности в третье двоичное число, запоминают это число, преобразуют интервал времени при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в первое двоичное число, преобразуют интервал времени при движении поршня из НМТ в ВМТ во второе двоичное число, контролируют сумму второго и третьего двоичных чисел с первым двоичным числом и в момент равенства формируют начало импульса впрыска. Длительность импульсов впрыска пропорциональна нагрузке двигателя, а первое и второе двоичные числа получают с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности. Частоту первой и второй высокочастотных импульсных последовательностей изменяют пропорционально частоте заходов поршня в ВМТ и НМТ. Использование способа обеспечивает сокращение удельного эффективного расхода топлива и уменьшение нагрузок на детали цилиндропоршневой группы. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 П 41/002 41 30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4257818/25-06 (22 ) 24.03. 87 (46) 23.06.90. Бюл, И" 23 (71) Харьковский политехнический институт им. В,И.Ленина (72) A.Н.Борисенко (53). 621.43-055 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 918487, кл. F 02 M 51/02, 1982.
l (5 4 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВПР111СКОМ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в топливоподающих системах дизелей с электронным управлением.Для повышения топливной экономичности и надежности двигателя длительность импульсов впрыска преобразуют с помощью второй высокочастотной импульсной последовательности в третье двоичное число, запоминают это число,преобра зуют интервал времени при движении
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, преимущественно к топливоподающ м системам дизелей с электр онным упр авлением.
Цель изобретения — повышение экономичности и надежности двигателя путем регулирования угла опережения впрыска топлива как по частоте вращения вала, так и по нагрузке.
На джг.1 приведена схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 — временная диаграмма при повороте вала на один оборот; на Лиг.3— зависимость угла опережения впрыска
„,SU„„ 1573226 поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (HlI) в первое двоичное число, преобразуют интервал времени при движении поршня из НМТ в ВМТ во второе двоичное число, контролируют сумму второго и третьего двоичных чисел с перл и двоичным числом и в момент р авенства формируют начало импульса впрыска, Длительность импульсов впрыска пропорциональна нагрузке двигателя, а первое и второе двоичные числа получают с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности, Частоту первой и второй высокочастотных импульсных последовательностей изменяют пропорционально частоте заходов поршня в BlfT и НМТ. Использование способа обеспечивает сокращение удельного эААективног0 расхода топлива и уменьшение нагрузок на детали цилиндропоршневой группы. 4 ил. топлива от угловой скорости вращения вала при неизменной нагрузке; на Лиг, 4 — то же, от нагрузки двигателя при неизменном скоростном режиме его работы, Устройсг во для осуществления способа содержит датчик l верхней мертвой точки, датчик 2 нижней мертвой точки, первый формирователь 3 прямоугольных импульсов, второй формирователь 4 прямоугольных импульсов, первую схема ИЛИ 5, триггер 6, первую схему
И 7, вторую схему Н 8, преобразователь 9 частоты в напр аж<.ние,четвертую схему И 10, пеp T6 lif у«р явля емый
1573226 генератор 11, второй управляемый генератор 12, третью схему И 13,вторую схему ИЛИ l4,,второй счетчик 15 импульсов, первый счетчик 16 импульсов, схему 1 7 р авноз нач ности, одновибр атор 18, управляемый Аормирователь 19 импульсов впрыска, датчик 20 нагрузки, инвертор 21, усилитель 22 мощности, электромагнитный клапан 23. 10
Выходы датчиков 1 и 2 соединены с входами первого 3 и второго 4 формирователей соответственно, прямой выход первого формирователя 3 соединен с первым входом первой схемы 15
ИЛИ 5 и входом установки в единицу триггера 6, прямой выход второго ôîðмирователя 4 соединен с вторым вхоцом первой схемы ИЛИ 5 и входом установки в ноль тригт ера 6, инверсный выход 2р первого Аормирователя 3 соединен с входом установки в ноль первого счетчика 16, прямой и инверсный выходы .триггера 6 соединены с первыми входа.ми первой схемы И 7 и второй схемы 25
И 8 соответственно, инверсный выход триггера 6 соединен также с вторым входом четвертой схемь1 И О, выход схемы ИЛИ 5 соединен с входом преобразователя 9 частоты в напряжение, выход которого соединен с входами первого и второго управляемых генераторов 11 и 12, выход первого управляемого генератора 11 соединен с вторыми входами первой схемы И 7 и второй схемы И 8, выход второго управляемого генератора 12 соединен с вторым входом третьей схемы И 13.
Кроме того, выход управляемого формирователя 19 соединен с первым 0 входом третьей схемы И 13, входами
22 усилителя мощности и инвертора
21, выход инвертора 21 соединен с третьим входом второй схемы И Я,выход третьей схемы И 13 соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ 14, первый вход второй схемы ИЛИ 14 соединен с выходом второй схемы И Я,выход второй схемы ИЛИ 14 соединен с информационным входом Hторol"о счетчи- 5р ка 15 импульсов, вход установки в ноль которого соединен с одновибратором 18, выход первой схемы И 7 соединен с информационным входом первого счетчика 16 импульсов, выходы всех разрядов первого 16 и второго 15 счетчиков соединены с входами схемы
17 равнозначности, выход которой соединен с первым входом четвертой схемы И 10, выход последней соединен с входами управляемого формирователя
19 импульсов и одновибратора 18, вход управления формирователя 19 соединен с выходом датчика 20 нагрузки, выход усилителя 22 мощности соединен с обмоткой электромагнитного клапана 23.
Способ осуществляют следующим образомм.
При работе двигателя измеряют с помощью датчика 20 нагрузку Рд и вырабатывают с помощью управляемого формирователя 19 импульсы впрыска, длительность которых t+„ð пропорциональна нагрузке двигателя
ЦПР где К вЂ” коэАфициент преобразования датчика 20, Данные импульсы поступают на усилитель 22 мощности и далее на обмот" ку электромагнитного клапана 23,осуществляющего впрыск топлива в цилиндр. Интервал времени t,р преобразуют в третье двоичное число N> с помощью высокочастотных импульсов с частотой следования, выр абатываемых управляемым генератором 12, путем подачи этих импульсов через тре1 ью схему И 13 и вторую схему
ИЛИ 14 на инАормационный вход второго счетчика 15, Число N которое равно
% Ьпр — Кп РД f, (1) запоминается в счетчике 15.
При прохождении поршня двигателя через верхнюю мертвую точку (ВМт.) формируют с помощью датчика и Аормирователя 3 прямоугольный импульс длительностью ty, В момент действия переднего фронта этого импульса триггер 6 устанавливается в единичное состояние, а первый счетчик 16 сбрасывается данным импульсом и сохраняет данное состояние в течение времени t> °
Интервал времени t> с момента окончания импульса длительностью t до момента захода порння в нижнюю мертвую точку (Н11Т) преобразуют с помощью высокочастотных импульсов частотой 1 . в первое двоичное число
N4 путем подачи этик импульсов с выхода управляемого генератора 11 через первую схему.И 7 на вход первого счетчика 16, Поступления имП
1ви
<а 3% где П вЂ” угол поворота вала на полоборота; — угловая скорость вр ащения вала, В момент захода поршня в НМт число N накопленое в счетчике 16,имеет значение
И, =С,„ f = f (-" — --,). (2) При заходе поршня в НМТ с помощью датчика 2 и формирователя 4 вырабатывается короткий импульс, под действием которого триггер 6 сбрасывается, закрывая первую схему И 7 и отпирая вторую схему И 8. Это предотвращает поступление импульсов на вход первого счетчика 16, а число N > присутствует на входах схемы 17 равнозначности. С момента захода поршня в HMT осуществляется преобразование интервала времени „ во второе двоичное число N с помощью высокочастотных импульсов f с выхода первого управляемого генератора 11 путем подачи этих импульсов через открытую вторую схему И 8 и вторую схему
ИЛИ 14 на информационный вход второго счетчика 15. При этом (3) Поскольку в счетчике 15 ранее было записано число N>, то после захода поршня в НМТ на выходах счетчика
15 будет формироваться число,определяемое суммой N + Nq. Информация о состоянии счетчика 15 также поступает на входы схемы 17 равнозначности. В момент совпадения кодов на выходах счетчиков 1 5 и 6
Я +Ив=И!, 1 т.е. при Кр Р1 f + Снв f
П
t3
Ы (4) 5 l5 пульсов частотой Г на счетчик 15 в этом случае не происходит, так как
1 после окончания времени t> схема
И 13 закрыта, прохождение импульсов на счетчик 15 исключено за счет наличия на первом входе схемы И 8 нулевого сигнала с инверсного выхода триггера 6. Интервал времени tI,< определяется следующим образом:
25 где К вЂ” коэффициент преобразования частоты в напряжение или коэффициент передачи преобразо в ат ел я 9;
30 F = --- — частота заходов поршня
Ы
1I в мертвые точки.
Частота импульсов на выходе первого управляемого генератора 11 определяется соотношением
Кя !! К Ки где Кд — коэффи:асиент преобразования напряжения в частоту, т. е. коэффициент преобр азования гейератора 11.
Частота импульсов на выходе второго управляемого генератора определя ется соо тноше нием
46 — К, H = К ° К Н, (6) к оэфФициент пр еобр азования напряжения в частоту, т.е. коэффициент преобразования генератора 12. где К, 50
При появлении переднего фронта выходного сигнала с выхода четвертой схемы И 10 происходит запуск управляемого формирователя 19 импульсов впрыска и одновибратора !8, Второй счетчик 15 устанавливается в нулевое состояние. Сразу после этого в счетчик 15 начинается запись следующего числа J<, затем обнуляется первый
73226
6 на выходе схемы 17 равнозначности формируется импульс, поступающий через четвертую схему И 10 на вход
5 одновибратора 18 и формирователя 19 импульсов впрыска. Второй счетчик 15 обнуляется. Момент выполнения равенства (4) совпадает с моментом окончания времени Ф„6 и началом отсчета
10 времени to опережения впрыска топлива. Импульс впрыска через усипитель 22 мощности поступает на обмотку электромагнитного клапана 23.
Частоту следования f высокочасI5 тотных импульсов, с помощью которой интервалы времени 1;в„и t q преобразуют в двоичные числа N и Ng, получают путем преобразования импульсов, вырабатываемых датчиками 1,2 и формирователями 3,4 и первой схемой
ИЛИ 5 в постоянное напряжение, с помощью преобразователя 9 частота— напряжение
U=K ° F, 1 573226
П нв = ---- — t
15
Кр К Рд
Кц
20 (7) счетчик 16, Далее в счетчик 16 заносится следующее число N, затем в счетчик 15 — число N и т,д. Работа устройства повторяется.
Подставляя выражения (5) и (6) в выражение (4), получают
Следовательно, время опережения впрыска топлива
П
tH5. t5 + оп о
Угол опережения впрыска сд ton = Qtq +
Из последнего выражения видно, что предлагаемый способ обеспечивает изменение угла опережения впрыска в зависимости от угловой скорости вращения вала и нагрузки двигателя.
При этом с увеличением (уменьшением) нагрузки угол опережения впрыска топлива растет (падает).
Предлагаемый способ позволяет осуществить изменение начала подачи топлива при работе двигателя как по нагрузочкой характеристике, так и в эа35 висимости от угловой скорости вращения вала, что приводит к сокращению удельного эфАективного расхода топлива и уменьшению механических нагрузок на детали цилиндропоршневой группы, Формула из о бр етения
Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания, заключающийся в Аормировании импульсов при прохождении поршня через мертвые точки, преобразовании частоты импульсов в управляющее напряжение постоянного тока, пропорциональное угловой скорости вращения вала, Аормирования первой высокочастотной импульсной последовательности,изменении частоты указанной импульсной последовательности с помощью управляющего напряжения постоянного тока,преобразовании интервала времени при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней с момента окончания импульса, сАормированного в верхней мертвой точке, в первое двоичное число с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности, преобразовании интервала времени от момента начала движения поршня из нижней мертвой точки к верхней во второе двоичное число с помощью первой высокочастотной импульсной последовательности, Аормировании импульса впрыска топлива, о т л и ч а ю m и йс я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности двигателя, устанавливают длительность импульса впрыска топлива пропорционально нагрузке, Аормируют вторую высокочастотную импульсную последовательность, измеряют нагрузку двигателя путем преобразования длительности импульса впрыска в третье двоичное число с помощью второй высокочастотной импульсной последовательности, изменяют частоту второй импульсной последовательности с помощью управляющего напряжения постоянного тока, суммируют третье двоичное число с вторым двоичным числом, сравнивают указанную сумму с первым двоичным числом, а импульс впрыска топлива Аормируют в момент совпадения суммы второго и третьего двоичных чисел с первым двоичным числом. !
1573?26 Юлр
Фиг.2
1573226
Составитель Б. Чистов
Техр ед М. Ходанич Корректор М. Самбор ская
Редактор А,Мотыль
Заказ 1631 Тираж 442 Подписное
ЛНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
:роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044204-s.jpg)
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044205-s.jpg)
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044206-s.jpg)
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044207-s.jpg)
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044208-s.jpg)
![Способ управления впрыском топлива в двигатель внутреннего сгорания](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/704/7044209-s.jpg)