Система управления двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК G05D13/00 F02D41/30 

второго вида формируется форсирующий сигнал, определяемый величиной изменения электрического еигнала. Электрический сигнал формируется регулятором частоты вращения. При изменении продолжительности впрыскивания для поддержания оптимального сочетания продолжительности впрыкивания, давления топлива, давления наддува требуется коррекция опережения давления топлива и давления наддува. Эту коррекцию осуществляют межконтурные корректирующие блоки

Изобретение относится к регулированию двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторной системой топливоподачи с электро- управляемыми форсунками и электрон- ной системой управления.Цель изобретения - повышение качества управления двигателем на установившихся и неустановившихся режимах работы, выражающегося в сниясении расхода топлива и улучщении показателей переходных процессов по частоте вращения двигателя.

- На чертеже приведена структурная схема предлагаемой системы управле- ния.

Контур регулирования частоты вращения двигателя i, включающий датчик 2 частоты вращения, задатчик 3 частоты вращения, регулятор 4 часто- ты вращения, исполнительный орган - электроуправляемую. форсунку 3. Продолжительность впрыскивания топлива определяется электрическим сигналом на выходе регулятора 4 час- тоты вращения.

Контур регулирования опережения впрыскивания, включающий задатчик 6 опережения, датчик 7 положения коленчатого вала двигателя, регулятор 8 опережения определяет момент начала впрыскивания топлива... Временная задержка электрического импульса от датчика положения коленчатого вала, формируемая регулятором 8 опережения по сигналам с задатчика 6 опережения и датчика 2 частоты вращения, определяет опережение впрыскивания.

20-22, которые по функциональному выходу воздействуют на задатчики соответствующих контуров регулирования. Для обеспечения оптимального сочетания параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимах вводится коррекция путем подачи воздействий с форсирующих .выходов корректирующих блоков на входы регуляторов соответствующих контуров регулирования, либо непосредственно на эле;менты, стояЕцие в цепи прямой связи этих контуров. 1 ил.

. 2

Контур регулирования давления топлива в аккумуляторе 9, включающий датчик 10 давления топлива, задатчик П давления топлива, регулятор 12 давления топлива, исполнительный механизм 13 5 топливный насос 14 высокого давления, определяет давление топлива,, впрыскиваемого через злектро- управляемую форсунку.

Контур регзширования давления наддува, включающий задатчик 15-давления наддува, регулятор 16 наддува, исполнительный орган 17, регулирую- щий 18 орган, турбокомпрессор 19, определяет величину воздушного заряда,

В систему управления входят меж- контурные корректирующие блоки 20-22 имеюш е один вход и выходы двух видов .

Входы корректирз ощих блоков соединены с выходом регулятора 4 частоты вращения, где действует электрический сигнал, определяющий продолжительность впрыскивания.

На выходах первого вица корректирующих блоков 20-22 формируется сигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала, формируемого регулятором 4 частоты вращения. Выхо,цы первого вида в дальнейшем назь ваются функциональными.

На выходах второго вида корректирующих блоков 20-22 формируется сигнал, определяемый величиной изменения электрического сигнала, формируемого регулятором 4 частоты вращеняя. Этот сигнал деГ Ствует тс:)лько в переходных режимах.

Это сигнал по производной от сигнала, формируемого регулятором частоты вращения, форсирующий сигнал или так называемый исчезающий импульс. Выходы второго вида в даль нейшем называются форсирующими.

Функциональные выходы корректирующих блоков 20-22 соедине.ны с за- датчиками контуров регулирования опережения впрыскивания 6, давления топлива 11, давления наддува 15 соответственно.

Форсирующие выходы корректирующих блоков 20-22 соединены с Входами регуляторов контуров регулирования опережения впрыскивания 8, давления топлива 12, давления наддува 16 соответственно.

Возможно подключение форсирующих выходов корректирующих блоков 21 и 22 непосредственно на входы любых элементов, стояи их в цепи прямой связи соответствующих контуров 13 и 14, контура регулирования давления топлива в аккумуляторе 17 и 18, контура регулирования давления над- ДУва.

Эксперименты показывают, что для каждого двигателя можно составить таблицу оптимальных; параметров, свя зывающих между собой величину электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения L y, определяющую продолжительность впрыски вания, с величиной давления впрыскивания PCL и опережения впрыскива - НИН 0Q , т.е. для каждого U« существуют оптимальные, обеспечивающие минимальный расход топлива, Рд и Q.

Экспериментальные данные позволяют считать зависимости Р и Qo от Uy, обеспечивающие минимальньй расход топлива, в первом приближении линейными, т.е. заданные значения регуляторов давления и опережения впрыскивания можно выразить, как. Ра. KpUy и У KgUy, где Кр и KQ - коэффициенты пропорциональности, определяемые экспериментально для каждого двигателя.

Сигналы, пропорциональные не электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения, являющиеся заданиями соответствующих регуляторов, формируются на первых выходах корректирующих блоков 20-22 {выходы первого вида блоков 20-22).

-

-

)5

20

2396914

С целью ускорения процесса регулирования помимо воздействия по вел:и- чине электрического сигнала, определяющего продолжительность впрыскивания, вводится коррекция по производной от этого сигнала, что позволяет улучшить показатели качества переходных процессов таких, как время переходного процесса и пе ререгули Q рование. Именно такой форсируюгций сигнал формируется на вторых выходах корректирующих блоков 20-22 (выходы второго вида блоков 20-22).

Оптимизация параметров впрыскивания с целью обеспечения минимального расхода топлива является необходимой, но в некоторых случаях может оказаться не полной без оптимизации параметров воздушного заряда. Параметры воздушного заряда во многих случаях регулируются также автоном- регуляторами.

Одним из регулируемых параметров воздушного заряда является надцув.

22 Процесс согласования параметров впрыскивания с параметрами наддува носит сложньй характер, однако для увеличения КПД рабочего цикла с увеличением величины цикловой подачи, определяемой продолжительностью впрыскивания, требуется и увеличение воздушного заряда, который в свею очередь определяется давлением наддува Р. ,

, Для каждой рабочей точки двигателя с регулируемым наддувом можно определить оптимальное сочетание величины цикловой подачи и давления наддува, обеспечивающих минимальный расход топлива. Поскольку величина цикловой подачи связана с продо жи- тельностью впрыскивания, которая в свою очередь определяется электри- ческиМр сигналом на выходе регулято- ра частоты вращения, можно установить связь между электрическим сигналом на выходе регулятора частоты вращения UL и давлением наддува Р, , обеспечивающую оптимальное их соотношение.

Экспериментальные данные позво ляют считать зависимость от Uy, обеспечиваклцую минимальный расход топлива, в первом приближении линейной, т.е. задание регулятору

давления наддува можно )пределить так же, как и для регулятора давления впрыскивания и для регулятора опережения впрыскивания в виде

30

35

40

45

5

I. К V.y, где Кц - коэффициент

пропорциональности, определяемьп экспериментально для каждого двигателя .

Ввиду большей инерционности контура регулирования наддува по сравнению с контуром регулирования частоты вращения двигателя для лучшего согласования параметров вцрыскива- ния с параметрами воздухоснабжения в переходном режиме в этот контур также целесообразно введение воздействия по производной от электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения, определяющего продолжительность впрыскивания.

Корректирующие блоки и функции, реализуемые этими блоками, для контуров регулирования давления впрыскивания, опережения .впрыскивания, давления наддува могут быть аналогичными.

Корректирование сигналов в предлагаемой системе происходит по жесткой программе на основе предварительно установленных, например экспериментально, зависимостей.

Система управления работает еле- дующим образом.

При любых изменениях режима работы двигателя, т.е. при изменении частоты вращения либо величины нагрузки двигателя, происходит изменение продолжительности впрыскивания топлива, которая регулируется регу- ляторо м частоты вращения двигателя путем изменения величины электрического сигнала.

При изменении,продолжительности впрыскивания для .поддержания опти- .мального сочетания продолжительности впрыскивания, давления топлива, давления наддува требуется коррекция опережения, давления топлива и давления наддува.

Эту коррекцию осуществляют межконтурные корректирующие блоки 20- 22, которые по функциональному выходу воздействуют на задатчики соот ветс твующих контуров регулирования и тем самым устанавливают оптимальное для нового режима работы сочетание параметров впрыскивания и воздушного заряда, что ведет к снижению расхода топлива двигателем. Функциональные зависимости задаются дл каждого корректирующего блока из условий оптимизации рабочего процесса в каждой его точке с учетом ха25

ра.ктера влиянии каждого регулируемого параметра на рабочиГ процесс двигателя.

Однако воздействия па задатчики контуров регулирования опережения впрыскивания, давления топлива, давления наддува с целью изменения задания по этим, контурам регулирования не обеспечивает оптимальное сочета- JQ ние параметров впрыскивания и воз-- душного заряда в переходн 1гх режимах ввиду различного быстродействия этих контуров регулирования.

Для этого вводится коррекция в 15 переходных режимах путем подачи форсирующих воздействий с выходов корректирующих блоков 20-22 на входы регуляторов соответствующих контуров регулирования, либо непосредственно 2Q на элементы, стоящие в цепи прямой связи этих контуров, что увеличивает скорость воздействия на контуры регулирования, позволяет поддерживать оптимальное сочетание параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимах, тем самым улучшает показатели качества переходнь1х процессов по частоте вращения двигателя и снижает расход топлива.

Параметры форсирующего сигнала для каждого корректирующего блока выбираются с учетом быстродействия контура, на который он воздействует,- и с учетом характера влияния регулируе-, мого параметра на рабочий процесс двигателя.

В общем случае межкоытурные корректирующие блоки могут воздействовать не только на описанные контуры регулирования , но и любые другие возможные контуры регулирования параметров впрыскивания и воздушного заряда, например, контуры регулирования формы гидравлического импульса давления топлива перед сопловыми отверстиями форсунок, фаз газораспределения, степени сжатия, числа работающих цилиндров и т.д. .. .

Чем большее число контуров регулирования охвачено межконтурной коррекцией, тем выше достигаемое качество . регулирования.

Таким образом, введение межкон- турньгх; корректирующих блоков ведет к оптимизации рабочего процесса на статических и переходных режимах работы, снижает расход топлива, улучшает показатели качества переходнЕлх процессов почастоте вращения двигателя .

30

5

0

5

0

5

Формула

7I

изобретения

Система управления двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной системой тепливоподачи, электроуп- равляемь1ми форсунками и электронной системой управления, содержащая контуры регулирования параметров по меньшей мере частоты вращения вала, опережения впрыскивания, давления топлива и давления наддува, причем каждый из контуров регулирования выполнен в виде задатчика параметра, регулятора параметра и исполнитель- ного механизма, связанных последовательно, а каждый из контуров регулирования, по меньшей мере частоты, давления топлива и опережения впрыскивания, содержит дополнительно датчик соответствующего параметра.

Редактор Е. Папп Заказ 3682

Срставитель Н. Патрахальцев

Техред Л.ОлейникКорректор Л. Патай

Тираж 836 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

3.96918

связанный с регулятором параметра, отличающая ся тем, что, с целью повьшения качества управления на установившихся и неустано- 5 вившихся режимах, в систему дополнительно включены межконтурные корректирующие блоки контуров регулирования давления топлива, опережения впрыскивания и давления наддува,

10 вход каждого из корректирующих блоков связан с выходом регулятора частоты вращения вала, один из выходов каждого корректирующего блока связан с регулятором, а другой 5 с задатчиком соответствующего параметра, а регулятор опережения впрыскивания связан дополнительно с выходом датчика частоты вращения вала и входом регулятора частоты враще0 ния вала.

Подписное

Изобретение относится к области регулирования двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторной системой топливоподачи. Оно позволяет повысить качество управления двигателем на установившихся и неустановившихся режимах работы. Система содержит контуры регулирования частоты вращения двигателя, опережения впрыскивания, давления топлива в аккумуляторе и наддува. ;В систему управления входят межкой- турные корректирукяцие блоки 20-22, имеющие один вход .и выходы двух видов. На выходах первого вида форми- гУуется функционалышй сигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала. На выходах i (Л а