CS210370B1

CS210370B1 - Appliance for the control of the injection time of electronic fuel injection device

Info

Publication number: CS210370B1
Application number: CS510776A
Authority: CS
Inventors: Gerhard Haase; Klaus Loeffler; Klaus Matthees; Hans-Juergen Scheiner
Original assignee: Gerhard Haase; Klaus Loeffler; Klaus Matthees; Scheiner Hans Juergen
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1982-01-29
Also published as: FR2321598A1; DD120508A1; DE2633845A1; FR2321598B1; DE2633845C3; GB1514348A; DE2633845B2

Description

VyHniez se týká zařízení -pro .řízení vstřikovací doby u elektrického vstřikovacího zařízeni pohonné látky, zejména pro Dieselový spalovací motory s elektricky řízenými vstřikovacími ventily a s ústrojím pro dopravu pohonné látky s konstantním tlakem, se snímačem pilovitého napětí, uspořádaným na kinoovém hřídeli, přičemž pilovité napětí je ve vstřikovacím. rozsahu lineárně závislé na úhlu natočení klikového hřídele, dále s ústrojím pro ření nebátí, závislým od rychlosti otáčení klikového hřídele,. které sestává ze snímače pulsů a převodníku rychlostí otáčeni na s porovnávacím Ústrojím vysílajícím při rychlostí otáčení, vstřikovací impuls.

Je známo zařízeni pro elektronické řízení zapalování a/nebo vstřikováni pohonné látky u strojů so. spalovacími motory shora uvedeného druhu, viz DE-OS 2 413 014. Pro použití září zení pro řízení vstřikovacího zařízeni pohonné látky se zjistí pomoci porovnávacího ústrojí okamžik začátku vstřikováni a vybudí se časový člen, jehož impuls určuje dobu trvání vstřikování a tím i mmoitvi vstříknuté pohonné látky, stavitelná pomocí součtu několika parametrů. Neshodné zařízení u Dieselových motorů je to, ie není zajištěno ke konstantnímu konci vstřikování ' při váech otáčkách a

Z DD-ppaentního - spisu č. 89 5'6 je známo, ie regulační systém pohonné látky, určující vstřikované mmoitví a řídicí vstřikovací vennily, je ovládáni napětím, vysílaným násobičkou/ jejíž vstupy, resp. na jejíž vstupy jsou přiváděna.napětí, vysílaná snímačem polohy plynového pedálu, snímačem otáčex klikového hřídele a jiná korekční napětí. Regulační systém pohonné látky řídí přitom vstřikované mnzitvi pomoci regulace přitěkané pohonné látky ke stále otevřeným vstřikovacím tiysskám.

Popsané známé řešení má tu nevýhodu, že neumožňuje· vstřikování pohonné látky u vých motorů ani v závislosti na Čase, ani v závislosti na natočení klikového hřídele.

Dále je známé elektricky ří2ené·vstřikovací zařízení pro Dieselové spalovací motory z DE-OS č. 2 555 603 se soustavou čerpadlo-tryska podle DE-OS č. 2 126 787.

Doba plnění elektricky řízeného vstřikovacího zařízení, která odpovídá následujíčímu vstřikvvanému mnnossví, začíná tak, že při každé možné době plnění se dosáhne konstantního konce doby plnění· s následujícím konstantním začátkem vstřiku vzhledem na polohu vačkového hřídele nebo klikového hřídele.

Pro realizaci tohoto regulačního postupu je vačkovému hřídeli přiřazen řídicí spínaě, který ovládá, resp. vybuzuje v uzavřeném stavu čísicoově-nnaoogový·převodník, který převádí impulsy, odvozené od polohy klikového hřídele na napětí, úměrné jeho úhlovému natočení během zapnutí uvedeného spínače.

Z impulsů, odvozených od polohy klikového hřídele, se vytváří závislé na rychlosti otáčení, které se přivádí jednak na první vstup násobičky a jednak regulátoru, urč^ujíczí— mu dobu plnění a tím i vstřikované mnnoství.

V regulátoru, určujícím dobu plnění, se sečítá napé^, závislé na otvíracím úhlu Sklící klapky, s napětím, závislým na rychlosti otáčení a výstupní napěttí se přivádí druhému vstupu násobičky.

Výstupní napět-í násobičky společně s napětím, úměrným úhlu natočení klikového hřídele, se přivádí vždy na jeden vstup kompparáoru, přičemž začátek plnění je vyvolán komparátorem v okamžiku shodnnosi obou jmenovaných napětí, a sice tak, že komparrtor vyšle impuus, který překlopí bistabilní řídicí stupeň do jedné polohy a který je potom následujícím rozepnutím řídicího spínače překlopen zpět do původní polohy.

Překlopením bistabilního řídicího stupně zpět do původní polohy, vyvolané řídicím · spínačem, se pevně stanoví konec plnění a začátek vstřikování.

Úkolem vynálezu je vytvořt shora uvedené zařízení pro řízení, které umooňuje·řídit vstřikovací dobu a její polohu v rozsahu vstřikovacího úhlu, který se nachází před a za horní úvrati pracovního taktu. Přioom se má snímat několik veličin, ovlivňujících ·vstřikování, řídicím zařízením a mmjí se zpracovat v závvslosti na čase a úhlu, aby se zajjstil zejména při všech vstřikovaných ppoksSvích a všech otáčkách spalovacího motoru určitý konec vstřikování .

Tento úkol řeší a výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením ·pro řízení vstřikovací doby u elektronického vstřikovacího zařízení pohonné látky podle vynálezu, jehož poddtata spočívá v tom, že výstup převodníku rychlosti otáčení na napětí je zapojen na druhý vstup násobičky, na jejíž první vstup je·připojen výstup snímače plynového pedálu, přičemž výstup násobičky je přímo nebo nepřímo připojen na jeden ze vstupů porovnávacího ústrojí, přičemž další vstupy porovnávacího_ústrojí jsou spojeny s výstupem snímače pilovitého napětí případně se zdrojem referenčního napětí a na výstup porovnávacího ústrojí je zapojen akční člentpro elektromagnetické vstřikovací trysky.

Výhodnost zařízení podle vynálezu spočívá v tom,·že umooňuje zpracovat různé informace podle jejich významu v závislosti na čase nebo úhlu natočení klikového hřídele. Vstřikování se múze měli,jak pokud se týká doby, tak také pokud se týká polohy ve vstřikovacím rozsahu. Zařízení zaručuje tak pponoot optimálního při způsobení přívodu pohonné látky podle parametrů motoru.

Vynález bude blíže vysvětlen na jednom příkladu provedení za · pomoci připojených výkresů.

Na obr. 1 je znázorněno principiální schéma zapojení, zařízení podle vynálezu s posunutím pilovitého napětí U beta.

Na obr. 2a je znázorněn diagram plynový pedál - napětí U alfa = f (alfa), kde alfa je úhel zdvihu plynového pedálu

Na obr. 2b je znázorněn diagrim napětí - úhlová rychlost U omega = f (n^), kde jsou otáčky klikového hřídele 1/min.

Na obr. 3 je znázorněn diagrm pilovitého napětí ve vstřikovacím rozsahu úhlu beta se součinovým napětím a v době vstřikovacího impulsu 2 ms,.U beta = f (beta)

a) při otáčkách = 500. 1/min

b) při otáčkách n^ = 2 000 1/min klikového hřídele, kde beta je úhel, kdy docbází ke vstřikování paliva.

Na obr. 4 je znázorněn diagrm posuvného'napětí Uv v otáčkovém rozsahu pro dobu posuvu 0,5 ms.

Na ob]?. 5 je znázorněn diagrm pilovitého napětí ve vstřikovacím rozsahu úhlu beta se součinovým napětím a dobou vstřikovacího impulsu 2 . ms s korekčním napětím. «

Na obr. 6 je znázorněno principiální schéma napětí Ub asoučinového napětí Up.

zapojení pro posunut,! změnou referenčního

Na obr. 7 je znázorněn diagram korigovaného pilového napětí s korigovaným součinovým napětím pro vstřikování vstřikovací tryskou po skončení vstřikovacího impulsu při vstřikovací době tjg ms

a) při otáčkách = 500 1/min

b) při otáčkách n^ = 2 000 1/min klikového hřídele.

Na obr. 6 je znázorněno rozšířené principiální schéma zapojení.

Zařízení podle vynálezu podle obr. 1 má snímač 10, který snímá mechanický pilovitý zub 11 na kotouči 110 klikového hřídele spalovacího motoru. Tento pilovitý zub 11 je vytvořen ve vstřkkovacím rozsahu úhlu beta, který činí tolik stupňů úhlového natočení klikového hřídele, že překrývá vstřikovací dobu t^ při největším vstříkvvnném mnoOžtví a nejmenších otáčkách klikového hřídele, n. (beta > fíg).

Pilovité napětí U beta snímače 10 začíná s největším napětím - počátečním napětím U beta . a zmeenuje se lineárně ve vstřikovacím rozsahu úhlu beta na nulu - konečné.napětí U beta _e. Vstřikovací rozsah zasahuje přioom přes horní úvrat pracovního taktu spalovacího motoru, takže každá funkčně požadovaná vstřikovací doba může skonnib před nebo za horní úvrat,í. Pilovité napětí U beta má stále referenční hodnotu 100 mezi počátečním napětím U beta _a a konečným napětím U beta _e.

Prostřednictvím snímače 25 plynového pedálu se nastaví poloha tohoto plynového pedálu. PřiOm se se zvěěšujjící polohou plynového pedálu směrem k většímu vstřiku pohonné látky vytváří zvětšující se napětí U alfa, které stoupá z referenční hodnoty nula na nejvyšší hodnotu (obr. 2a).

Stejným způsobem,jako stoupá napětt! U alfa, se také přivádí větší mnoOžtví pohonné látky spalovacímu ttiotoru. V důsledku toho, že velká mnnOžtví pohonné látky vyžaduj)! velkou vstřikovací dobu tg^ a malávstřkkovaná mnnOžtví vyžaduj menší vstřikovací dobu tgg, tvoří poloha plynového pedálu a jí příslušné napětí U alfa synonymní veličinu pro vstřikovací dobu t_EZ. «

I

Prostřednictvím dalšího snímače 20 a za ním zařazeného převodníku 22 rychlosti otáčení na napětí se snímá sled zubů 2i umístěných na impulsovém kotouči 210, který se otáčí otáčkami n^ klikového hřídele a přeměňuje se v převodníku 22 rychlosti otáčení na napětí v napětí U omega, závislé na úhlové rychlosti, které může být lineární nebo se může korigovat (obr. 2b).

Toto napětí U omega stoupá z referenční hodnoty nula při otáčkách klikového hřídele nula na nejvyáší referenční hodnotu deset při nejvyšších otáčkách při nelineárním, nekorigovaném průběhu. Násobením referenčních hodnot napětá U alfa a napětí U omega musí vést k pravdivému výroku, resp. údaji při porovnání s referenční hodnotou U beta při příslunném lihlu ^fíg, viz obr. 2b. *

Podle m^teLnΰtické závislosti	vstřikovací doby tgz a příslušného vstřikovacího úhlu
“ígZ se dostane následující úvaha.	4 -A “ - Δ 't

kde omega je úhlová rychlost, fí znamená úhel natočení v rodinních například klikového hřídele a t čas v sekundách pro proběhnut.! tohoto úhlu natočení fí.

Pro daný případ pak se dostane při vstřikovací době t_EZ, úhlové rychlosti omega klikového hřídele, vstřikovací úhel fígg, ·· následuje.

/ EZ = ^tgZ

Podle těchto matematických tsulislsstí se synonymu! veličiny pro vstřikovací ' dobu tgg a úhlovou rychlost omega, napětí U alfa, U omega jako činitelé navzájem znásobí v součinové napětí Up. Tento proces se provádí v násobičce JO, na jejímž výstupu se objeví násobené napětí Up.

Porovnávací ústrojí JO, které snímá rovnost (viz bod P) pilovitého napětí · a součinového napětí Up, jakož i rovnost - bod 0 - pilovitého napětí U beta a referenčního napětí Ub, vyvolá mezi referenčními body P a 0' vstřikovací

V obr. 3a a 3b jsou tyt-o. porovnávací pochody znázorněny pro různé otáčky n^ klikového hřídele. Časové měřítko je přioom zvoleno konníantní pro znázornění různých otáček, Z toho rezuJ-tují různé šířky rozsahu vstřikovacího úhlu beta v obr. 3a a 3b, obr. 5a a 5b a obr. 7a a 7b. V obr, 3a při otáčkách n^ = 500 1/min klikového hřídele trvá ' doba tg vstřikovacího impulsu 2 ms po 6° úhlu natočení kliky, což odpovídá vzádlenooti úhlového natočení mezi body P a O, resp. úhlů fíg vstřikovacího impulsu.

V obr. 3b při otáčkách klikového hřídele n_k = 2 000 l/min trvá doba tg = 2 ms vstřikovacího impulsu 24° úhLu natočení kliky, což odpovídá vzdále^o^ úhlového natočení mezi body P a 0, resp. úhlu fíg vstřikovacího impulsu.

Ve shora popsaném příkladu je referenční napětí Ub = O a odpovídá současně konečnému napětí U .beta _e pilovitého napěti.

To určuje e konstantní · konec vttřiksvacíls impulsu, nebot vstřikovací impuls končí vždy při ρilsviném napětí U beta θ.

V praxi se ukázalo, že vedle doby tg vstřikovacího impulsu musí být regulovatelné ještě časově konstantní posunuut, aby se vstřikovací úhel fí_E2 mohl přeložit ve vstřikovacím roz- sáhu úhlu beta podle motorických . požadavků. Takovýto postup bude objasněn-pomocí obr. 4 a 5.

V dalším textu je uvažováno . posunutí 0,5 ms - doba posunutí ty - která se vyskytuje konstantní . v celém otáčkovém rozsahu.

Při otáčkách klikového hřídele n^ = 500 1/min je doba po sunutí ty po celém úhlu posunuti' fí_v = !,5°, pří. o^táČ^kác^h 2 ⁰⁰⁰ t/min ^po 6°.

Při požadavku, aby doba tg vstřikovacího impulsu končila při všech rychlostech otáčení n^ klikového hřídele u konstantní polohy, musí se začátek vstřikování ménnt podle úhlu posunutí fíy pro konstantní .dobu posunuuí ty v závislosti na otáčkách n^.

To se provádí posuvovým napětím Uv, aby se snížila hladina pilovitého napětí U beta oproti referenčnímu napětí Ub, to je v celém vstřik ovacím rozsahu úhlu beta. Posuvové napětí Uv se tedy stále odečítá od pilovitého napětí U beta. To se provádí seiítačkou t3· Posuvové napět.! Uv se vytváří vysílačem 14 posuvového napětí v závislosti na otáčkách n. klikového hřídele a přivádí se sečítačce 13.

V obr. 4 jo znázorněno posuvné napětí Uv se svou.referenční hodnotou pro dobu posunutí ty = 0,5 ms v závislosti na otáčkách n^ klikového hřídele. Z diagramu je zřejmé, že referenční hodnota pro Uv se tvoří v závislosti na^otáčkách n. klikového hřídele a doby posunutí

1,., ,

V obr. 5a při o céčkách klikového hřídele n, = 500 1/min nachází se doba tp, vstřiková- к I’J cího impulsu 3 ms v rozsahu 6^υ úhlu natočení ' klikového hřídele, což odpovídá vzdálenosti úhlového natočeni mezi body ť a 0, případně fí_f, vstřikovacího impulsu, Potom je doba posunutí ty - 0,5 ms, která se nachází v rozsahu úhlu posunutí fíy = 1,5°.

V obr, 5b pří otáčkách klikového hřídele, n^. - 2 000 1/min nachází se doba t.. vvtiřikovacího impulse ? ms v rám”?.. úhlu natočeni 24° kliky, což odjtovfdá. vzdálenosti klového natočení ime.’:i body 1 a П. resp. thlu fíp vstřikovacího impulsu. Potom je doba posunutí ty = 5,5 ms, která se nachází v rozsahu úhlu ^siuntí Т.к, = 6°.

PosunuVí je jak lze z předcházejícího textu seznat, závislé na otáčkách klikového h-írje.L.e, přičemž se mohou pro jeho vytvoření vžiti v úvahu i jiné parametry motoru.

Ρο^υηιΗί vstřikovacího impuusu o dobu posunutí ty by se mohlo výhodně dosáhnout také změnou referenčního napětí Ub. Posuvné napětí Uv, přicházející od vysílače 14 posuvného napětí se jednak superponuj referenčnímu napětí Ub a jednak součinovému napětí Up ve stejné velikossi. Obě naplití Ub a Up se ve své úrovni' změní vzhledem k pilovitému napětí U beta.

V praktickém provozu .se dále ukázalo, že existuje Časový rozdíl mezi zdvihem jehly trysky a. dutou vstřikovacího; impulsu. Tento rozdíl se dostane v důsledku poměrů při zařazení íuúoičjuo-s.í co ste_>й^tl·ssшt?nιóho obvodu a v důsledku, mechanického průběhu: v magnetickém ventilu lUú-lcni. mezi debott vstřikovacího impulsu, a vstřikovací dobou ... . je popsána rovi) i

Έ2. ’ ' 'Έ ' ”k př-H^‘-mž představuje korekčiní dobu.. Snahou musí být, aby korekční, doba ty byle malá opro · ·· ti době t^ vst;-;Kovsc£ho impulsu.

V^hLedei’· κ otáčení k liiovo/un· hřídele nachází w -/.'j dú.kovsoí doba tp.₇ ve vstřikovacím úhlu ríw. který se dostane mí součtu úhlu fí... vstřikovacího imnulsu a korekčního úhlu fí, .

-c · .o ¹ k dúsiedlíJ. toho, že v součinovém napéU Up jsou obsaženy linštelé polohy zatížení U alfa

a úhlové rychlosti U omega, je třeba toto součinové napětí Up zmenšit o korekční napětí Uk, nebot vstřikovací doba t^ se skládá z doby tg vstřikovacího impulsu, závislé na úhlu alfa zdvihu plynového pedálu a z korekční doby t^. Toto odčítání se provádí v sečítačce £2 (viz obr. 8). Současně se musí ale také korigovat pilovité napětí U beta podle úhlů fíg, ^fík> ^fíEZ> závislých na otáčkách, aby se vždy dosáhl konstantní konec vstřikovací doby tg_Z· To se provádí odečítáním korekčního napětí Uk od pilovitého napětí U beta v sečítačce 130.

Sečítačce 15 se jednak přivádí od násobičky 30 součinové napětí Up a jednak korekční napětí Uk od vysílače 16 korekčního napětí. Na výstupu sečí tečky 15 se objeví napětový rozdíl Up minus Uk, přivádějící se porovnávacímu ústrojí £0. Korekční napětí Uk je tak odečítáno jak od pilovitého napětí U beta, tak také od součinového napětí Up.

Diagram pilovitého napětí je znázorněn na obr. 7a a 7b. Je v něm znázorněna doba tg = = tg£ minus vstřikovacího impulsu, tedy rozdíl vstřikovací doby a korekční doby t^. Příslušné úhly fíg, fíg_Z a fí_k lze seznat z obr. 7 pro otáčky - 500 1/min a n^ = = 2 000 1/min. Konec vstřikování je vždy na konci pilovitého napětí U beta θ. Ve shora uvedeném diagramu je znázorněno zmenšené pilovité napětí U beta a zmenšené součinové napětí Up. Obě byla zmenšena o hodnotu korekčního napětí Uk v sečítačkách 130 а I5 oproti referenčnímu napětí Ub.

Pro velikost korekčního napětí Uk platí odpovídající vysvětlení к obr. 4.

S posuvným napětím Uv a korekčním napětím Uk se mohou provádět různé korektury, například ovlivňování korekčních dob a přeložení vstřikovacího úhlu uvnitř vstřikovacího rozsahu úhlu beta.

Vpředu uvedená kombinace korektur odpovídá sdružení funkcí, jak byly popsány jednotlivě к příkladům v obr. 5 a 7. Principiální schéma zapojení podle obr. 8 umožňuje posunutí a korekci současně.

Pilovité napětí U beta může se v sečítačce 130 měnit připočtením jak posuvného napětí Uv, tak také korekčním napětím Uk, a sice před tím, nežli se přivede porovnávacímu obvodu 40. Všechny ostatní souvislosti odpovídají jednotlivostem, jak byly popsány к obr. 1, 5 a 7.

V důsledku toho, že součinové napětí Up řídí dobu procesu v vpředu uvedeném řídicím systému, jsou jeho činitele, to je na zatížení závislé napětí U alfa a na úhlové rychlosti závislé napětí U omega, vhodné, aby byly nositeli dalších korektur.

Nabízí se superponovat napětí U omega, závislému na otáčkách, korekční napětí, které by omezovalo množství dopravované pohonné látky podle kouření Dieselová motoru, případně by vyvolalo regulační zásah při překročení nejvyšších otáček. Napětí U omega obdrží potom v závislosti na otáčkách nelineární, korigovaný průběh a omezí při nejvyšší poloze zatížení velikost součinového napětí Up a tím i vstřikovací dobu tg_Z a jí úměrná vstřikované množství.

Podobný výsledek je také možno dosáhnout omezením napětí U alfa, které je závislé na zátěži, a sice omezením závislým na otáčkách, přičemž se toto napětí U alfa může ještě ovlivnit například teplotou motoru.

Zařízení podle vynálezu je možno použít jak u motorových vozidel poháněných Dieselovým motorem, tak i u všech zařízení, ve kterých Dieselův motor tvoří stacionární pohonnou jednotku, jako například malých elektrocentrál apod.

Claims

Zařízení pro řízení vstřikovací doby u elektronického vstřikovacího zařízení pohonné látky, zejména pro Dieselový spalovací motory s elektricky řízenými vstřikovacími ventily a s ústrojím pro dopravu pohonné látky s konstantním tlakem, se snímačem, uspořádaným na klikovém hřídeli pro snímání pilovitéhé napětí, které je ve vstřikovacím rozsahu lineárně závislé na úhlu natočení klikového hřídele, dále s ústrojím pro tvoření napětí, závislým na rychlosti otáčení klikového hřídele, které sestává ze snímače impulsů a převodníku rychlosti otáčení na napětí, zařazeným «za uvedeným snímačem impulsů a s porovnávacím ústrojím vysílajícím při shodnosti pilovitého napětí a napětí závislého na rychlosti otáčení, vstřikovací impuls, vyznačující se tím, že výstup převodníku (22) rychlosti otáčení na napětí je zapojen na druhý vstup násobičky (30), na jejíž první vstup je připojen výstup snímače (25) plynového pedálu, přičemž výstup násobičky (30) je přímo nebo nepřímo připojen na jeden ze vstupů porovnávacího ústrojí (40), přičemí další vstupy porovnávacího ústrojí (40) jsou spojeny s výstupem snímače (10) pilovitého napětí,přípádně se zdrojem referenčního napětí (Ub) a na výstup porovnávacího ústrojí (40) je zapojen akční člen pro elektromagnetické vstřikovací trysky.