СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В ДВС Российский патент 2003 года по МПК F02D41/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе управления подачей топлива в камеры сгорания многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС), снабженной датчиками ионной проводимости в камерах сгорания и датчиком кислорода в отработавших газах двигателя.

Известно устройство датчика ионной проводимости в камере сгорания ДВС, см. патент РФ 2103543, МПК6 F 02 P 17/00, публ. 27.01.98 г. Датчик имеет весьма простую конструкцию и может быть легко интегрирован в элементы системы зажигания ДВС, например, в соединитель свечи или катушку зажигания.

Известно устройство датчика кислорода в отработавших газах ДВС, см. заявку Германии DE 4342731, МПК6 G 01 N 27/407, публ. 02.02.95 г. Датчик кислорода является сложным и весьма дорогостоящим изделием.

Известен способ контроля рабочего процесса ДВС, см. патент РФ 2105188, МКИ 5 F 02 P 17/00, публ. 20.02.98 г., при котором контроль состава топливовоздушной смеси осуществляют по сигналам датчиков ионной проводимости, размещенных в камерах сгорания ДВС.

Известна (см. 1) система контроля состава топливовоздушной смеси в камере сгорания одноцилиндрового ДВС, включающая в себя датчик ионной проводимости, размещенный в камере сгорания, и датчик кислорода, размещенный в выпускной трубе ДВС.

За прототип заявляемого способа управления подачей топлива взят способ управления составом топливовоздушной смеси в каждой камере сгорания многоцилиндрового ДВС по показаниям датчиков режима работы двигателя, в том числе, датчиков кислорода, установленных на выходе каждой из камер сгорания, описанный в заявке Японии 61-215433, МКИ F 02 D 41/14, 41/36, публ. 25.09.86 г.

Достоинством прототипа является возможность точного регулирования топливовоздушной смеси в каждой камере сгорания многоцилиндрового ДВС.

Недостатком способа является высокая стоимость системы управления, связанная с применением нескольких дорогостоящих датчиков кислорода.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа управления подачей топлива в многоцилиндровый ДВС с индивидуальной коррекцией подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя, реализуемого в недорогой системе управления ДВС.

Указанная задача решается в способе управления подачей топлива в многоцилиндровый ДВС, при котором в процессе работы ДВС измеряют количество кислорода в отработавших газах и рассчитывают по результатам измерения топливоподачу в цилиндры.

Задача решается тем, что измеряют также ионную проводимость в камерах сгорания, а величину топливоподачи для каждого цилиндра корректируют в соответствии с измеренным значением ионной проводимости в камере сгорания данного цилиндра. При этом величину коррекции топливоподачи могут вычислять в соответствии с текущим и предшествующим измеренными значениями ионной проводимости в камере сгорания.

На фиг.1 изображена структурная схема системы управления подачей топлива в ДВС.

На фиг. 2 изображена схема индивидуальной коррекции базовой топливоподачи.

Заявляемый способ может быть реализован в системе управления многоцилиндрового ДВС, см. фиг. 1, включающей в себя датчики 1 режима работы ДВС (например, датчик положения коленчатого вала, датчик массового расхода воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, датчик температуры окружающей жидкости и т.п.), блок 4 управления ДВС, топливные форсунки 5, установленные во впускной трубе двигателя, индивидуальные датчики 3 ионной проводимости, по одному на каждую камеру сгорания, и датчик 2 кислорода в отработавших газах, установленный в выпускной трубе ДВС.

По сигналам датчиков режима работы 1 рассчитывают базовую топливоподачу в цилиндры ДВС. Сигнал датчика кислорода в отработавших газах 2 используется для коррекции базовой топливоподачи в целом по всем цилиндрам на одну и ту же величину. Для индивидуальной (поцилиндровой) коррекции топливоподачи используется информация датчиков ионной проводимости 3.

Для реализации способа выполняют следующие действия.

Определяют режим работы двигателя, в том числе, по количеству кислорода в отработавших газах.

Рассчитывают топливоподачу в цилиндры ДВС.

Измеряют ионную проводимость в каждой камере сгорания.

Вследствие разброса параметров форсунок и впускных трактов, состав топливовоздушной смеси, попадающий в каждую из камер сгорания, будет различным. Следовательно, будут различны и параметры ионной проводимости в камерах сгорания.

Рассчитывают величину коррекции топливоподачи для каждого цилиндра ДВС в соответствии с измеренными значениями ионной проводимости в соответствующей камере сгорания.

Осуществляют подачу скорректированного количества топлива в каждую камеру сгорания.

Сумма поцилиндровых топливоподач, скорректированных индивидуально для каждого цилиндра по ионной проводимости, не должна отличаться от общей топливоподачи, скорректированной по датчику кислорода в выхлопных газах. Это условие должно выполняться для обеспечения заданного состава топливной смеси, регулируемого с помощью датчика кислорода в отработавших газах.

Величина индивидуальной коррекции топливоподачи определяется двумя параметрами, см. фиг. 2. Первый параметр 6 - интегральная коррекция по датчику кислорода в отработавших газах. Вторым параметром (термы 7, 8, 9, 10 на фиг. 2) являются индивидуальные коррекции, определяемые по сигналу датчика ионной проводимости.

Это может быть реализовано, например, следующим образом:
1) На выборке заданного числа n рабочих циклов двигателя определяют среднее значение параметра ионной проводимости в камере сгорания цилиндров двигателя:

где i - номер цилиндра двигателя, i=1, ..., m,
m - число цилиндров двигателя,
А_ij - величина параметра ионной проводимости в камере сгорания i-го цилиндра в j-м цикле, j=1, ..., n.

В качестве параметра ионной проводимости может измеряться, например, амплитуда ионного тока между электродами датчика, установленного в камере сгорания двигателя. В качестве электродов датчика ионного тока целесообразно использовать электроды свечи зажигания, как это описано в [1].

2) На упомянутой выборке n рабочих циклов двигателя определяют среднее значение параметра ионной проводимости для всех цилиндров:

3) Находят отклонения Δ_i средних значений от среднего значения

4) Вычисляют величину Q_i индивидуальной коррекции топливоподачи, например, используя ПИ - регулирование.

Q_i = kⁱΔ_i+k^pr(Δ_i-Δprevi

),
где kⁱ - коэффициент интегральной составляющей ПИ-регулятора,
k^pr - коэффициент пропорциональной составляющей ПИ-регулятора,
Δ_i - отклонение параметра ионной проводимости в текущем цикле регулирования,
Δprevi - отклонение параметра ионной проводимости в предыдущем цикле регулирования,
Q_i - индивидуальная коррекция топливоподачи.

5) Корректируют топливоподачу в каждый из цилиндров двигателя с целью минимизации отклонений Δ_i. При этом алгебраическая сумма коррекций .

Заявляемый способ позволяет добиться оптимального состава топливовоздушной смеси в каждом цилиндре ДВС для получения минимальной токсичности отработанных газов путем учета при управлении подачей топлива индивидуальных для каждого цилиндра параметров впускных трактов воздуха и топлива.

Список литературы
1. Eric N. Salles, Edward A. VanDyne, and Alexandre M. Wahl, Adrenaline Research, Inc. ; Kenneth Ration and Ming-Chia Lai, Wayne State University. "In-Cylinder Air/Fuel Ratio Approximation Using Spark Gap Ionization Sensing". SAE 980166. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, Pensilvania, 1998.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам управления подачей топлива в камеры сгорания многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Изобретение направлено на создание способа управления подачей топлива для каждого из цилиндров двигателя, реализуемого в недорогой системе управления ДВС. В способе управления подачей топлива в многоцилиндровый ДВС в процессе работы ДВС измеряют количество кислорода в отработавших газах и рассчитывают по результатам измерения топливоподачу в цилиндры. Измеряют также ионную проводимость в камерах сгорания, а величину топливоподачи для каждого цилиндра корректируют в соответствии с измеренным значением ионной проводимости в камере сгорания. Коррекция топливоподачи может быть вычислена в соответствии с текущим и предшествующим значениями ионной проводимости в камере сгорания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления подачей топлива в многоцилиндровый ДВС, при котором в процессе работы ДВС измеряют количество кислорода в отработавших газах и рассчитывают по результатам измерения топливоподачу в цилиндры, отличающийся тем, что измеряют также ионную проводимость в камерах сгорания, а величину топливоподачи для каждого цилиндра корректируют в соответствии с измеренным значением ионной проводимости в камере сгорания. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коррекцию топливоподачи вычисляют в соответствии с текущим и предшествующим значениями ионной проводимости в камере сгорания.