Способ управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания с индивидуальной для каждого цилиндра регулировкой подачи топлива Советский патент 1992 года по МПК F02D41/00 

Изобретение относится к управлению двигателями внутреннего сгорания, оснащенными системами управления с индиви- дуальной для каждого цилиндра регулировкой подачи топлива.

Известен способ управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания в функции давления наддувочного воздуха.

Основная цель такого управления - исключение существенного недогорания топлива. Недогорание топлива ухудшает не только экономические, но и экологические параметры двигателя.

Известный способ управления подачей топлива в двигатель обеспечивает изменение предельного допустимого максимального значения подачи топлива при изменении давления наддувочного воздуха

путем изменения пропорционально давлению наддувочного воздуха положения упора, ограничивающего перемещение управляющего органа регулятора частоты вращения двигателя, представляющего собой выходное воздействие регулятора, которое и устанавливает величину подачи топлива в цилиндры.

Для электронных систем управления, включающих электронные регулятор частоты вращения и распределитель командных импульсов, в которых на выходе регулятора частоты вращения формируются электрические сигналы, определяющие продолжительность впрыскивания электроуправляемых дозаторов, формирующих цикловые подачи соответствующих цилиндров, в качестве упора

VJ

ч

00 00

4Ь.

используется ограничение выходного сигнала регулятора частоты вращения.

Недостатком такого способа управления подачей топлива является то, что ограничение изменяется в функции давления наддувочного воздуха и не учитывает изменения других параметров, определяющих количество воздуха, поступающего в цилиндры и параметров топлива, то есть не обес- печивает достижение оптимального качества.

При использовании электронных регуляторов частоты вращения, включающих запоминающие и вычислительные устройства, идентификация режима работы двигателя по количеству поступающего в цилиндры воздуха просто обеспечивается обработкой информации, поступающей от ограниченного числа сравнительно простых датчиков, конфолирующих параметры наддувочного воздуха, в самом общем случае его давление, температуру, состав и расход. Поэтому в электронных регуляторах частоты возможен достаточно точный учет действительного количества воздуха, поступающего в цилиндр, для оптимального управления подачей топлива.

Изменения вида топлива, его марки, фракционного состава, плотности, вязкости, сжимаемости, температуры и т.д. приводит к существенному изменению действительной величины подачи топлива. Для исключения вызванного такими изменениями подачи топлива работы двигателя не только в не оптимальных, но и в недопустимых режимах приходится вводить запас в ограничении подачи топлива. Это приводит к тому, что мощность двигателя при работе на упоре подачи используется не полностью.

Известны способы управления подачей топлива путем учета действительных параметров топлива.

Основным недостатком таких способов управления подачей топлива является то, что для их реализации необходимо систему управления двигателя оснастить устройствами (в электронных системах - датчиками), контролирующими параметры топлива. Система управления при этом существенно усложняется целым рядом дополнительных устройств (датчиков), располагаемых на двигателе, стоимость ее увеличивается, а надежность снижается. Но даже при полном контроле параметров топлива достаточно точная оценка действительной подачи топлива невозможна из-за неоднозначностей связей различных физико-химических показателей топлив.

Цель изобретения - повышение эффективности использования двигателя по принятому критерию регулирования. Предлагаемый способ обеспечивает наиболее полное сгорание топлива, что снижает его расход двигателем при улучшении экологических показателей.

Цель достигается тем, что путем оптимизации критерия регулирования цикличе0 ски изменяют подачу топлива по большей мере части цилиндров двигателя, определяют величину крутящего момента путем из- мерения выходного сигнала регулятора, определяют величину приращения крутяще5 го момента по цилиндрам двигателя с неизменной подачей топлива для каждого цикла изменения подачи топлива, сравнивают последующее значение приращения с предыдущим и по результатам сравнения

0 определяют заданное значение критерия регулирования для данного режима.

Изобретение иллюстрируется следующим примером управления ограничением подачи топлива. Критерием регулирования

5 в описываемом примере является общая величина подачи топлива, оцениваемая выходным сигналом регулятора частоты вращения двигателя.

На чертеже изображена функциональ0 ная схема указанного примера системы управления подачей топлива, действующей по предлагаемому способу.

Выход электронного регулятора 1 частоты вращения подключен к первому входу

5 ограничителя 2 подачи топлива, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 3. Выход первого сумматора 3 подключен к первому входу распределителя электрических импульсов 4, выходы которо0 го подключены параллельно к дозаторам 5, осуществляющим цикловые подачи топлива раздельно в соответствующие цилиндры двигателя, и вторым входам блока выбора цилиндров 14.

5Выход регулятора 21 частоты параллельно подключен к первому входу блока контроля режимов 6, первому входу первого блоха запоминания 7, первому входу второго сумматора 8 и первому входу четвертого

0 сумматора 15. Первый выход блока контроля режимов 6 параллельно соединен с вторым входом первого блока запоминания 7, первым входом блока формирования дополнительных сигналов 12. Второй выход блока

5 контроля режимов соединен со вторым входом второго блока запоминания 16. Выход первого блока запоминания 7 соединен с вторым входом второго сумматора 8, выход которого соединен с первым входом блока сравнения 9.

Выход блока сравнения 9 соединен с третьим входом блока контроля режимов 6, третьим входом четвертого Сумматора 15, третьим входом третьего сумматора 13 и вторым входом блока формирования дополнительных сигналов 12. Выход блока формирования дополнительных сигналов 12 параллельно соединен с первым входом третьего сумматора 13, вторым входом блока контроля режимов 6 и третьим входом первого блока запоминания 7.

Задатчик выбранных для эксперимента {принудительного дополнительного увеличения подачи топлива) цилиндров 11 соединен параллельно с первым входом блока выбора цилиндров 14 и входом блока задания минимального предела изменения выходного сигнала регулятора частоты 10 (соответствующего минимальному пределу приращения крутящего момента), выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 9

Выход блока выбора цилиндров 14 соединен со вторым входом третьего сумматора 13, выход которого параллельно соединен со вторым входом первого сумма- гора 3 и вторым входом четвертого сумматора 15 Выход четвертого сумматора 15 соединен с первым входом второго блока запоминания 16, на другие входы которого поступает информация о частоте враа1ения двигателя и параметрах наддувочного воздуха.

Выход второго блока запоминания соединен с первым входом вычислительного блока 17, на другие входы которого поступает информация о частоте вращения и параметрах наддувочного воздуха. Выход вычислительного блока 17 соединен с вторым входом ограничителя подачи топлива 2.

Система работает следующим образом.

Выходной сигнал регулятора 1 частоты вращения двигателя поступает на ограничитель подачи топлива 2, на другой вход которого поступает сигнал из вычислительного блока 17, представляющий собой заданное в рассматриваемом примере значение критерия регулирования для данного режима, выражающий предельно допустимое по неполноте сгорания топлива значение выходного сигнала регулятора частоты 1. Ограничитель 2, например, путем передачи на свой выход меньшего из поступающих на него сигналов, исключает прохождение в топливную систему сигналов с регулятора частоты, превышающих допустимое значение.

Выходной сигнал с ограничителя 2 через сумматор 3 и распределитель управляющих импульсов 4 поступает к дозаторам 5,

установленным, например, на секциях топливных насосов или форсунках, осуществляющих индивидуальное для каждого цилиндра регулировку подачи топлива. До- 5 заторы 5 осуществляют согласно управляющим сигналам цикловые подачи топлива в соответствующие цилиндры двигателя.

Блок контроля режимов 6, проконтролировав, например, что за заданный интер- 0 вал времени колебания выходного сигнала регулятора частоты не выходили за заданный уровень, выдает сигнал о том, что двигатель работает в установившемся режиме. По этому сигналу первый блок запоминания

5 7 запоминает значение выходного сигнала регулятора частоты на исходном установившемся режиме, а блок формирования дополнительных сигналов 12 начинает

0 периодически выдавать импульсные сиг.на- лы постоянной величины. Сигналы с блока 12 прерывают работу блоков контроля режимов 6 и запоминания 7, для того чтобы Б процессе проведения системой управления

5 эксперимента с двигателем изменения выходного сигнала регулятора частоты не воспринимались как нарушения исходного установившегося режима, а в блоке 7 запоминались значения выходного сигнала регу0 лятора только в паузах между импульсами выходных сигналов блока 12,

Сигналы с блока 12 поступают также в третий сумматор 13, где они суммируются по мере их поступления. Суммарный сигнал

5 из блока 13 поступает в четвертый сумматор 15, где он суммируется с выходным сигналом регулятора частоты.

Задатчик выбранных для эксперимента цилиндров подает в блок выбора цилиндров

0 14 информацию о том, в каких цилиндрах проводится эксперимент. На другие входы блока 14 поступают сигналы с распределителя 4, включающие дозаторы 5. При совпадении номера подключаемого

5 распределителем 4 дозатора 5 (номера цилиндра, подачей топлива в который управляет соответствующий дозатор) с номером цилиндра, заданного блока 11, блок 14 выдает сигнал в сумматор 13, по которому накоп0 ленный в нем суммарный дополнительный сигнал подается в сумматор 3, где он суммируется с выходным сигналом регулятора частоты вращения 1, прошедшим ограничитель 2. В результате управляющий сигнал, подава5 емый на исполнительный механизм соответствующего цилиндра, увеличивается на величину сигнала, накопленного в сумматоре 13, Соответственно увеличивается подача

ТОПЛИВЙ В ЭТОТ ЦИЛИНДР.

После очередного шага увеличения дополнительного сигнала, накопленного в

сумматоре 13, увеличение цикловой подачи всеми выбранными цилиндрами вызовет увеличение частоты вращения двигателя. Для восстановления частоты вращения регулятор частоты 1 уменьшит свой выходной сигнал Новое значение выходного сигнала регулятора частоты в сумматоре 8 вычитается из значения, записанного в блоке 7 Полученное в результате вычитания уменьшение выходного сигнала регулятора, соответствующее приращению крутящего момента вследствие увеличения подачи топлива в выбранные цилиндры, из сумматора 8 поступает в блок сравнения 9, на другой вход которого поступает из блока 10 минимальное допустимое значение уменьшения выходного сигнала регулятора, которое с учетом относительного числа выбранных для экспериментов цилиндров определяется допустимым пределом эффективности использования одного шага увеличения подачи топлива. В случае, если уменьшение выходного сигнала регулятора окажется меньше минимально допустимого значения, блок 9 выдает сигнал, прекращающий формирование дополнительных сигналов в блоке 12, сбрасывающий накопленное в блоке 13 суммарное значение дополнительного сигнала и возобновляющий работу блока контроля режимов 6. При поступлении сигнала с блока 9 в сумматор 15 зафиксированное в сумматоре 15 значение управляющего сигнала для выбранных цилиндров передается во второй блок запоминания 16 после чего значение сигнала в блоке 15 сбрасывается. Если блок 6 сигналом со своего второго выхода, подаваемым на второй вход второго блока запоминания 16, подтвердит, что за время эксперимента исходный режим работы двигателя не изменился, то в блоке 16 фиксируется значение сигнала, поступившее из блока 15. Одновременно блок 16 запоминает имеющиеся в этот же момент значения параметров наддувочного воздуха и частоты вращения двигателя. Эксперимент на этом заканчивается. Значение сигнала, зафиксированное в блоке 16 представляет собой заданное значение критерия регулирования для данного режима. Если же сигнал с блока 6 укажет на нарушение режима, сигнал из блока 15 не фиксируется в блоке 16, а эксперимент возобновляется после появления сигнала на первом выходе блока 6

Быстродействие электронных регуляторов частоты вращения и других блоков электронной системы управления двигателя, используемых для проведения эксперимента, позволяет обеспечить допустимую продолжительность работы выбранных цилиндров в форсированных режимах.

При последующей работе двигателя вычислительный блок 17, получая информацию о текущих значениях параметров наддувочного воздуха и частоты вращения и сопоставляя их со значениями, поступающими в него из б.лока 16, подает в ограничитель 2 предельно допустимы для

соответствующих режимов значения выходного сигнала регулятора частоты 1 (заданные значения критерия регулирования).

Во многих случаях состав наддувочного воздуха и его температура (при использовании холодильников) изменяются сравнительно мало, поэтому масса воздушного заряда цилиндров на каждой частоте вращения однозначно определяется давлением наддува. Соответственно для осуществления предлагаемого способа управления подачей топлива из числа параметров наддувочного воздуха достаточно фиксировать в запоминающем устройстве 16 только его давление.

Таким образом, предложенный способ автоматического управления подачей топлива в двигателе внутреннего сгорания с индивидуальной для каждого цилиндра регулировкой подачи топлива позволяет, не

используя датчиков параметров топлива, а в некоторых частных случаях и части параметров наддувочного воздуха, обеспечить при изменении параметров топлива, условий работы и состояния двигателя более

точное оптимальное управление подачей топлива, что ведет к более эффективному использованию топлива при максимальном использовании мощности двигателя и в конечном счете повышении экономичности

двигателя и его экологических показателей. Формула изобретения Способ управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания с индивидуальной для каждого цилиндра регулировкой подачи топлива, заключающийся в том, что измеряют текущие параметры работы двигателя, определяют по полученным значениям режим работы двигателя и критерий регулирования, сравнивают полученное

значение критерия регулирования с заранее заданным для данного режима и по результатам сравнения изменяют подачу топлива в двигатель, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

путем оптимизации критерия регулирования, циклически изменяют подачу топлива в большей мере части цилиндров двигателя, определяют величину крутящего момента путем измерения выходного сигнала регулятора, определяют величину приращения

крутящего момента по цилиндрам двигателя с неизменной подачей топлива для каждого цикла изменения подачи топлива, сравнивают последующее значение приращения с предыдущим и по результатам сравнения определяют заданное значение критерия регулирования для данного режима.

Использование: управление двигателями внутреннего сгорания. Сущность изобретения: при управлении подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания с индивидуальной для каждого цилиндра регулировкой подачи топлива измеряют текущие параметры работы двигателя, по полученным значениям определяют режим работы двигателя и критерий регулирования, сравнивают полученное значение критерия регулирования с заранее заданным для данного режима и по результатам сравнения циклически изменяют подачу топлива в большей мере часть цилиндров двигателя, определяют величину крутящего момента путем измерения выходного сигнала регулятора, определяют величину приращения крутящего момента по цилиндрам двигателя с неизменной подачей топлива для каждого цикла изменения подачи топлива, сравнивают последующее значение приращения с предыдущим и по результатам сравнения определяют заданное значение критерия регулирования для данного режима. 1 ил. СО с

частота- В/эсщенид

параметры наддуёочна- га Sosdyxtf