Устройство управления впрыском топлива в дизель с наддувом

Устройство управления впрыском топлива в дизель с наддувом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛБ 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 повыщения 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 вы.ходом 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 в.ход - 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 с соединен с выходом датчика угловой скорости и стартовым входом управляемого (Я 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. со N3 ГчЭ ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 (5D

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3495240/25-06 (22) 22.09.82 (46) 15.05.84. Бюл. № 18 (72) В. Л. Бенин, Н. К. Шокотов, А. Н. Борисенко, В. Н. Соболь, В. Н. Зайончковский и Е. Г. Заславский (53) 621.436.038.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 885588, кл. F 02 М 51/02, 1981. (54) (57) УСТРОИСТВО 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

„„SU„„1092294 A 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 дифферен ци рующей 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.

1092294

Изобре! ение относится к дщ!! ателестрое-! п1ю, и именно к cHOTO I3; электронного упр-:;;л< IIHH топливопадачи B дизель.

Извес!Нно устройство управления впрысХ: то1!ЛИВЫ B;1ИЗЕЛЬ С НаДДУВО vi, СОДЕРжа:цс- датчик угловой скс!рости, выполнен:1ый

B ви,1е установленного на валу дизеля постоянного магнита и неподвижной катушки вблизи него, управляемый форннроватез!ь импульсов, триггер, первую и вторую схемы

И, источник опорного напряжения, одновибратор, усилитель и электромагнитный

KJI3t13It, сумматор. дифферен11ирующую цепо:ку, выпрямитель и интегратор 111.

Однако умсньн!ение удельного расхода топлива ол ществляется по величине прира-! цения эффективной мощности дизеля, которыя на холостом ходу равна нулю, Iòо

Но позволяет повысить топливную экономичность, а на номинальном и близком к нему режимах работы дизеля угол опережен:.!я

«прыска выбирается, исходя из ограничен:-гя максимального давления сгорания для обеспечения достаточной надежности дизеля, что также недостижимо известным устройством.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности дизеля на холостом ходу и повышение его надежности на номинальном режиме работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройство управления впрыском топлива в дизель с наддувом, содержагцее датчик угловой скорости, выполненный в виде уста-!

Н1вленного на валу дизеля постоянного маггl l1òû и неподвижной ка I 1ц ки вол изи нсго, управляемый формирователь импульсов, триггер, перзую и вторую схемы И, источник опорного напряжения, одновибратор, усн,!ите.lb H электромагнитный тор, диффереццирующую цепочку, выпрямитель и интегратор, введены датчик температуры выхлопных газов и дат гик максимального дывления сгорания, преобразова Kль напряже11ие — — низкая ча(Т07 а, элемент сравнения, третья схема И и реле частоты, ttpIt«e t вход преобразователя соединен со 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 вь1ходу реле частоты, вход реле частоты соединен с выходом датчика угловой скорости и стартовым входом управляемого формирователя импульсов, инверсный выход реле частоты поаключен 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 фиг. приведено предлагаемое устройство, блок-схема; FI3 FISH!. 2 — 33BHcHмость температуры выхлопных газов дизеля

nl угла опережения впрыска топлива и временные диа.-раммы управ7яюнхего напряжения и температуры выпускных газов, Ус рс1ЙсTBO 07OpFKHT iF3TitHK 1 уг7OBOH скорости вала 2, выполненный в виде посгоянно1о магнита 3, укрепленного на валу, и катуц:ки 4, установленной вблизи вала 2.

Выход датчика 1 угловой скорости подключен к стартовому входу управляемого формирователя 5 импульсов и входу реле 6

".3ñòîòû. Выход управляемого формирователя 5 им:!ульсов подключен ко входу одновибратора 7, выход которого через последозатслы1о соединенные усилитель 8 и электромагнитный клапан 9 связан с дизелем 10. Датчик 1 температурь! выпускных газов установлен в выпускном коллекторе дизеля 10 и вырабатывает электрический

c:IãIt3..I, пропорциональный этой температуре.

Датчик 12 размещен в цилиндре дизеля и формирует электрическое напряжение, пропорциональное максимальному давлению сгорания. Выход датчика 11 температуры подключен ко входам дифференцирующей це!ючки 13 и преобразователя 14 напряжение — низкая частота. Выход дифг11еренцирующей цепочки 13 через однополупериодный выпрямитель 15 связан со счетным входом трип ра 16. Выход преобразователя

14 напряжение — низкая частота подключен к первым входам первой схемы И 17 и второй схемы И 18, вторые входы которых подключены к инверсному выходу реле 6 чы! тоты, 3 третьи ссютветственно к прямому и инверсному выходам триггера 16. Выходы перзой и второй схем И 17 и И 18 соединены

cooTBåToTBåíío с неинвертирующим и инвертирую1цим входами интегратора 19. Выход датчика !2 максимального давления сгораI :èÿ подклк)чен к первому входу элемента 20 сравнения, второй вход которого связан с источником 21 опорного напряжения, а инверсный выход — с первым входом третьей схемы И 22. Второй вход третьей схемы

И 22 соединен с прямь|м выходом реле 6 частоты. Выход интегратора 19 и выход третьей схемы И 22 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора ?3. Выход сумматора 23 соединен с управляющей шиной управляемого формирователя 5 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При повороте вала 2 на угол 1 относи-! х.. IbFto верхней мертвой точки в процессе работы дизеля магнит 3 проходит вблизи сыту!и!си 4. В этом случае на зажимах последней возникает импульс напряжения, поступающий на стартовый вход управляемого формирователя 5 импульсов. На выходе последнего возникает единичный импульс, 1092294 длительность tu которого пропорциональна управляющему напряжению

tv= К, 1- у, где К1 — коэффициент пропорциональности между длительностью импульса и напряжением.

По окончании этого импульса происходит запуск одновибратора 7, который формирует импульс, длительность которого определяет цикловую подачу топлива. Этот импульс после усиления по мощности усилителем 8 0 открывает электромагнитный клапан 9 и происходит впрыск топлива в цилиндр дизеля. Угол опережения впрыска в этом случае равен

8 =2/1 — g — сйи, гдеи) — угловая скорость вала;

2 — угол поворота вала за один оборот.

При работе дизеля датчики 11 и 12 вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные соответственно температуре

Т выпускных газов и максимальному давлению сгорания Рр

U4T = К Т, ЦАА = К3РУ, где К и К, — коэффициенты пройорциональности. У

С помощью преобразователя 14 напряжение — низкая частота сигнал преобразуется 25 с в низкочастотную импульсную серию, часто- т та которой определяется следующим образом с

1 = К4 -"4т, где К вЂ” коэффициент преобразования на4 пряжение — низкая частота.

Предположим, что T = T,, угловая скорость вала ниже порога срабатывания реле частоты (t0 Q)„), а три ггер 16 находится в единичном состоянии. В таком случае открыта первая схема И 17, вторая схема

И 18 закрыта и неинвертирующий вход интегратора 19 оказывается подключенным к преобразователю 14 напряжение — низкая частота. По окончании первого импульса этого преобразователя выходное напряжение интегратора 19 определяется выражением 40

1-ц — 1-о + К3(щ где U, — начальное выходное напряжение интегратора;

К3 — коэффициент преобразования времени в напряжение; длительность импульса низкочастотной импульсной серии.

Поскольку в данном диапазоне угловых скоростей реле частоты не срабатывает, то третья схема И 22 закрыта и выходное напряжение сумматора 23 равно выходному напряжению интегратора. Вследствие этого по окончании упомянутого импульса на выходе сумматора 23 сигнал определяется следующим выражением

1- Ул 1-1У1 + K3tB» = Uo+ К3 и» а длительность импульса управляемого фор- 55 мирователя 5 импульсов возрастает до значения (иФ = K f (1- у + К3(и.() = t yg+ Kf Kste»

При этом угол опережения впрыска уменьшается до величины

Qz=Qf

1- и UY K 3(и» 1- О

Такую же величину имеет и выходное напряжение сумматора 23, в результате чего гол опережения впрыска становится равным Qf. 3a время действия первого импульа на инвертирующем входе интегратора !9 емпература выхлопных газов уменьшается от Т3 до Т,, вызывая понижение выходного игнала датчика 11 температуры, уменьшение частоты преобразователя 14 напряжение — низкая частота и возникновение отрицательного импульса на выходе дифференцируюшей цепочки 13. Указанный импульс не пропускается выпрямителем 15, и триггер 16 остается в прежнем нулевом состоянии, вследствие чего с выходом преобразователя 14 напряжение — низкая частота продолжает быть связанным через открытую вторую схему И 18 инвертирующей вход интегратора 19. На этот вход поступает второй импульс указанного преобразователя, по окончании которого выходное напряжение интегратора 19 уменьшается и становится равным

UB = Lo — K3-tí, Напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 5 импульсов в этом случае имеет величину

UV3 1- о КЗ Н»

Длительность выходного им пульса этого формирователя определяется выражением (И3 К (- Р К3(И ) (И КЗК3 (Н» а угол опережения впрыска оказывается равным

©3 @I + К1К3 н»

При этом температура выхлопныx газов дизеля уменьшается зо значения Т3, выходной сигнал датчика 1! температуры выхлопных газов дизеля уменьшается, частота выходных импульсов преобразователя 14 пада- ет, а на выходе дифференцирующей цепочки

13 появляется отрицательный импульс, который не пропускается однополупериод1092294

20

30

5 ным выпрямителем 15. Триггер 16 остается в прежнем, нулевом, состоянии и работа устройства продолжается согласно описанному.

При движении рабочей точки дизеля из положения IV в положение V температура выхлопных газов проходит через минимум

Т =-Tq, благодаря чему при изменении угла опережения впрыска от 8> до Q» выходной сигнал датчика 11 температуры выхлопных газов получает положительное приращение и на выходе дифференцирующей цепочки 13 вырабатывается положительный импульс, который, проходя через выпрямитель 15, переводит триггер, в другое, единичное состояние. В результате этого вторая схема

И 18 закрывается, первая схема И 17 открывается и выход преобразователя 14 напряжение — низкая частота оказывается связанным с инвертирующим входом интегратора 19. В этом случае имеют место следующие величины сигналов элементов устройства

8„= U. — к, н„ и» = 1и 5К К» и — К1(о 5Х»(н )

Й» = 91+ 3 х К11 » í<

По окончании первого импульса на инвертирующем входе интегратора 19 выходное напряжение сумматора 23 увеличивается до значения

Uy = = Uo -2К»(„», длительность выходного импульса управляемого формирователя 5 импульсов возрастает до величины » =К1Мо-2

Qg = 2Х- Г- Hi(

За время действия указанного первого импульса температура выхлопных газов изменяется от значения Т» до значения Т, получая в начале отрицательное, а затем положительное приращение. Когда рабочая точка дизеля движется из положения III в положение IV, выходное напряжение датчика 11 температуры выхлопных газов возрастает и на выходе дифференцирующей цепочки 13 появляется положительный импульс, переводящий триггер 16 в другое, нулевое, состояние. Вследствие этого первая схема И 17 закрывается, вторая схема И 18 открывается и к выходу преобразователя 4 напряжениенизкая частота сказывается подключенный инвертирующий вход интегратора 19. По окончании следующего импульса этого преобразователя угол опережения изменяется от величины Q< Zo величины Я» и далее работа устройства повторяется.

Благодаря этому на данном скоростном и нагрузочном режимах работы дизеля угол опережения впрыска колеблется между значениями Q< и (,)» а температура выхлопных

55 газов — между значениями Т, и Т», близкими к минимальной температуре.

Рассмотрим функционирование устройства на близких к номинальному скоростных режимах работы дизеля с наддувом, на которых угол опережения впрыска должен выбираться не из условия максимальной топливной экономичности, а из условия ограничения максимального давления сгорания (Рг (Pz>o ) . Предположим, что таким режима м соответствует диа пазон угловых скоростей W > 7, и порог срабатывания т7„ реле частоты соответствует такому углу опережения впрыска, при котором еще обеспечивается максимум топливной экономичности, а максимальное давление сгорания совпадает с предельно допустимой величиной

Pz =Pz on

В указанном диапазоне угловых скоростей на прямом выходе реле 6 частоты действует единичный сигнал, а на инверсном— нулевой, вследствие чего первая И 17 и вторая И 18 схемы совпадения закрыты, а третья схема И 22 — открыта. В этом случае на выходе последней действует сигнал, равный сигналу на инверсном выходе элемента 20 сравнения и определяющийся выражением

Ue< — КЗРг — (ион= К»(Рг — Pz*oo ), где U од — напряжение источника 21 опорного напряжения, а напряжение на управляющей шине у правляемого формирователя 5 импульсов равно сумме:

U =-U„„+K„(P„--Р ), причем выходное напряжение интегратора

19 во всем рассматриваемом диапазоне угловых скоростей постоянно, U же изменяется. При этом длительность импульса указанного формирователя определяется выражением

t.=K« U. +u-)= K,IU +Кз(Р— Р )), а угол опережения впрыска — следующим образом

Я=2 ч™К5 (- И+К»(Р7 1гяо ) )

С ростом угловой скорости вала при постоянном угле опережения впрыска величина

Pz возрастает, что согласно последнему выражению, приводит к уменьшению угла опережения впрыска. Последнее в свою очередь приводит к уменьшению максимального давления сгорания. При уменьшении угловой скорости вала все проиходит наоборот. Из последнего уравнения видно, что приращения максимального давления сгорания и угла опережения имеют противоположные значения, т. е. система регулирования угла опережения впрыска охвачена отрицательной обратной связью по сигналу датчика Р., (датчика 11), а управляющим воздействием является выходной сигнал сумматора 23.

В связи с этим устройство обеспечивает ограничение максимального давления сгорания на всех близких к номинальному ско1092294

7 ростных режимах работы дизеля с наддувом н (порог ограничения близок к Радлов ). м

8 ая мощность затрачивается на привод вспоогательных механизмов, преодоление сил трения и сил инерции и т.д., а также повышение надежности работы такого дизеля на близких к номинальному режимах работы благодаря ограничению максимального давления сгорания на уровне, близком к допустимой величине.

Vgg ф 9> Ф 047 2 A 1 3 4 +> А

Puz. У

Составитель Г1. Покровский

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Горват

Заказ 3225/22

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемое устройство обеспечивает повышение топливной экономичности дизеля с наддувом на холостом ходу, когда эффективная мощность равна нулю, а индикаторТ

Т3 б т, Tg