SU1092294A1 - Устройство управлени впрыском топлива в дизель с наддувом - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛБ С НАДДУВОМ, содержащее датчик угловой скорости, выполненный в виде установленного на валу дизел  посто нного магнита и неподвижной катушки вблизи него, управл емый формирователь импульсов, триггер, первую и вторую схемы И, источник опорного напр жени , одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, сумматор, дифференцирующую цепочку, выпр митель и интегратор, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  топливной экономичности дизел  на холостом ходу и повышени  его надежности на номинальном режиме, в устройство введены датчик температуры выхлопных газов и датчик максимального давлени  сгорани , преобразователь напр жение- .низка  частота, элемент сравнени , треть  схема И и реле частоты, причем вход преобразовател  напр жение-низка  частота соединен с входом дифференцирующей цепочки и вы.ходом датчика температуры выхлопных газов, а выход - с первыми входами первой и второй схем И, первый вход элемента сравнени  подключен к выходу датчика максимального давлени  сгорани , а второй в.ход - к источнику опорного напр жени , первый вход третьей схемы И подключен к инверсному выходу элемента сравнени , а второй вход - к пр мому выходу реле частоты, вход реле частоты с соединен с выходом датчика угловой скорости и стартовым входом управл емого (Я формировател  импульсов, инверсный выход реле частоты подключен к вторым входам первой и второй схем И, а первый и второй входы сумматора подключены соответственно к выходу интегратора и выходу третьей схемы И. со N3 ГчЭ ;о

Description

Изобретение относитс  к д|-ипателестроеПИК ), а именно к системам электронного уиpt:i uienHH топливопадачи в дизель. -l:-;iiecTii() устройство управлени  вирыском топлива в дизель с наддуволч, еодержаuiee датчик угловой скорости, выполненный в виде установленного на валу дизел  посто нного магнита и неиодвижной вблизи него, управл емый форшрователь имиу.льсов, триггер, первую и вторую схемы И, источник опорного напр жени , одновибратор , усилитель и электромагнитный клапан, сумматор, дифференцирующую пепочку , выпр митель и интегратор 1J. Однако уменьшение удельного расхода топлива осунгествл етс  по величине приращени  эффективной мощности дизел , котора  на холостом ходу равна нулю, что не нозвол ет повысить топливную экономичность , а на номинальном и близком к нему режимах работы дизел  угол опережени  впрыска выбираетс , исход  из ограничени  максимального давлени  сгорани  дл  обеспечени  достаточной надежности дизел , что также недостижимо известным устройством . Целью изобретени   вл етс  повышение топливной экономичности дизел  на холостом ходу и повьиаение его надежности на но.минальном режиме работы. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство управлени  впрыском топлива в дизель с наддувом, содержащее датчик угловой скорости, выполненный в виде установленного на валу дизел  посто нного магinria и ненодвижной катушки вблизи него, управл емый формирователь импульсов, триггер, первую и вторую схемы И, источник опорного напр жени , одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, сумматор , дифференцирующую цепочку, выпр митель и интегратор, введены датчик температуры . выхлопных газов и датчик максимального давлени  , преобразователь напр жение-низка  частота, элемент сравнени , треть  схема И и реле частоты, причем вход преобразовател  соединен со входом дифференцирующей цепочки и выходом датчика температуры выхлопных газов , а выход - с первыми входами первой и второй схем И, первый вход элемента сравнеци  подключен к выходу датчика максимального давлени  сгорани , а второй вход --- к источнику опорного напр жени , первый вход третьей схемы И подключен к инверсному выходу элемента еравнени  а второй вход --- к пр мому выходу pe;ie частоты, вход реле частоты соединен с выходом датчика угловой скорости и стартовым входом управл емого формировател  импульсов , инверсный выход реле частоты подключен ко вторым входам первой и второй схем И, а первый и второй входы сумматора подключены соответственно к выходу интегратора и выходу третьей схемы И. На фи|-. 1 нриведено предлагаемое устройство , блок-схема; на фиг. 2 - зависимость темиературы выхлопных газов дизел  01 у|ла опережени  впрыска топлива и вре.менные диаграм.мы управл ющего напр жени  и температуры выпускных газов. Устройство содержит датчик 1 угловой скорости ва.па 2, выполненный в виде посто нного магиита 3, укрепленного на валу, и катушки 4, установленной вблизи вала 2. Выход датчика 1 угловой скорости подключен к стартовому входу управл емого формировател  5 импульсов и входу реле 6 частоты. Выход управл емого формировател  5 имггульсов подключен ко входу одновибратора 7, выход которого через последовательно соединенные усилитель 8 и электромагнитный клапан 9 св зан с дизелем 10. Датчик И температуры выпускных газов установлен в выпускном коллекторе дизел  10 и вырабатывает электрический с.чг}1ал, пропорциональный этой температуре. Датчик 12 размещен в цилиндре дизел  и формирует электрическое напр жение, пропорциональное максимально.му давлению сгорани . Выход датчика 11 температуры подключен ко входам дифференцирующей цепочки 13 и преобразовател  14 напр жение- низка  частота. Выход дифференцируюи ей цепочки 13 через однополупериодный выпр митель 15 св зан со счетным входом триггера 16. Выход преобразовател  14 напр жение-низка  частота подключен к первым входам первой схемы И 17 и второй схемы И 18, вторые входы которых подключены к инверсному выходу реле 6 частоты, а третьи соответственно к пр мому и инверсному выходам триггера 16. Выходы первой и второй схем И 7 и И 18 соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирую цим входами интегратора 19. Выход датчика 12 максимального давлени  сгорани  подключен к первому входу элемента 20 сравнени , второй вход которого св зан с источником 21 опорного напр жени , а инверсный выход - с первым входом третьей схемы И 22. Второй вход третьей схемы И 22 соединен с пр мым выходом реле 6 частоты. Выход интегратора 9 и вы.ход третьей схемы И 22 подключены соответстBentio к первому и второму входам сумматора 23. Выход сумматора 23 соединен с управл ющей щиной управл емого формировател  5 импульсов. Устройство работает следующим образом. При повороте вала 2 на угол if относиTC .ibHO верхней мертвой точки в процессе работы дизел  магнит 3 проходит вблизи катущки 4. В этом случае на зажимах последней возникает импульс напр жени , поступающий на стартовый вход управл емого формировател  5 импульсов. На выходе последнего возникает единичный импульс. длительность tu которого пропорциональна управл ющему напр жению ,Uv, pfleKj -коэффициент пропорциональности между длительностью импульса и напр жением. По окончании этого импульса происходит запуск одновибратора 7, который формирует импульс, длительность которого определ ет цикловую подачу топлива. Этот импульс после усилени  по мощности усилителем 8 открывает электромагнитный клапан 9 и происходит впрыск топлива в цилиндр дизел . Угол опережени  впрыска в этом случае равен 8 )tu, гдеti)-углова  скорость вала; угол поворота вала за один оборот. При работе дизел  датчики 11 и 12 вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные соответственно температуре Т выпускных газов и максимальному давлению сгорани  Р идт КД, , где KI и Кз - коэффициенты пропорциональности . С помощью преобразовател  14 напр жение-низка  частота сигнал преобразуетс  в низкочастотную импульсную серию, частота которой определ етс  следующим образом f K,UAT, где К - коэффициент преобразовани  напр жение - низка  частота. Предположим, что Т Т,, углова  скорость вала ниже порога срабатывани  реле частоты ()j, а триггер 16 находитс  в единичном состо нии. В таком случае открыта перва  схема И 17, втора  схема И 18 закрыта и неинвертирующий вход интегратора 19 оказываетс  подключенным к преобразователю 14,напр жение - низка  частота. По окончании первого импульса этого преобразовател  выходное напр жение интегратора 19 определ етс  выражением Uu Uo где Ue - начальное выходное напр жение интегратора; KS - коэффициент преобразовани  времени в напр жение; f - длительность импульса низкочастотной импульсной серии. Поскольку в данном диапазоне угловых скоростей реле частоты не срабатывает, то треть  схема И 22 закрыта и выходное напр жение сумматора 23 равно выходному напр жению интегратора. Вследствие этого по окончании упом нутого импульса на выходе сумматора 23 сигнал определ етс  следующим выражением Uy, Uy,+K5tH,-U,+ K5tH,, а длительность импульса управл емого формировател  5 импульсов возрастает до значени  te K|(Uy + K5tH ) tHj+KfKstj,., При 5ТОМ угол опережени  впрыска уменьшаетс  до величины Qz Qi-wK,K5tH. рабоча  точка дизел  смещаетс  из положени  1 в положение 2, а температура выпускных газов измен етс  от Tj до Tj (фиг. 2). В результате этого выходной сигнал датчика 11 температуры выпускных газов получает положительное приращение, на выходе дифференцирующей цепочки 13 по вл етс  положительный импульс, который , проход  через однополупериодный выпр митель 15, воздействует на счётный вход триггера 16. Последний переходит в нулевое состо ние, перва  схема И 17 закрываетс , втора  схема И 18 открываетс , и импульсы преобразовател  14 напр жение - низка  частота проход т на инвертирующий вход интегратора 19. Вследствие этого выходное напр жение последнего уменьщаетс  и по окончании первого импульса на указанном входе становитс  равным ,-K54 L-O Такую же величину имеет и выходное напр жение сумматора 23, в результате чего угол опережени  впрыска становитс  равным Q. За врем  действи  первого импульса на инвертирующем входе интегратора 19 температура выхлопных газов уменьщаетс  от Tj до Т., вызыва  понижение выходного сигнала датчика 11 температуры, уменьщение частоты преобразовател  14 напр жение - низка  частота и возникновение отрицательного импульса на выходе дифференцирующей цепочки 13. Указанный импульс не пропускаетс  выпр мителем 15, и триггер 16 остаетс  в прежнем нулевом состо нии, вследствие чего с выходом преобразовател  14 напр жение - низка  частота продолжает быть св занным через открытую вторую схему И 18 инвертирующей вход интегратора 19. На этот вход поступает второй импульс указанного преобразовател , по окончании которого выходное напр жение интегратора 19 уменьщаетс  становитс  равным Ьи Uo-Ks-tj, Напр жение на управл ющей щине управл емого формировател  5 импульсов в этом случае имеет величину Uy3 Uo-K5tH Длительность выходного импульса этого формировател  определ етс  выражением и KjflJp-Kstrf J tH,-KiKstn, a угол опережени  впрыска оказываетс  равным Q, Q,+WK,K5tK, При этом температура выхлопных газов дизел  уменьщаетс  до значени  Тз, выходной сигнал датчика 11 температуры выхлопных газов дизел  уменьщаетс , частота выходных импульсов преобразовател  14 падает , а на выходе дифференцирующей цепочки 13 по вл етс  отрицательный импульс, который не пропускаетс  однополупериодным выпр мителем 15. Триггер 16 остаетс  в прежнем, нулевом, состо нии и работа устройства продолжаетс  согласно описанномуПри движении рабочей точки дизел  из положени  IV в положение V температура выхлопных газов проходит через минимум Т Те, благодар  чему при изменении угла опережени  впрыска от бв ДО Qs выходной сигнал датчика 11 температуры выхлопных газов получает положительное приращение и на вЕ ходе дифференцирующей цепочки 13 вырабатываетс  положительный импульс, который, проход  через выпр митель 15, переводит триггер, в другое, единичное состо ние . В результате этого втора  схема И 18 закрываетс , перва  схема И 17 открываетс  и выход преобразовател  14 напр жение - низка  частота оказываетс  св занным с инвертирующим входом интегратора 19. В этом случае имеют место следующие величины сигналов элементов устройства 0ys Uo- KstH.i ,-5KiK5tH -Ki{Vo-3K5tHj Qs awKiK tHt По окончании первого импульса на инвертирующе .м входе интегратора 19 выходное напр жение сумматора 23 увеличиваетс  ло значени  Uy Uo-2K5tH,, длительность выходного импульса управл емого формировател  5 импульсов возрастает до величины (Uo-2K5tH,)tM,-2K,K5tn , а угол опережени  впрыска уменьщаетс  до значени  Q( 2J-f-WKi(Vc,-2K5tH,)(i-b2WK,K5t За врем  действи  указанного первого импульса температура выхлопных газов измен етс  от значени  Тв до значени  Т, получа  в начале отрицательное, а затем положительное приращение. Когда рабоча  точка дизел  движетс  из положени  П1 в положение IV, выходное напр жение датчика 1 температуры выхлопных газов возрастает и на выходе дифференцирующей цепочки 13 по вл етс  положительный импульс, перевод щий триггер 16 в другое, нулевое, состо ние . Вследствие этого перва  схема И 17 закрываетс , втора  схема И 18 открываетс  и к выходу преобразовател  14 напр жениенизка  частота сказываетс  подключенный инвертирующий вход интегратора 19. По окончании следующего и.мпульса этого преобразовател  угол опережени  измен етс  от величины Q. до величины Qs и далее работа устройства повтор етс . Благодар  этому на данном скоростном и нагрузочном режимах работы дизел  угол опережени  впрыска колеблетс  между значени ми Q и Q а температура выхлопных газов - между значени ми Т и Ts, близкими к минимальной температуре. Рассмотрим функционирование устройства на близких к номинальному скоростных режимах работы дизел  с наддувом, на которых угол опережени  впрыска должен выбиратьс  не из услови  максимальной топливной экономичности, а из услови  ограничени  максимального давлени  сгорани  (). Предположим, что таким режимам соответствует диапазон угловых скоростей W Wn и порог срабатывани  Wn реле частоты соответствует такому углу опережени  впрыска, при котором еще обеспечиваетс  максимум топливной экономичности , а максимальное давление сгорани  совпадает с предельно допустимой величиной i-2 PZ лей В указанном диапазоне угловых скоростей на пр мом выходе реле 6 частоты действует единичный сигнал, а на инверсном - нулевой, вследствие чего перва  И 17 и втора  И 18 схемы совпадени  закрыты, а треть  схема И 22 - открыта. В этом случае на выходе последней действует сигнал , равный сигналу на инверсном выходе элемента 20 сравнени  и определ ющийс  выражением Uee KjPz (Р2 -Ргдоа), где UHOH- напр жение источника 21 опорного напр жени , а напр жение на управл ющей щине управл емого формировател  5 импульсов равно сумме: Uy Ui, + Kl(Pz Pz«OD), причем выходное напр жение интегратора 19 во всем рассматриваемом диапазоне угловых скоростей посто нно, Uce же измен етс . При этом длительность кмпульса указанного формировател  определ етс  выражением ,()К,Гии+Кз(Р2-Ргдол), а угол опережени  впрыска - следующим образом Q 2f -4-yKj и +Кз{Рг РГЛО ) 1 С ростом угловой скорости вала при посто нном угле опережени  величина PZ возрастает, что согласно последнему выражению , приводит к уменьщению угла опережени  впрыска. Последнее в свою очередь приводит к уменьщению максимального давлени  сгорани . При уменьщении угловой скорости вала все проиходит наоборот. Из последнего уравнени  видно, что приращени  максимального давлени  сгорани  и угла опережени  имеют противоположные значени , т. е. система регулировани  угла опережени  впрыска охвачена отрицательной обратной св зью по сигналу датчика Р, (датчика 11), а управл ющим воздействием  вл етс  выходной сигнал сумматора 23. В св зи с этим устройство обеспечивает ограничение максимального давлени  сгорапн  на всех близких к номинальному скоростных режимах работы дизел  с наддувом (порог ограничени  близок к Рулоа ).

Таким образом, по сравнению с известным , предлагаемое устройство обеспечивает повышение топливной экономичности дизел  с наддувом на холостом ходу, когда эффективна  мощность равна нулю, а индикаторна  мощность затрачиваетс  на привод вспомогательных механизмов, преодоление сил трени  и сил инерции и т.д., а также повыщение надежности работы такого дизел  на близких к номинальному режимах работы благодар  ограничению максимального давлени  сгорани  на уровне, близком к допустимой величине.

ж

Uys Uy«. и уз Ugt Uyi вг 9i 83 Д &д ffs

с

Z

т,

Гз

Те

(риг. г

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ С НАДДУВОМ, содержащее датчик угловой скорости, выполненный в виде установленного на валу дизеля постоянного магнита и неподвижной катушки вблизи него, управляемый формирователь импульсов, триггер, первую и вторую схемы И, источник опорного напряжения, одновибратор, усилитель и электромагнитный клапан, сумматор, дифференцирующую цепочку, выпрямитель и интегратор, отличающееся тем, что, с целью повышения топливной экономичности дизеля на холостом ходу и повышения его надежности на номинальном режиме, в устройство введены датчик температуры выхлопных газов и датчик максимального давления сгорания, преобразователь напряжение— низкая частота, элемент сравнения, третья схема И и реле частоты, причем вход преобразователя напряжение—низкая частота соединен с входом дифференцирующей цепочки и выходом датчика температуры выхлопных газов, а выход — с первыми входами первой и второй схем И, первый вход элемента сравнения подключен к выходу датчика максимального давления сгорания, а второй вход — к источнику опорного напряжения, первый вход третьей схемы И подключен к инверсному выходу элемента сравнения, а второй вход — к прямому выходу реле частоты, вход реле частоты соединен с выходом датчика угловой скорости и стартовым входом управляемого формирователя импульсов, инверсный выход реле частоты подключен к вторым входам первой и ’второй схем И, а первый и второй входы сумматора подключены соответственно к выходу интегратора и выходу третьей схемы И.

   фиг.1