Система питания для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02M3/00 

(21)4123659/25-06

(22)25.09.86

(46) 23.03.88. Бюл. № 11

(71)Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт

(72)А.В.Дмитриевский, П.Г.Теремякин и А.С.Тюфяков

(53)621.43.034.63(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1183705, кл. F 02 М 3/00, 1984.

(54)СИСТЕМА 1ШТАНШ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57)Изобретение позволяет снизить расход топлива и токсичность отработавших газов путем повьЕиет{ия точности дозирования топливовоздушной смеси. Камера 1 системы холостого хода подключена к додроссельному пространству 2, эмульсионному каналу 4 и за- дроссельному пространству 8 при помощи выходного отверстия 9. К выходам блока управления (ВУ) 27 подключены датчики режимных параметров. Привод запорного элемента выполнен в виде пневматического механизма, рабочая камера 17 которого сообщена с пространством 8 при помощи канала 24 с электромагнитным клапаном 25, под- . ключенньм к пepвo гy выходу 26 БУ 27. Система снабжена шаговым электродви(0

Ton/tufo

гателем (ШЭ) 34 с приводным вапом 33 и крьичкой с продольными направляющими, винтовой парой и проходным клапаном с отверстием. Винтовая пара выполнена в виде резьбового наконечника 35 и подвижной втулки 36, связанных между собой и с направляю- щей в крьшже 1ЧЭ 34. Шток запорного элемента 29 снабжен упором, размещенным со стороны ШЭ 34. Упор подключен к второму выходу 44 БУ 27, кинематически связан с ШЭ 34 и снабжен двусторонним ограничителем перемещения. Система м.б. снабжена электромагнитным клапаном 48, подключенным

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам питания ДД1Я двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является сни- жение расхода топлива и токсичности отработавших газов путем повышения точности дозирования топливовоздушно смеси.

На фиг. 1 представлена принципи- альная схема системы питания, для двигателя внутреннего сгорания; на фиг. винтовая пара для регулирования проходного сечения; на фиг. 3 - блок- схема блока управления; на фиг. 4 - алгоритм управления исполнительными механизмами на различных режимах работы двигателя; на фиг. 5 - блок-схема программы управления сечением запорного элемента.

Система питания содержит камеру 1, подключенную додроссельному пространству 2 впускного тракта при по- мощи обводного канала 3 и эмульсионному каналу 4 при noMomji отверстий 5, выполненных во вс гавке 6, размещенной в корпусе 7 карбюратора, и соединенную с задроссельным пространством 8 впускного тракта при помошр отверстия 9, площадь проходного сече ния которого составляет 10-20% от площади минимального сечения главного воздушного канала карбюратора, и расположенный в корпусе 7 проходной клапан 10, выполненный в виде стакак третьему выходу 49 БУ 27, и дозирующим органом для регулирования состава горючей смеси в канале 4. Такое выполнение системы способствует скорейшему наполнению цилиндров двигателя и выходу его на режим самостоятельного холостого хода, что ведет к снижению расхода топлива и токсичности отработавщих газов, а также по- выщению надежности работы системы холостого хода, поскольку снижается вероятность самопроизвольной остановки двигателя после работы на режиме принудительного холостого хода. 1 з.п. ф-лы,5-.ил.

на, в торце которого (его дне со стороны отверстия 9 соосно с ним выполнено отверстие 11, сечение которого составляет 30-60% сечения отверстия 9, а на .боковой поверхности - радиальные отверстия 12.Последние при крайнем левом положении клапана 10 сдвинуть относительно отверстий 5 в сторону отверстия 9. Между наружной поверхностью клапана 10 и стенкой отверстий во вставке 6 образован кольцевой зазор 13. Проходной клапан 10 соединен с диафрагмой 14 пневматического механизма посредством шайбы 15, в которую упирается возвратная пружина 16, установленная в рабочей камере 17 пневматического механизма, расположенной между его диафрагмой 14 и диафрагмой 18, имеющей меньшую площадь, чем площадь диафрагмы 14. Диафрагма 18 зажата между крышкой 19 корпусного элемента 20 и кръткок 21. Рабочая камера 17 пневматического механизма сообщена каналом 22 через жиклер 23 с додроссельным пространством 2 впускного тракта и каналом 24, в котором установлен элек- тромагнитный клапан 25, с задроссельным пространством 8. Элек тромагнит- ный клапан 25 подключен к первому выходу 26 блока 27 управления. Сопротивление канала 22 с жиклером 23 в 2-5 раз превышает сопротивление канала 24 и в клапане 25. Внутри полости клапана 10 в запрессованной в

нем направляющей втулке 28 установлен запорный элемент 29 для перекрытия отверстия 11, связанный через прводной шток 30 с диафрагмой 18, При водной шток 30 на противоположном запорному элементу 29 конце имеет проточку 31 и заканчивается грибком 32. На валу 33 шагового электродвигателя 34 закреплен резьбовой наконеч- ник 35, образующий с втулкой 36 винтовую пару. Втулка 36 удерживается от поворота и перемещается поступательно в отверстии крьпики 21 при вращении вала 33 благодаря -продольным выступам на своей наружной поверхности, входящим в продольные пазы на внутренней поверхности крьш1ки 21, Втулка 36 (фиг, 2) со стороны запорного элемента 29 имеет дно 37 с от- верстием 38,через которое пропущен шток 30, взаимодействующий при перемещении краями 39 и 40 проточки 31 соответственно с наружной или с внутренней поверхностями 41 и 42 дна 37 в зависимости от направления перемещения штока. Шток 30 имеет двусторонний ограничитель перемещения, Камера 43, образованная меньшей диафрагмой 18 и крышкой 21, сообр ;ена с атмосферой. Шаговый электродвигатель 34 подключен к второму выходу 44 блока 27 управления. Карбюратор снабжен дозирующим органом, установленным в воздушном канале 45, состоящим из жиклера 46, запорной иглы 47 и электромагнита 48, подключенного к третьему выходу 49 блока 27 управлений, К входам 50 блока 27 подключены

датчики рехшмных параметров двигате

ля: частоты вращения коленчатого вала, п, положения дроссельной заслонки карбюратора Др, температуры охлаждающей жидкости двигателя tдц , температуры воздуха на впуске в двигатель tg. Блок 27 управления (фиг,3 состоит из измерительного блока, блока сравнения, блока коррекции, блока памяти, генератора импульсов, логического блока и усилителя, к которому подключены шаговый электродви- гатель 34, электромагнитный клапан 25 и электромагнит 48,

Система питания работает следую- щим образом.

Информация с датчиков режимных параметров двигателя о частоте вращения коленчатого вала п, положении дроссельной заслонки карбюратора Др,

5 0 5

0

0

0

5

температуре охлаждающей жидкости двигателя t°g, температуре воздуха на впуске в двигат ель t поступает в измерительный блок. На выходе измерительного блока вьщаются сигналы, со- ответствуюгше средней частоте вращения коленчатого вала п,,, дисперсии мгновенных значений угловой скорости А(П),,„.,5 положению дроссельной заслонки карбюратора В, , температуре охлаждающей жидкости двигателя , температуре воздуха на впуске t. Сигналы А(п. подаются на вход блока сравнения. Туда же поступают сформирован11ые в блоке памяти сигналы, соответствующие требуемому среднему значению частоты вращения допустимой дисперсии мгновенш ш значеншЧ угловой скорости коленчатого вала А(гОдд.|, откорректированные соответственно до значений и А(П)ДОП в блоке коррекции в зависимости от величин сигналов Т,и Т.,,

АЬ о

В блок коррекции поступают так;ке снг- на,т из блока памяти о частоте вращения коленчатого вала п , соответству- юрдей моменту включения подачи топли- вовоздутной смеси при переходе с принудителгьного на самостоятель№1Й холостой ход, и частоте вращения коленчатого вала г. , соответств 1ощей момент: отключения подачи топливно- воздГ1иной смеси при переходе на режим принудительного холостого хода. Откорректированные с учетом сигналов ТдрИ Тц сигршлы П| и n,j обозначены соответственно п, и п, {Информация,

полученная в блоке сравнения о разнице между п„,„и п , а также меж- V . , J I - ё Ь

ДУ A(,nj;,,p,, И А(п) , поступает з логический блок., с выхода которого с учетом сигналов о положении дроссельной заслонки В к До и сигналов п| и п Т, J, Tg в соответствии с алгоритмом управления поступают сформированные генератором и усиленные управляюище импульсы на шаговый электродвигатель 34 и электромагнит 48, а также сигнал на электромагнит 25, Алгоритм управления электромагнитом 48 дозирующего органа, шаговым электродвигателем 34 и состоянием запорного электромагнитного клапана 25 на различных режимах представлен в таблице (фиг. 4). Алгоритм управления вре- мя-сеченкем дозир 1т его органа (с) ,се- чение 5 запорного элемента ( режиме холостого хода представлены нафг-гг .5.

Символ ON означает открытое сос- ; тояние клапана, символ OFF - закры- I тое состояние клапана, символ I означает плавное изменение время-сече : НИН дозирующего органа или плавное изменение проходного сечения запорного элемента, регулируемого шаговым электродвигателем в сторону максимального (ис1ко« Р.«акс) или МИНИМаЛЬ кого (С,д„ц J ,j ) .значения. Символ : означает скачкообразное изменение время-сечения S или же быстрое изме- I нение проходного сечения F запорного элемента до соответствующих мини- 1 мальных или максимальных величин. Символ const означает сохранение ре гулируемой величины на прежнем уров- I не. При: включении зажигания ни шаго- i вый двигатель 34 из блока 27 управ- :ления подается пачка импульсов, благодаря чему его вал 33 начинает вра- Iщаться в сторону, соответствующую jперемещению втулки 36 вправо до момента касания обратной стороной запорного элемента 29 направляющей втулки 28. Электромагнитный клапан 25 открыт, рабочая камера 17 сообщена с задроссельным пространством 8. Запорная игла 47 перекрывает воздушный жиклер 46, обеспечивая подачу переобогащенной смеси в цилиндры двигателя при последующей прокрутке его стартером. Возникающее при пуске двигателя разрежение в задроссельном пространстве 8 передается в рабочую камеру 17. В связи с тем, что сопротивление канала 22 и жиклера 23 в 2-5 раз превьш1ает сопротивление ка нала- 24 и клапана 25, то благодаря усилию, возникающему на большой диафрагме 14, которое несколько больше усилия от сжатия пружины 16, происходит отход проходного клапана 10 вправо до момента равенства этих усилий. В связи с пульсадиями разрежения во впускном трубопроводе при прокрутке двигателя стартером возникают синхронно тактам всасывания, колебания величины разрежения во впускном трубопроводе, а значит, и в рабочей ка мере 17. Благодаря им проходной клапан 10 начинает совершать возвратно- поступательные движения, обеспечивая примерное постоянство разрежения в кольцевом зазоре 13, образованном вставкой 6 и проходным клапаном 10, что способствует качественному смесеобразованию и устойчивому дозирова

ниш топлива, истекающего из отверстий 5.

I

После запуска двигателя и достижения им некоторой частоты вращения разрежение во впускном трубопроводе, а значит, и в рабочей камере 17 возрастает, что способствует отходу регулирующего органа вправо до момента касания левым краем 39 проточки 31 поверхности 41 втулки 36. В этом случае проходной клапан 10 образует с отверстием 9 регулируемое в соответствии с программой управления шаговым электродвигателем 34 сечение, необходимое для наполнения смесью холодного двигателя и поддержания требуемой частоты вращения коленчатого ,вала, зависящей от температуры двигателя и температуры воздуха на впуске в двигатель. Одновременно с этим и в соответствии с программой управления меняется длительность последовательных управляюс их импульсов на

электромагните 48, чем обеспечивается поддержание необходимого состава смеси во время прогрева двигателя.

При достижении температурой двигателя величины i. выход 26 управляющего блока 27 обесточивается и клапан 25 закрывается, разобщая рабочую камеру 17 с задроссельным пространством 8, Но в связи с тем, что камера

17 соединена через жиклер 23 каналами 22 и 3 с дроссельным пространством 2, в ней устанавливается давление, близ кое к атмосферному. Скорость заполнения атмосферным воздухом камеры 17 определяется сечением жиклера 23. В результате проходной клапан 10 перемещается влево до упора в корпус 7 карбюратора. При этом возникает сильное разрежение у отверстия 11 клапана 10, стремящееся втянуть запорный элемент 29 и перекрыть отверстие 11 о Однако благодаря связи запорного элемента 29 через шток 30, правый край 40 проточки 31 и поверхность 42

втулки 36 происходит его удержание и тем самым осуществляется переключение дозирования смеси с проходного клапана 10 на внутренний запорный элемент 29 при сохранении диапазона углового перемещения вала шагового электродвигателя, что способствует повьапению точности регулирования топливоподачи при сохранении тре бова- ний к шаговому электродвигателю.

7

На режиме холостого хода прогретого двигателя, характеризующемся температурой двигателя больше t, частотой вращения коленчатого вала ниже п, и закрытой дроссельной заслонкой, регулирование количества смеси достигается за счет изменения проходного сечения отверстия 11 запорным элементом 29 в соответствии с программой управления шаговым электродвигателем, направленной на устранение возникающей разницы между измеренной и требуемой частотами вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Одновременно с блока управления на электромагнит 48 подаются управляющие импульсы, длительность которых зависит от параметров двигателя и внешних условий. Электромагнитный клапан 25 на режиме самостоятельного холостого хода закрыт. Открывается он только при уменьшении частоты вращения на режиме холостого хода ниже минимально возможного значения nдд,„ .

При переходе на режим принудительного холостого хода, характери- зующийся закрытой дроссельной заслонкой, температурой охлаждающей жидкости двигателя больше 1д, частотой вращения коленчатого вала вьш1е значения п, с блока управления подаются импульсы, направленные на вращение шагового электродвигателя в сторону, соответствующую перемещению втулки 36 и связанного с ней штока 30 запорного элемента 29 влево до момента перекрытия отверстия 11, что соответствует отключению подачи смеси через систему холостого хода во впускной трубопровод, а значит, и в цилиндры двигателя. На режиме принудительного холостого хода вал 33 шагового электродвигателя 34 неподвижен, электромагнитные клапаны за срыты.

При переходе на режим самостоятельного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслонкой, температурой двигателя вьш1е tдв и частотой вращения коленчатого вала равной или меньшей значения п|, на шаговый электродвигатель подается пачка импульсов, благодаря которым его вал и резьбовой наконечник начинают вращаться, перемещая втулку 36 вправо. Одновременно с этим из управляющего блока на электромагнитный клапан 25 на короткое время подается

В

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнал и он открывается, сообщая рабочую камеру 17 через канал 24 и клапан с задроссельным пространством. Длительность сигнала зависит от продолжительности предшествующего режима принудительного холостого хода, t f(t). Поскольку сопротивление

OVi ПАЛ

каналов 22 и 3 и жиклера 23, сообщающих рабочую камеру 17 с додроссель- ным пространством, выше сопротивления канала 24 и клапана 25, сообщающих камеру с задроссельным пространством, то в ней возникает разрежение, способствующее перемещению проходного клапана 10 вправо до момента посадки на запорный элемент 29 и до касания левым краем 39 проточки 31 поверхности 41. Таким образом, в начальньш момент времени перехода на режим самостоятельного холостого хода обеспечивается повыиенное проходное сечение для прохода смеси во впускной трубопровод и к цилиндрам двигателя, что способствует скорейшему их наполнению и выходу двигателя на режим самостоятельного холостого хода. Одновременно с этим благодаря определенной задержке подачи сигнала на электромагнит 48 происходит подача обогащенной топливовоздушной эмульсии к отверстиям 5 вставки б, что также способствует скорейшему возобновлению и качественному протеканию рабочего процесса в ц1-шиндрах двигателя и, как следствиеJ снижению расхода топлива и токсичности отработавших газов, повышению надежности работы системы холостого хода, поскольку снижается вероятность самопроизвольной остановки двигателя после работы на режиме принудительного холостого хода. Кроме того, обеспечивается снижение значения частоты вращения коленчатого вала, при которой возобновляется подача смеси, что способствует дополнительной экономии топлива.

Формула изобретения

выполнена в виде резьбового наконечника и подвижной втулки, связанных между собой и с направляющей в крьпп- ке шагового электродвигателя, шток запорного элемента снабжен упором, размещенным со стороны шагового электродвигателя, подключенного к второму выходу блока управления, кинематически связан с шаговым электродвигателем и снабжен двусторонним ограничителем перемещения.

2, Система питания по п. Г, о т- личаю щаяся тем, что система холостого хода снабжена электромагнитным клапаном и дозирующим органом для регулирования состава горючей смеси в эмульсионном канале, причем электромагнитный клапан подключен к третьему выходу блока управления.

35 33

Фиг. 2

1

1

§

CM

,,5,

tvdwnvnofj

ovq

nn Ddhn20 /

}IOVQ ni1H4V3UJ7jddl H

«

/V

K.

CM

goDwfiui n dOLUDdandj

fo

Ч-1

«v 5s

Обольше(п.)доп

(ri)don