Способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина в впускной тракт Советский патент 1992 года по МПК F02D41/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и касается регулирования подачи топлива при изменяющихся условиях работы двигателя транспортного средства.

Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся в том, что измеряют значение часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива.

Недостатком известного способа является низкая точность определения требуемого для впрыска количества топлива, так как не учитывает количество топлива, находящегося во впускном тракте двигателя в виде топливной пленки к моменту подачи топлива форсункой..

Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала,

ю о

00 Os

температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. После определения значения цикловой подачи топлива измеряют скорость перемещения органа управления подачей воздуха (дроссельной заслонки) и в соответствии с ней корректируют цикловую подачу топлива, определяя требуемое количество топлива для подачи в двигатель в текущем рабочем цикле.

Недостатком такого способа является низкая точность определения цикловой подачи топлива на переходных режимах, так как скорость изменения положения дроссельной заслонки однозначно не определяет величину корректирующей порции топлива, учитывающей формирование или испарение топливной пленки во впускном трубопроводе, в связи с ее дополнительной зависимостью от расхода воздуха и температурного режима работы двигателя. Кроме того, в связи с высоким относительным уровнем шума сигнала положения дроссельной заслонки необходима его фильтрация фильтром с большой постоянной времени, что дополнительно снижает точность определения цикловой подачи топлива на переходных режимах.

Цель изобретения - повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания за счет повышения точности регулирования расхода топлива на переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу регулирования топлмвоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском во впускной тракт, заключающемуся в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения о преде л я ют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива, требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в предыдущем цикле и по ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после

определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по сумме между величиной, определяемой разностью цикловых подач в текущем и предыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топлива, поданного в двигатель в предыдущем

цикле.

При реализации предлагаемого способа количество топлива для подачи во впускной тракт двигателя в текущем рабочем цикле определяют по сумме величины подачи в предыдущем цикле и величины, обусловленной изменением режима работы и изменением баланса топливной пленки во , впускном трубопроводе. Это обеспечивает высокую точность регулирования расхода

топлива на переходных режимах, а следовательно, повышение топливной экономично- сти двигателя и снижение токсичности отработавших газов.

На фиг. 1 показана схема устройства для

регулирования топливоподачи в двигателе внутреннего сгорания; на фиг.2 - блок-схема электронного блока управления; нафиг.З и 4 - графики, поясняющие методику определения коэффициентов тик, используемых при формировании управляющего воздействия для текущего рабочего цикла двигателя.

Двигатель 1 внутреннего сгорания транспортного средства (фиг.1) содержит

впускной трубопровод 2 с установленными в нем дроссельной заслонкой 3, датчиком 4 расхода воздуха и датчиком 5 температуры воздуха, коленчатый вал 6, датчик 7 угловых импульсов для измерения

частоты вращения коленчатого вала 6, датчик 8 температуры охлаждающей жидкости, установленный в рубашке охлаждения головки блока, электромагнитную форсунку 9 для подачи топлива во впускной тру5 бопровод 2. Датчики 4,5,7 и 8 подключены к входам электронного блока 10 управления, к выходу 11 которого подключена электромагнитная форсунка 9.

Блок 10 управления (фиг.2) состоит из

0 блока питания (не показан), измерительного устройства 12, делителя 13, преобразователя 14, блока 15 памяти, в который введена матрица эталонных значений оптимального состава смеси (GO) для прогретого двигателя

5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и цикловой подачи воздуха, сумматора 16, блоков 17 и 18 памяти корректирующих величин состава смеси (Аоохл, Айв), сумматора 19. делителя

20, блока 21 оперативной памяти, блока 22 памяти, умножителя 23, блока 24 памяти, умножителя 25, вычитателя 26, умножителя 27, сумматоров 28 и 29, блока 30 оперативной памяти, в который вводится, хранится .и- обновляется значение управляющего сигнала Свпр.м для предшествующего текущему рабочего цикла, вычитателя 31, умножителя 32 и усилителя 33, к выходу 11 которого подключена электромагнитная форсунка 9 для подачи топлива во впускной трубопровод двигателя.

Способ основан на следующей предпосылке.

Количество подаваемого электромагнитной форсункой топлива в текущем рабочем цикле во впускной трубопровод бензмнового:двигателя (Genp.i) для обеспечения заданной (базовой) цикловой подачи топлива в цилиндрах двигателя в текущем рабочем цикле (Ст.цил-О складывается из количества топлива, подаваемого форсункой во впускной тракт двигателя в предыдущем текущему рабочем цикле (Свпр.м), и корректирующей величины, обусловленной изменением режима работы двигателя и баланса топливной пленки во впускном тракте. Корректирующая величина может быть определена следующим образом:

1 m

( Ст.цил.1 - G т.цйл. 1-1 j + + k (Ст.цил. I - 1 - GBnp. I-1 )

где m и k - коэффициенты, определяемые опытным путем;

(Сцил.м)- цикловая подача топлива для предыдущего текущему рабочего цикла.

Таким образом,

Genp.i G впр. i - 1 + -- х

х (Ст.циш-Ст.цил.м)+ к(Сцил.м-6впр.1-1)

После преобразования можно получить зависимость

Ganp.i- -- Ст.цил. +

+ (

k-1

m

) G т.цил. 1 - 1 +

(1-)Свпр.,-1

m

которую удобнее реализовать в электронном блоке управления для определения величины управляющего воздействия.

Способ осуществляется следующим об- 5 разом.

При работе двигателя с помощью датчика 7 непрерывно измеряют значения часто.- ты вращения коленчатого вала 6 двигателя 1, с помощью датчика 4 - значение часового

10 расхода воздуха двигателем, датчика 5 - значения температуры воздуха окружающей среды на впуске и датчика 8 - значение температуры охлаждающей среды двигателя в системе охлаждения. Информация с

5 этих датчиков поступает в измерительное устройство 12 блока 10 управления, из которого она подается на делитель 13. В делителе определяют цикловую подачу воздуха путем деления измеренного расхода возду0 ха на частоту вращения коленчатого вала. Эта величина подается на преобразователь 14, где полученные значения цикловой подачи воздуха.и текущей частоты вращения квантуются на дискреты для дальнейшего

5 определения эталонного значения состава смеси (2о ) по зависимости, введенной в блок 15 памяти. Эталонные значения состава смеси, соответствующие эталонным цикловым подачам топлива, введенные в блок

0 памяти 15 в зависимости от расхода воздуха и частоты вращения, определяются предварительно экспериментальным путем из ре- гулировочных по составу смеси характеристик двигателя внутреннего сго5 рания при эталонных постоянных значениях температур охлаждающей жидкости и воздуха. При отклонении текущей температуры жидкости и воздуха, а следовательно, и цикловой подачи топлива от эталонных

0 значений эталонный состав смеси корректируют путем сложения в сумматорах 16 и 19 с величинами Дсгьхл и Аав. определен- ными соответственно в блоке 17 памяти в зависимости от измеренного с помощью

5 датчика 8 значения температуры охлаждающей жидкости и в блоке памяти 18 в зависимости от измеренного с помощью датчика 5 значения температуры воздуха на впуске. Полученное откорректированное значение

0 состава смеси (.а) подают на вход делителя 20, куда поступает информация с делителя 13 о вычисленном текущем. значении цикловой подачи воздуха. В делителе 20 определяют текущее (базовое) значение цик5 ловой подачи топлива Ст.цил.1 путем деления текущего значения цикловой подачи воздуха Св.ц.| на откорректированный состав смеси а. Информацию с делителя 20 о текущем значении цикловой подачи топлива подают

в блок 21 оперативной памяти, где она запоминается и обновляется при каждом очередном цикле работы двигателя. Информацию с двигателя 20 и текущем значении цикловой подачи топлива бт.цил.1 подают также и на вход умножителя 23, где его

1

умножают на коэффициент

m

определяемый в блоке 22 памяти в зависимости от значений температуры охлаждающей жидкости, цикловой подачи воздуха в цилиндры двигателя (6в.ц.), значению частоты вращения коленчатого вала и температуры воздуха на впуске. С выхода блока 21 оперативной памяти предыдущее текущему значение цикловой подачи топлива От.цш.и

подается на умножитель 27, где его умножа

ют на коэффициент ( ), полученный

в вычитателе 26, где, в свою очередь, вычм1

тают величину коэффициента --, поступившую из блока 22 памяти, из величины

произведения, полученного в умножителе

1 25 путем умножения коэффициента - на

коэффициент k, который определяют в блоке 24 памяти в зависимости от значений цикловой подачи воздуха в цилиндр двигателя, значения температуры охлаждающей жидкости, значения частоты вращения коленчатого вала и температуры воздуха на. впуске в двигатель. Полученные величины 1

-.Ст.цил.1 И (-fr

ходе с блока 23 и 27 соответственно поступают в сумматор 28, где их складывают, полученную величину подают далее на один из входов сумматора 29, на другой вход которого подают из блока 30 оперативной памяти величину управляющего воздействия Свпр.и для предыдущего текущему рабочего цикла, умноженную в умножителе 32 на коkэффициент (1 - --), полученный, в свою

очередь, в вычитателе 31, на один вход которого подана единица, а на другой - величина произведения (k - ) из умножителя

25. Полученная с выхода сумматора 29 величина управляющего сигнала Ganpi для текущего рабочего цикла, состоящая из долей (доз) от количества топлива, соответствующих значениям цикловой подачи в текущем и предшествующем ему рабочих циклах, и дозы (доли) от количества топлива, соответствующего управляющему воздействию для предшествующего текущему рабочего цикла, подается на усилитель 33, к выходу 11 которого подключена электро) G т.цил,. - 1 на вымагнитная форсунка 9 для подачи топлива во впускной тракт двигателя. При определении упомянутых долей топлива испо ьзуют- бз коэффициенты m и k, величине которых

зависит от конструкции двигателя и режим- ных параметров - расхода воздуха через цилиндры двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения, температуры охлаждающей жидкости и воздуха на впуске.

Коэффициенты определяются экспериментально следующим образом,

При работе двигателя в режиме принудительной прокрутки с заданным температурным режимом охлаждающей жидкости,

частотой вращения и подачей воздуха Св.ц1 с отключенной подачей топлива включают постоянную цикловую подачу топлива Ст.цил.устан. соответствующую заданному составу смеси (а) в цилиндрах двигателя, и

определяют по результатам анализа отработавших газов фактический состав смеси в последовательных(после включения подачи топлива) рабочих циклах. По определенному фактическому составу смеси и известной

подаче воздуха путем деления второй величины на первую вычисляют количество топлива, фактически попавшее в цилиндр в последовательных циклах после включения подачи топлива: (Зт.цил.1. От.цил.2. Ст.цил.з и

т.д. (фиг.З). Отношение количества топлива, попавшего в цилиндр двигателя в первом после включения подачи топлива рабочем цикле Ст.цил.1 к количеству топлива, попавшего в цилиндр двигателя на данном

установившемся режиме Ст.цил.устан и соответствует коэффициенту т, т.е.

m

G т.цил. 1

Ст.

цил.устзн

При работе двигателя на заданном скоростном режиме с заданной подачей воздуха с заданным температурным режимом и заданной цикловой подачей топлива

(Ст.цид.устан). соответствующей заданному составу смеси, производят отключение подачи топлива. При этом двигатель продолжа- .ют вращать с той же частотой вращения в режиме принудительной прокрутки и осущеетвляют анализ отработавших газов в последовательных (после отключения подачи) циклах. По результатам анализа отработавших газов определяют состав смеси в последовательных циклах работы двигателя. По

определенному составу смеси и известной подаче воздуха путем деления второй величины на первую вычисляют количество топлива, попадающего & цилиндр двигателя после отключения подачи в последовательных рабочих циклах: Ст.цил.1. Ст.цил.2. От.цил.з и т.д. (фиг.4). Отношение величины изменения подачи топлива во втором цикле (С.т.цил.а) по сравнению с первым циклом (бт.цилл) к подаче топлива в первом цикле соответствует коэффициенту k, т.е.

. .. Ст.цщИ 6т.цил2 Ст.цил.1

В случае воздействия на дроссельную заслонку 3 (фиг.1) возникает изменение текущего расхода воздуха через датчик 4 и, соответственно, определяемой цикловой подачи топлива. При открытии органа управления подачей воздуха (дроссельной заслонки) и увеличении расхода воздуха осуществляется динамическая коррекция подачи топлива, направленная на увеличение дозы впрыскиваемого топлива относительно определяемой цикловой подачи топлива (ее базового значения) ввиду оседания подаваемого топлива на стенках впускного трубопровода. Увеличение расхода воздуха и количества топливной пленки, величина которой зависит от цикловой подачи топлива, будет наблюдаться до определенного, угла поворота дроссельной заслонки, соответствующего при данной частоте вращения максимальному наполнению цилиндров двигателя воздухом. Дальнейшее открытие дроссельной заслонки при заданной частоте вращения может не вызывать увеличения расхода воздуха и, следовательно, динамическая коррекция цикловой подачи топлива будет отсутствовать. Аналогичная ситуация будет наблюдаться в случае закрытия дроссельной заслонки, однако в этом случае ввиду испарения топливной пленки, находящейся во впускном тракте, динамическая коррекция будет направлена на уменьшение цикловой подачи топлива относительно базового значения с момента уменьшения расхода воздуха через двигатель. Для вычисления величины динамической коррекции топливоподачи в

этом случае не требуется информации о скорости перемещения дроссельной заслонки.

Таким образом,при реализации предла- 5 гаемого способа регулирования вследствие учета изменения баланса топливной пленки во впускном трубопроводе двигателя и ис.- пользования определенных опытных путем коэффициентов достигается повышение

0 точности регулирования расхода топлива на переходных режимах работы двигателя и, соответственно,повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.

5, -

Формула изобретения Способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся

0 в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода

5 воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонным, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей

0 топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности, требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в

5 предыдущем цикле и по ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по

0 сумме между величиной, определяемой разностью цикловых подач в текущем и предыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топ5 лива, поданного в двигатель в предыдущем цикле.

ОН

ft zi

Изобретение относится к регулированию топливоподачи в двигателях внутреннего сгорания с впрыском бензина при изменяющихся условиях их работы и позволяет повысить топливную экономичность. Способ .заключается в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным значениям определяют цикловые величины расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. Требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в предыдущем цикле и ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по сумме между величиной/определяемой разностью цикловых подач в текущем и предыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топливе, поданного в двигатель в предыдущем цикле. 4 ил. С/) G

1 2Пф

9896LAL

Мет ладим mowtsfa ffodiwa /пал/гь/Ва G ум. ус/гт0#

фиг 3

&8пр

тция-уста#

Врен

Врем