SU449502A3 - Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области двигателестроении и, в частости, к системам впрыска топлива.

Известны системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани , содержащие электромагнитные форсунки, обмотки которых подключены к выходу коммутирующего устройства , соединенного с электронным управл ющим устройством, св занным с датчиками режима работы двигател .

Предложенна  система отличаетс  от известных тем, что к выходу коммутирующего устройства подключены два регулирующих приспособлени , каждое из которых соединено с выходом управл ющего блока, а входы последних подключены к линии св зи между коммутирующим устройством и обмотками форсунок.

Дл  обеспечени  ограничени  силы тока (напр жени ), проход щего через обмотки, по меньщей мере, один управл ющий блок выполнен в виде блока сравнени ,соединенного с выходом генератора, импульсов, подающего задающее напр жение, и вырабатывающего импульс дл  соответствующего регулирующего приспособлени .

Регулирующие приспособлени  могут быть подключены ко входу коммутирующего устройства последовательно, а один из генераторов импульсов имеет вход, подключенный к

линии св зи между коммутирующим устройством и обмотками, и содержит источники переменного и посто нного тока, последний из которых соединен с «массой через последовательно соединенные сопротивлени  и параллельно им - через эмиттерно-коллекторный переход транзистора, база которого соединена с источником переменного тока, и элемент, получающий управл ющий импульс от линии св зи между коммутирующим устройством и обмотками и соединенный с источником переменного тока дл  изменени  задающего напр жени , подаваемого к соответствующему блоку сравнени .

Такое выполнение системы обеспечивает снижение потребл емой электроэнергии.

На фиг. 1 изображена схема предложенной системы впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани ; на фиг. 2 - электрическа  схема электронного управл ющего устройства; на фиг. 3 - блочна  схема системы с устройством дл  ограничени  силы тока и напр жени  на обмотках форсунок; на фиг. 4 - электрическа  схема системы с устройством дл  ограничени  силы тока и напр жени  на обмотках форсунок; на фиг. 5 - графики изменени  управл ющих сигналов в течение периода открыти  форсунок. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани  1 содержит электромагнитные форсунки 2, размещенные на впускном трубопроводе 3 вблизи впускных клапанов 4, и объединенные в единый блок 5 коммутирующее и электронное управл ющие устройства, которые получают электропитание от батареи 6. К.о входу электронного управл ющего устройства подключены датчик давлени  7 во впускном трубопроводе 3, датчик температуры 8, хронирующий каскад 9, св занный с валом двигател , и датчики 10. Датчик 7 установлен на корпусе И дроссельных заслонок 12. Выход коммутирующего устройства соединен с обмотками форсунок 2 (на чертеже не показаны).Топливо из блока 13 подаетс  насосом 14 по трубопроводу 15 к форсункам 2, которые могут работать в различных сочетани х группами или последовательно.

Электронное управл ющее устройство подсоединено к положительному полюсу (В + ) батареи 6 и составл ет часть блока 5, получает сигналы в виде управл ющих импульсов от различных датчиков режима работы двигател  и вырабатывает два последовательных импульса различной длительности, которые подаютс  к точке 16 дл  управлени  транзистором Г/. Первый импульс подаетс  от датчика давлени  7 и хронирующего каскада, св занного с устройством определени  угла коленчатого вала двигател , или распределителем зажигани  через сопротивление 18. По окончании этого импульса через сопротивление 19 подаетс  импульс от участка схемы, где включен датчик температуры 8. Эти импульсы обеспечивают открытие транзистора 17, вследствие чего на выходе 20 электронного управл ющего устройства образуетс  относительно низкий сигнал напр жени . От электронного управл ющего устройства через коммутирующее устройство усиленный сигнал подаетс  к обмоткам форсунок 2 (одной или нескольким), которые вследствие своей инерционности остаютс  открытыми от начала подачи первого импульса до окончани  подачи второго.

Длительность первого импульса регулируетс  ждущим мультивибратором, образованным транзисторами 21 и 22. При подаче импульса к входной клемме 23 мультивибратор переходит в неустойчивое состо ние. При этом транзистор 21 открыт, а транзистор 22 закрыт. Длительность провод щего состо ни  транзистора 21 зависит от напр жени , получаемого от датчика давлени  7. При открытом транзисторе 21 на его коллекторе возникает напр жение, близкое к напр жению «массы. Вследствие этого к базе транзистора 24 подаетс  запирающий импульс, в результате чего транзистор 24 становитс  непровод щим- При этом напр жение на его коллекторе увеличитс  и будет стремитьс  к величине В + , которое передаетс  через сопротивление 18 к точке 16. Транзистор 17 откроетс , вызыва  уменьщение величины сигнала на выходе 20. Как указывалось выше, наличие сигнала на выходе 20 способствует открытию форсунок 2.

После определенного периода времени, завис щего от напр жени  на датчике давлени  7, мультивибратор вернетс  в устойчивое состо ние , при котором транзистор 21 закрыт, а 5 транзистор 22 открыт, открывает транзистор 24 и закрывает транзистор 17, в результате чего на выходе 20 управл ющий импульс отсутствует .

В течение времени, пока транзистор 24 зак10 рыт, от его коллектора подаетс  к базе транзистора 25 импульс, который его открывает, в результате чего через него и сопротивление 26, образующие первый источпик тока, начинает протекать ток, зар жающий конденсатор 27. 15 Одновременно к базе транзистора 28 подаетс  импульс, открывающий последний. Транзистор 28 и сопротивление 29 образуют второй источпик тока, который вместе с первым открывают транзистор 30, в результате чего в 20 его коллекторе возникает отрицательное напр жение , подаваемое на базу транзистора 17 через сопротивление 19.

Когда транзистор 21 запираетс , сигнализиру  об окончании первого импульса, открывает--25 с  транзистор 24, и напр жение на коллекторе становитс  отрицательным, вызыва  прекращение зар дки конденсатора 27. Последний при этом находитс  в зар женном состо нии (фиг. 2), до величины пол рности,завис щей от дли« 0 тельности первого импульса. Однако в конце первого импульса, когда транзистор 24 открыт , к коллекторно-базовому переходу транзистора 24 подаетс  обратное смещение, так как положительный электрод конденсатора 27 5 отделен от «массы только несколькими переходами типа рп. Это вызывает в точке 31 по вление отрицательного напр жени , в результате чего посредством диода 32 транзистор 30 запираетс , и от его коллектора 0 к базе транзистора 17 подаетс  отпирающий импульс, а на выходе 20 по вл етс  BTOpoil управл ющий импульс дл  открыти  форсунок . Период времени между первым и вторым управл ющими импульсами мал, так что фор5 сунки не успевают среагировать на отсутствие сигнала.

Так как диод 32  вл етс  непровод щим, то от второго источника тока, образованного транзистором 28 и сопротивлени ми 29, кон0 денсатор 27 зар жаетс  до величины, при которой в точке 31 по витс  положительное напр жение . Это вызовет открытие диода 32 и транзистора 30, что приведет к окончанию второго импульса, и форсунки закроютс . 5 Длительность второго импульса  вл етс  функцией времени, требующегос  дл  по влени  в точке 31 положительного напр жени , отпирающего диод 32. Это врем , в свою очередь ,  вл етс  функцией величины зар да 0 конденсатора 27, завис щей от длительности первого импульса, и одновременно - от величины тока, подаваемого от транзистора 28 и сопротивлений 29, т. е. от величины напр жени  на базе транзистора 28, которое pervлируетс  при помощи делителей напр жени 

33 и 34 и, таким образом, датчиком температуры 8.

В системе могут примен тьс  и другие вариапты выполнени  электронного управл ющего устройства.

Система с устройством дл  ограничени  силы тока и напр жени  на обмотках 35 форсунок 2 (фиг. 3) содержит коммутирующее устройство 36, ко входу которого подключен выход 20 электронного управл ющего устройства , положительный иолюс B-f- батареи и «масса - через регулирующие приспособлени  37 и 38. Последние подключены ко входу последовательно, так что их воздействи  суммируютс . Коммутирующее устройство 36 предназначено дл  подачи через сопротивление 39 управл ющих импульсов к обмоткам 35 форсунок 2. Приспособлени  37 и 38 управл ютс  соответственно блоками сравнени  40 и 41. Блок 40 подключен к общей точке выхода коммутирующего устройства 36 и сопротивлени  39, а блок 41-сопротивлени  39 и обмоток 35.

Блок сравнени  41 получает задающее напр жение Vo от генератора имнульсоз 42 и служит дл  того, чтобы в точке 43 напр жение было не меньше, чем V (за исключением случаев, когда напр жение регулируетс  приспособлением 38). Блок сравнени  41 обеспечивает управление форсунками в начале их открыти .

Блок сравнени  40 получает задающее напр жение Vz от генератора импульсов 44 и служит дл  того, чтобы напр жение в точке 45 было приблизительно равно мгновенному значению Vz (за исключением случаев, когда оно регулируетс  приспособлением 38).

Регулирующие приспособлени  37 и 38 выполнены таким образом, чтобы измен ть величину сопротивлени  на входе коммутирующего устройства, измен   величину тока и напр жение импульса, -подаваемого к форсункам 2.

Генератор импульсов 44 имеет вход, соединенный с общей точкой сопротивлени  39 и обмоток 35, дл  того чтобы в начальный момент подачи импульса к форсунке 2 У было выще, чем в течение остального периода времени подачи импульса. В начальный момент подачи импульса величина тока мала, и напр жение в точке 43 будет ниже величины V. Однако с увеличением тока управл ющего импульса , напр жение в точке 45 достигнет какой-то величины Vz и при неизменности последнего величина напр жени  в точке 45 не возрастает и регулируетс  приспособлением 37. Вследствие увеличени  тока снижаетс  величина напр жени  в точке 43. В результате этого величина задающего напр жени  V, вырабатываемого генератором импульсов 44, будет снижатьс  до второго более низкого значени , в результате чего приспособлением 37 будет обеспечено уменьщение напр жени  в точке 45. Это вызовет соответствующее уменьшение напр жени  в точке 43,

но блок сравнени  41 с приспособлением 38 не будет воздействовать на коммутирующее устройство 36 из-за работы блока сравнени  40 и приспособлени  37. При этом задающее напр жение Vj, вырабатываемое генератором импульсов 42, остаетс  на заданном уровне.

При работе в начальный момент подачи импульса к обмоткам 35, задаваемого подачей

импульса от входа электронного управл ющего устройства, начальное напр жение в точках 45 и 43 будет зависеть от переходных процессов, возникающих вследствие индуктивности обмоток 35, имеющих в этот период

большое сопротивление. Блок сравнени  41 будет в большой степени воздействовать на приспособление 38, чтобы напр жение импульса , подаваемого к обмоткам 35, было максимальным, завис щим от импульса на

входе в коммутирующее устройство. Дополнительно и блок сравнени  40 будет воздействовать на приспособление 37, чтобы снизить его сопротивление, так что суммарное сопротивление приспособлений 37 и 38 будет незначнтельным . Когда начинает протекать по обмоткам 35 ток, напр жение в точке 43 будет регулироватьс  до величины Уг- Как только сопротивление обмоток 35 упадет и напр жение в точке 43 уменьшитс , приспособление

38 будет регулироватьс  так, чтобы поддержать напр л ение в точке 43 посто нным. Как только ток, протекающий через обмотки 35, будет возрастать и приспособление 38 будет стремитьс  поддержать напр жение в

точке 43 на уровне У, напр жение в точке 45 также увеличитс  на величину, равную увеличению силы тока, умноженной на величину сопротивлени  39, которое служит в качестве измерител  силы тока, проход п,его

через обмотки. Величина сопротивлени  39 быть выбрана малой, пор дка 0,1 - 0,2 ом (в отличие от обычно примен емых в электронных системах впрыска, сопротивление которых по величине гораздо выше, например 5 или 6 ом). Как только напр жение в точке 45 начинает расти, указыва  на возрастание силы тока, при открытом положении форсунок и по значению приближаетс  к величине У2, блок сравнени  40 начинает управл ть регулирующим приспособлением 37.

Как только приспособление 37 включитс , количество энергии, подаваемой от устройства 36 к обмоткам 35, начнет уменьщатьс , что

вызовет падение напр жени  в точке 43 и уменьшение роста напр жени  в точке 45. В результате этого блок сравнени  41 в определенный момент оп ть воздействует на нриспособление 38. Однако это не окажет вли ни 

на коммутирующее устройство, так как генератор импульсов 44 уменьщит величину выходного напр жени  V, и тем самым приспособление 37 вызовет дальнейщее снижение напр жени  управл ющего имиульса, обеспечива  дальнейшее уменьшение энергии, подаваемой от коммутирующего устройства к форсункам.

Минимальное значение V устанавливаетс  таким, чтобы несколько превышать величину тока, требующегос  дл  обеспечени  удержани  форсунок в открытом положении, когда происходит подача топлива. Этим обеспечиваетс  экономи  электроэнергии и улучшение характеристики открыти  и закрыти  запорного органа форсунки.

Коммутирующее устройство 36 содержит мощный транзистор 46, управл емый с помощью транзистора 47. Транзистор 46 находитс  в провод щем состо нии тогда, когда получает отпирающий импульс от транзистора 47, состо ние которого определ етс  импульсами , подаваемыми к его базе. Устройство 36 содержит также входные транзисторы 48 и 49. Когда импульс подаетс  от выхода 20 электронного управл ющего устройства, транзистор 48 запираетс  и, следовательно, положительное напр жение подаетс  к базе транзистора 49, который отпираетс . При условии, что регулирующие приспособлени  полностью закрыты, ток протекает через транзистор 49 и сопротивление 50, определ   ток в базе транзистора 47. Приспособлени  37 и 38 обеспечивают изменение тока в базе транзистора 47 и таким образом определ ют ток в базе мощного транзистора 47 и ток в сопротивлении 39 и обмотках 35.

Приспособлени  37 и 38 состо т соответственно из транзисторов 51 и 52, которые соединены между собой так, что коллектор триода 51 св зан с эмиттером триода 52, а коллектор триода 52 - с эмиттером транзистора 49.

Таким образом, транзисторы 49, 51 и 52 соединены последовательно. Изменение тока в базах транзисторов 51 и 52 вызовет изменение их проводимости и таким образом транзисторы 51 и 52 будут работать как переменные сопротивлени , измен ющие ток, протекающий через базу транзистора 47.

Блок сравнени  41 состоит из источника посто нного тока, содержащего транзистор 53, диоды 54 и сопротивление 55, подключенное к «массе. Источник посто нного тока действует таким образом, что его выходной ток, протекающий от коллектора транзистора 53 имеет посто нную величину. Коллектор транзистора 53 соединен с эмиттерами двух транзисторов 56 и 57, из которых тот будет провод щим , у которого база по отношению к «массе будет иметь самый низкий потенциал. База транзистора 56 подсоединена к точке 43 через диод 58. Когда через точку 43 протекает ток, база транзистора 56 будет иметь напр жение «массы и, следовательно, транзистор 56 будет открыт. Коллектор этого транзистора 56 будет подключен к базе транзистора 52, образующего регулирующее приспособление 38. Когда ток полностью от источника посто нного тока блока сравнени  41 протекает через коллектор транзистора 58, то максимальный импульс подаетс  на базу транзистора 58, то максимальный импульс подаетс  на базу транзистора 52, который станет максимально провод щим. База транзистора 57 подключена через диод 59 к генератору импульсов 42, выполненному в виде регул тора напр жени , содержащего сопротивление 60, один конец которого подключен к положительному полюсу батареи, а другой - через зенер-диод 61 -к «массе. Зенер-диод устанавливает задающее напр жение 1/2. Когда ток начинает протекать через обмотки, напр жение в точке 43 возрастает. Как только оно достигнет значени  величины 1/2, транзистор 56 закрываетс , а транзистор 57-открываетс .

Это вызовет открытие транзистора 52, ограничива  таким образом возрастание напр жени  в точке 43, которое не должно превышать по величине напр жение У2Блок сравнени  40 также содержит источник посто нного тока, состо щего из транзистора 62, диодов 63 и сопротивлени  64, подключенного к «массе. Коллектор транзистора 62 также соединен с эмиттерами двух транзисторов 65 и 66, работающими так же, как и в

блоке сравнени  41. База транзистора 65 через диод 67 подключена к эмиттеру транзистора 68, который управл ет током в ней. База транзистора 68 подключена к выходу генератора импульсов 44. Коллектор транзистора 66 подключен к базе транзистора 51, образующего регулирующее приспособление 37 и таким образом управл ет им как и в вышеописанном приспособлении 38. Блок сравнени  40 действует таким образом, чтобы напр жение в точке 45 было, в основном, эквивалентно напр жению УЗГенератор импульсов 44 имеет источник посто нного тока, содержащий транзистор 69, диоды 70 и сопротивление 71. Ток, проход щий через транзистор, проходит на «массу через последовательно включенные сопротивлени  72 и 73 и параллельно им через транзистор 74. Выходной импульс, т. е- задающее напр жение 1/2, генератора 44 отбираетс  от

коллектора транзистора 69. Напр жение Vi соответствует падению напр жени  на сопротивлени х 72 и 73. В генераторе 44 имеетс  второй источник тока, состо щий из транзистора 75 и сопротивлений 76, 77 и 78. Напр жение , прикладываемое к сопротивлени м 77 и 78, подаетс  от источника посто нного напр жени , содержащего сопротивление 79 и зенер-диод 80. Генератор 44 имеет также транзистор 81 обратной св зи, эмиттер которого

подключен к базе транзистора 75, а коллектор - к общей точке сопротивлени  79 и зенер-диода 80. База транзистора 81 подключена к точке 43. Выходной ток от источника тока с транзистором 75 будет протекать на

«массу через сопротивление 82. Этим устанавливаетс  напр жение, подаваемое на базу транзистора 74, коллектор которого подключен к коллектору транзистора 69, а следовательно соединен с задающим напр жением V.

В зависимости от напр жени  тока, проход щего от транзистора 75, когда этот ток протекает по сопротивлению 82, транзистор 74 имеет переменное состо ние проводимости. Количество , подающее напр жение в точке 43, снова подаетс  на базу транзистора 81, уменьша  его проводимость. Вследствие этого изменитс  выходной ток от источника переменного тока с триодом 75, и это изменение выходного тока будет измен ть проводимость транзистора 74, так что задающее напр жение Vz, определ емое транзистором 74, будет мен тьс .

Таким образом, установитс  втора , более низка  величина напр жени  Vz. Триоды 65 и 66, унравл   триодом 51, будут поддерживать в точке 45 новое по величине напр жение V.

На фиг. 5 изображен график изменени  тока , проход щего через одну из обмоток форсунок , в функции времени с момента подачи управл ющего импульса с выхода 20. При этом момент времени Го обозначает момент открыти  запорного органа форсункиТок , протекающий через обмотку форсупки, увеличиваетс  до максимального значени  /сь после чего увеличение тока прекращаетс  и быстро снижаетс  до величины /с2. Это  вл етс  результатом уменьщени  величины задающего напр жени  УЗ до второй, более низкой величины. Величина тока /с2 несколько превышает величину /„, котора  представл ет минимальный ток в обмотке форсунки дл  обеспечени  нахождени  запорного органа форсунки в положении открыти . Анализ кривой показывает, что скорость возрастани  тока в обмотке вли ет на врем  открыти  кланана, и чем выще скорость возрастани  тока, тем быстрее наступает момент открыти  клапана, а уменьщение силы тока после открыти  клапана обеспечивает снижение потребл емой электроэнергии тока, проход щего через транзистор 74, измен етс  в функции его проводимости и зависит от тока , идущего от источника посто нного тока с транзистором 69.

Таким образом, количество тока, протекающего по сопротивлению 72, будет равно току, поступающему от источника посто нного тока с транзистором 69 и уменьшенному на величину тока, проход щего через транзистор 74. Обща  точка 83 сонротивлений 72 и 73 подключена через диод 84 к проводу 85, соедин ющему базу транзистора 81 и точку 43.

Напр жение в точке 83 регулируетс  непосредственно как функци  напр жени  в точке 43. Задающее напр жение УЗ от генератора импульсов по величине равно величине напр жени  в точке 43, увеличенной на количество тока, протекающего через сопротивление 72, имеющего заданную величину. Если в точке 43 имеетс  напр жение Vz, то его уровень достигаетс  при начальном значении. Это определ ет проводимость транзистора 74, который

непр мым образом управл етс  проводимостью транзистора 81, а также подключением точки 43 через диод 84 к точке 83. Когда напр жение в точке 45 достигнет величины Уз,

пара триодов 65 и 66 через соединенные между собой эмиттеры начнет переключатьс  и таким образом управл ть проводимостью транзистора 51. В этой начальной фазе управлени  не оказываетс  ограничивающего

вли ни  на рост напр жени  в точке 45. В результате этого напр жение в точке 43 начинает падать. Это падение нанр л ени  передаетс  через диод 84 к точке 83. Таким образом, выходное напр жение УЗ

генератора 44, управл емое напр жением в точке 83, начнет уменьшатьс .

Предмет изобретени 

1. Система внрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани , содержаща  электромагнитные форсунки, обмотки которых подключены к выходу коммутирующего устройства , соединенного с электронным управл ющим устройством, св занным с датчиками режима работы двигател , отличающа с  тем, что, с целью снижени  потребл емой электроэнергии, к входу коммутирующего устройства подключены два регулирующих

приспособлени , каждое из которых соединено с выходом управл ющего блока, а входы последних подключены к линии св зи между коммутирующим устройством и обмотками. 2. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ. а   с  тем,

что дл  обеспечени  ограничени  силы тока (напр жени ), проход щего через обмотки, по меньшей мере, один управл ющий блок выполнен в виде блока сравнени , соединенного с выходом генератора импульсов, подающего

напр жение, и вырабатывающего импульс дл  соответствующего регулирующего приспособлени .

3- Система по пп. 1 и 2, от л и ч а ю щ а   с   тем, что регулирующие приспособлени  подключены ко входу коммутирующего устройства последовательно.

4. Система по пп. 2 и 3, отличающа с  тем, что один из генераторов импульсов имеет вход, подключенный к линии св зи между

коммутирующим устройством и обмотками, и содержит источники переменного и посто ппого тока, последний из которых соединен с «массой через последовательно соедииенные сонротивлени  и нараллельно им - через

эмиттерно-коллекторный переход транзистора, база которого соединена с источником переменного тока, и элемент, получающий управл ющий импульс от линии св зи между коммутирующим устройством и обмотками и соединенный с источником переменного тока дл  изменени  задающего напр жени , подаваемого к соответствующему блоку сравнени  с лЛЛфч Т С -: п p( I. -iJ-VW-f- J V4AAA -j Г. АЛЛлrAAA Ii r-. A

.A J

sio 1 /г 136