Способ регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания с байпасным воздушным каналом холостого хода Советский патент 1992 года по МПК F02M41/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и касается регулирования состава и количества горючей смеси при переходе его на режим принудительного холостого хода.

Известен способ регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания с байпасным воздушным каналом холостого хода, заключающийся в том, что определяют

текущие величины частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, одновременно изменяют подачу воздуха через воздушный канал путем по меньшей мере его частичного перекрытия дроссельной заслонкой и в зависимости от частоты вращения и нагрузки надвигатель подачу топлива, сравнивают величину частоты вращения с заранее заданной, соответствующей частоте вращения в режиме холостого хода, и при полном перекрытии дроссельной заслонкой воздушного канала и частоте вращения, превышающей заданную, отключают подачу топлива в двигатель, осуществляя подачу воздуха через байпасный канал в двигатель.

Недостатком способа является интенсивное испарение топливной пленки со стенок впускного трубопровода в период перехода на режим принудительного холостого хода и унос этого топлива продувочным воздухом, из-за чего состав смеси выходит за пределы ее воспламенения в цилиндрах двигателя и увеличивается выброс токсичных веществ с отработавшими газами. Кроме того, снижается эффективность торможения автомобиля двигателем.

Известен также способ регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания с байпасным воздушным каналом холостого хода, заключающийся в том, что определяют текущие величины частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, одновременно изменяют подачу воздуха через воздушный канал путем по меньшей мере его частичного перекрытия дроссельной заслонкой и в зависимости от частоты вращения и нагрузки на двигатель подачу топлива, сравнивают величину частоты вращения с заранее заданной, соответствующей частоте вращения в режиме холостого хода, и при полном перекрытии дроссельной заслонкой воздушного канала и частоте вращения, превышающей заданную, отключают подачу топлива в двигатель, осуществляя подачу воздуха через байпасный канал в двигатель.

Поскольку известный способ не предусматривает управление расходом воздуха через байпасный канал в моменты изменения нагрузки, то следствием этого является резкое нарастание тормозного момента двигателя и разрежения во впускном трубопроводе при закрытии дроссельной заслонки, что приводит к интенсивному испарению топливной пленки со стенок впускного трубопровода и многократному переобогащению смеси, поступающей в цилиндры двигателя, из-за чего возрастает выброс токсичных веществ с отработавшими газами.

Цель изобретения - повышение эффективности путем снижения токсичности выхлопа двигателя.

Цель достигается тем, что согласно способу регулирования подачи топлива в дви- гатель внутреннего сгорания с байпасным воздушным каналом холостого хода, заключающемуся в том, что определяют текущие величины частоты вращения коленчатого

вала и нагрузки на двигатель, одновременно изменяют подачу воздуха через воздушный канал путем по меньшей мере его частичного перекрытия дроссельной заслонкой и, в зависимости от частоты враще- ния коленчатого вала и нагрузки на двигатель, подачу топлива, сравнивают величину частоты вращения с заранее заданной, соответствующей частоте вращения

0 коленчатого вала в режиме холостого хода, и при полном перекрытии дроссельной заслонкой воздушного канала и частоте вращения, превышающей заданную, отключают подачу топлива в двигатель, определяют вели5 чину скорости изменения нагрузки на двигатель, по полученным значениям одновременно с изменением подачи воздуха через воздушный канал изменяют подачу воздуха через байпасный воздушный канал холостого хода

0 путем по меньшей мере его частичного перекрытия, отключение подачи топлива осуществляют в зависимости от величины перекрытия байпасного воздушного канала, а после отключения подачи топлива в двига5 тель отключают подачу воздуха через байпасный воздушный канал.

При использовании заявляемого способа обеспечивается плавное изменение разрежения во впускном трубопроводе и

0 тормозного момента, сопровождающееся постепенным уменьшением количества топливной пленки на стенках впускного трубопровода и ее сгоранием в цилиндрах двигателя. Следствием этого является сни5 жение токсичности отработавших газов при одновременном повышении эффективности торможения автомобиля двигателем при его работе на режиме принудительного холостого хода. Снижению токсичности способ0 ствует также исключение продувки впускного тракта и цилиндров двигателя воздухом на режиме принудительного холостого хода.

На фиг. 1 показана схема устройства

5 для реализации заявляемого способа; на фиг. 2 - блок-схема электронного блока управления; на фиг. 3-6 диаграммы изменения при отпускании педали привода дроссельной заслонки соответственно нагрузки на

0 двигатель, частоты вращения его вала, сечения байпасного воздушного канала и топли- воподачи.

Двигатель 1 внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит впускной тру5 бопровод 2 с установленной в нем дроссельной заслонкой 3, с приводом от педали 4, байпасным воздушным каналом 5 холостого хода регулируемого сечения с помощью регулятора 6, электромагнитную форсунку 7 для подачи топлива во впускной

трубопровод, датчик 8 угловых импульсов для измерения частоты вращения коленчатого вала 9 двигателя и датчик 10 положения дроссельной заслонки 3, которые подключены к входам электронного блока 11 управле- ния, к выходам 12 и 13 которого подключены соответственно регулятор 6 и электромагнитная форсунка 7. Регулятор 6 выполнен в виде электромеханического быстродействующего устройства, на подвижном элементе которого закреплен золотник, с помощью которого изменяется проходное сечение воздушного байпасного канала холостого хода. Блок 11 управления (фиг. 2) состоит из формирователя 14 сигнала угловых импуль- сов вращения коленчатого вала, формирователя 15 сигнала положения дроссельной заслонки (нагрузки на двигатель), блока 16 памяти, блока 17 фильтра производной, сумматора 18, компаратора 19-21, логиче- ского элемента И 22, блока 23 временной задержки, переключателей 24 и 25 и усилителей 26 и 27, к выходам 12 и 13 которых подключены соответственно регулятор 6 и электромагнитная форсунка 7.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе двигателя на нагрузочном режиме, характеризующемся нажатой педалью 4 привода дроссельной заслонки 3, измеряют текущее значение частоты вращения коленчатого вала с помощью датчика 8 и текущее значение нагрузки с помощью датчика 10. Информация с датчиков поступает на формирователи 14 и 15 сигналов соответственно. Сформированный сигнал о текущей частоте вращения п поступает в блок 16 памяти, где вычисляется сигнал Fn сечения байпасного канала 5 регулятора 6, поступающий затем на сумматор 18. Вели- чина проходного сечения Fn, заложенная в блок 16 памяти в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, выбирается такой, чтобы при полностью отпущенной педали 4 привода дроссельной заслонки 3 обеспечивалась минимальная подача воздуха, при которой сохраняется устойчивое сгорание смеси (без пропусков) в цилиндрах двигателя.

При отпускании педали привода дрос- сельной заслонки 3 сформированный формирователем 15 сигнал о текущем значении положения дроссельной заслонки поступает в блок 17, где происходит его обработка с помощью цифрового фильтра. На выходе из блока 17 вырабатывается сигнал, величина которого пропорциональна корректирующей добавке FK сечения байпасного воздушного канала. Величина FK тем больше, чем больше скорость закрытия дроссельной заслонки 3. Величина FK може1 быть представлена в следующем виде

FK.

к Р

1+Т Р

Др,

гдеР-Ј

Т- постоянная времени фильтра;

К- коэффициент пропорциональности;

Др - положение дроссельной заслонки.

Постоянная времени фильтра и коэффициент пропорциональности зависят от конструкции двигателя и подбираются опытным путем.

Преобразуя уравнение, получим

Р ТОРк (Щр rk cfT dt

или в приращениях

Т (Рк; - FK;-,) ДР}-Др.-,)

ГК; Т -ft14Д

где Д- интервал работы системы управления;

FK; - текущее значение корректирующей добавки;

FKJM - предыдущее значение корректирующей добавки;

Др; - текущее значение положения дроссельной заслонки;

Др, i - предыдущее значение положения дроссельной заслонки.

После преобразования получим

FKI TTZFKi- +ТТ(Др -ДР|-)Сигнал корректирующей добавки FK суммируется в сумматоре 18с сигналом Fn, и полученная величина поступает на переключатель 24. Сигнал FK о текущем значении корректирующей добавки поступает на вход компаратора 21, где сравнивается с ее пороговым значением ЈFK из блока 16 памяти. Величина Јр« выбирается из диапазона 2-5% от максимальной величины FK. Сигнал с выхода компаратора 21 соответствует условию Fk ЈFK- Сигнал об измеренной частоте вращения коленчатого вала поступает и на вход компаратора 19, где сравнивается с пороговым значением П1, сформированным в блоке 16 памяти.

Сигнал Др об измеренном значении положения дроссельной заслонки 3 поступает на вход компаратора 20, где его сравнивают

с величиной из блока 16 памяти, соответствующей закрытому состоянию дроссельной заслонки (Др 0). Сигналы с компараторов 19-21, соответствующие условиям: П Пч. Др О, FK ерк. подаются на вход логического элемента 22, на выходе которого при наличии всех трех условий формируется сигнал на выключение подачи топлива (г 0) с помощью переключателя 25, на вход которого подаются сигналы, соответствующие текущей величине топливоподачи или нулевой топливоподаче г 0, а также сигнал на выключение подачи воздуха (F 0) с помощью переключателя 24, на вход которого подается сигнал (Рк + Fn) из сумматора 18 и сигнал F 0, соответствующий полностью закрытому сечению байпасного воздушного канала холостого хода.

Выключение подачи воздуха (F 0) осуществляется с временной задержкой относительно появления сигнала на отключение подачи топлива, реализуемой в блоке 23 временной задержки. Величина временной задержки зависит от конструкции впускного трубопровода двигателя и его рабочего объема и подбирается опытным путем из диапазона 0-0,5 с.

Таким образом, благодаря управлению подачей воздуха через байпасный воздушный канал при резком снижении нагрузки обеспечивается плавное нарастание разрежения во впускном трубопроводе и тормозного момента двигателя, сопровождающееся постепенным уменьшением топливной пленки на стенках впускного трубопровода и ее сгоранием в цилиндрах двигателя, благодаря чему снижаются выбросы токсичных веществ с отработавшими газами.

В момент времени, когда уровень разрежения во впускном трубопроводе будет соответствовать минимальной подаче смеси, при которой происходит устойчивое ее сгорание в цилиндрах двигателя, что соответствует минимальному количеству топливной пленки, производят отключение подачи топлива и перекрытие байпасного воздушного канала, что способствует экономии топлива и снижению выбросов токсичных веществ за счет ликвидации продувки впускного тракта воздухом. Кроме того, достигается максимальный тормозной момент двигателя, обеспечивающий эффективное

торможение автомобиля. Благодаря временной задержке перекрытия байпасного воздушного канала относительно момента отключения подачи топлива достигается сгорание оставшейся после выключения

подачи топлива топливной пленки со стенок впускного трубопровода, что дополнительно способствует снижению выбросов токсичных веществ.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ регулирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания с бай- пасным воздушным каналом холостого хода, заключающийся в том, что определяют

текущие величины частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, одновременно изменяют подачу воздуха через воздушный канал путем по меньшей мере его частичного перекрытия дроссельной заслонкой и в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, подачу топлива, сравнивают величину частоты вращения с заранее заданной, соответствующей частоте вращения

коленчатого вала в режиме холостого хода, и при полном перекрытии дроссельной заслонкой воздушного канала и частоте вращения, превышающей заданную, отключают подачу топлива в двигатель, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения токсичности выхлопа двигателя, определяют величину скорости изменения нагрузки на двигатель, по полученным значениям одновременно с изменением подачи воздуха через воздушный канал изменяют подачу воздуха через воздушный канал холостого хода путем по меньшей мере его частичного перекрытия, отключение подачи топлива

осуществляют в зависимости от величины перекрытия байпасного воздушного канала, а после отключения подачи топлива в двигатель отключают подачу воздуха через байпасный воздушный канал.

Изобретение касается регулирования состава и количества горячей смеси в бензиновом двигателе внутреннего сгорания при переходе его на режим принудительного холостого хода и обеспечивает увеличение эф- фективности существующих способов регулировки. Согласно способу определяют текущие величины частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, одновременно изменяют подачу воздуха через байпасный воздушный канал и в зависимости от частоты вращения и нагрузки на дви- гатель, подачу топлива, сравнивают величину частоты вращения с заданной, соответствующей частоте вращения в режиме холостого хода, и при полном перекрытии дроссельной заслонки воздушного канала и частоте вращения, превышающей заданную, отключают подачу топлива в двигатель. По значениям величины скорости изменения нагрузки на двигатель одновременно с изменением подачи воздуха через воздушный канал изменяют подачу воздуха через байпасный воздушный канал холостого хода, отключение подачи топлива осуществляют в зависимости от величины перекрытия байпасного воздушного канала, а после отключения подачи топлива в двигатель отключают подачу воздуха через байпасный воздушный канал. При реализации способа обеспечивается плавное нарастание разрежения во впускном трубопроводе и тормозного момента двигателя, сопровождающееся постепенным уменьшением топливной пленки на стенках трубопровода, ее сгоранием в цилиндрах двигателя и снижением токсичности отработавших газов. Снижению токсичности способствует также исключение продувки впускного тракта воздухом на режиме принудительного холостого хода. 6 ил. w Ё VI СО ю VJ hO

/3

Фиг. 1

Фиг. 2

(}