Способ регулирования карбюраторного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02D33/00 

1

Изобретение относится к регулиро ванию двигателей внутреннего сгорания, в частности карбюраторных двигателей, в том числе с форкамернофакельным зажиганием.

Известен способ регулирования двигателя внутреннего сгорания, при котором анализируют состав отработавших газов и по результату анализа с помощью датчиков режима работы двигателя регулируют состав топливовоздушной смеси . 1 .

Однако такая регулировка состава смеси не обеспечивает ее минимального расхода.

Известен способ регулирования карбюраторного двигателя внутреннего сгорания путем контроля рабочей смеси на соответствие ее стехиометрическому составу, определения количества рециркулируемых отработавших газов, измерения текущих значений частоты вращения и нагрузки двигателя определения опорного уровня

контролируемых параметров, вычисления разности между опорным уровнем и текущим значением контролируемых параметров, выработки по этой разности управляющего сигнала, передачи его на исполнительный элемент регулятора состава смеси и воспламенения смеси свечой зажигания для ее сгорания 2 J.

Недостатком известного способа является то, что при регулировании необходимо использование коррекции по частоте вращения и нагрузке, что приводит к усложнению системы регулирования в целом, а следовательно, к снижению качества регулирования.

Цель изобретения - повышение качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что контроль состава смеси осуществляют при помощи создания на электродах свечи зажигания разности потенциалов а, конце процесса сгорания и регистрации протекающего через центральный электрод свечи амплитуды ионизационного тока, которую используют в качестве контролируемого параметра, а состав смеси регулируют путем изменения количества рецир кулируемых газов. На фиг. 1 приведены кривые завис мости удельного расхода q топлива от коэффициента избытка воздуха на фиг. 2 - кривые зависимости нагрузки двигателя от разности между опорным уровнем i и текущим i значением ионизационного тока (квадран а), зависимости нагрузки Р и часто ты п двигателя по времени (квад рант б), зависимости разности д i и количества рециркулируемых газов по t {квадрант в), на фиг. 3 времени схема устройства для осуществления предлагаемого способа. На фиг. 1 обозначены: кривая 1 при отсутствии и кривая 2 при наличии рециркуляции отработавших газов; минимальный удельный расход q- - топлива при отсутствии рецирку ляции на пределе эффективного обед нения смеси; минимальный удельный расход Чр „,2.Отлива при наличии рециркуляции; удельный расход Яg(д :топлива при о 1 и отсутствии рецир куляции, граничные линии АС и ВС областей состояния двигателя при при менении двух систем регулирования (при помощи системы поддержания сз6 и рециркуляции отработавших газов) ; точка С совместного действия обеих систем регулирования. Точки (фиг. 2) определяют раз ные опорные уровни ионизационного тока при соответствующих значениях частоты вращения п, п. Устройство содержит дв« системы регулирования: систему стабилизации стехиометрического состава смеси и систему регулирования отработавших газов. Система стабилизации стехиометрического состава смеси (фиг. 3) состоит из кислородного датчика 10 сос тава отработавших газов, связанного через управляющее устройство 11 и исполнительный элемент 12 с органом 13 регулирования топливоподачи (например карбюратором с электронным уп равлением) . Система регулирования рециркуляции отработавших газов включает в се бя свечу 1 зажигания двигателя 15 и датчик 16 верхней мертвой точки,связанные с органом 17 управления регулятором 18 количества рециркулируемых газов. Способ регулирования является сочетанием двух способов, реализуемых при помощи совместного применения двух систем регулирования. Одна из систем поддерживает состояние двигателя на линии АС (фиг. 1, система поддержания о 1), другая - на линии ВС (система регулирования рециркуляции) . При совместном действии двух систем состояние двигателя отражается точкой С. Поддержание (стабилизация) о 1 осуществляется замкнутой системой регулирования с датчиком coctaBa отработавших газов. Регулирование рециркуляции основано на том, что амплитуда ионизационного тока при данной частоте вращения вала и при данном значении коэффициента с зависит от количестве рециркулируемых отработавших газов, исчис ляемых в процентах от полного количества отработавших газов, причем при отсутствии рециркуляции амплитуда тока не зависит от нагрузки, Ри отсутствии рециркуляции минимальный расход топлива соответствует не стехиометрическому (о 1), а обедненному () составусмеси, причем на пределе эффективного обеднения он равен qo.- , (кривая Ч, С iTrlri i фиг. 1). Следовательно, применение каталитического нейтрализатора, обеспечивающего снижение токсичности отработавших газов до минимальной величины, но требующее соблюдения уровняо 1, всегда приводит к ухудшению экономичности (q q , ) 43 кривой 1 , фиг. 1). Если применять рециркуляцию отработавших газов, т.е. разбавление этими газами рабочей смеси, то при определении интенсивности рециркуляции можно добиться частичной компенсации ухудшения экондмичности, обеспечив минимальную величину удельного расхода топлива (q кривой 2, фиг. 1), что соответствует режиму эффективного разбавления смеси. В соответствии с этим регулирование рециркуляции производится следующим образом. Предварительно для данного типа двигателя лолучают экспериментальным путем семейство зависимостей тока

ионизации от нагрузки при разных фиксированных значениях частоты вращения вала двигателя при соблюдении условия 1 и обеспечении путем регулирования рециркуляции выполнения условия qg зависимости (фиг. 2, квадрант а) вводят в постоянное запоминающее устройство соответствующей системы регулирования.

В процессе регулирования контролируют состав рабочей смеси на соответствие его стехиометрическому составу, определяют количество рециркулируемых отработавших газов, измеряют текущие значения частоты вращения и нагрузки двигателя.

Определяют опорный уровень контролируемого параметра, например состава рабочей смеси, вычисляют разность между опорным уровнем и текущим значением контролируемого параметра и вырабатывают по этой разности управляющий сигнал с последующей передачей его на исполнительный элемент регулятора состава смеси.

В процессе изменения нагрузки двигателя при разных частотах вращения вала фиг. 2, квадрант б) в соответствии с упомянутыми зависимостями определяют величину опорного значения

тока 1рп (фиг. 2, квадрант в, точки

3-9).

Разность (М) между текущим (i) и опорным (ion) значениями ионизационного тока является сигналом ошибки, который стремятся свести к нулю, поддерживая тем самым текущее значение тока вблизи опорного и обеспечивая благодаря этому рециркуляцию количества отработавших газов, отвечающие условиям вС 1 и qg qerfiVj2При работе устройства (фиг. 3) сигналы со свечи 1Ч зажигания и датчика 1б верхней мертвой точки (ВМТ) поступают на орган 17 управлеуия регулятором 18 количества рециркулируемых газов. Сигнал с центрального электрода свечи зажигания является носителем двух информации - тока ионизации и момента искрообразования, последний совместно с сигналом с датчика 1б служит для выделения необходимой зоны регистрации ионизационного тока.

Орган 17 управления создает на электродах свечи 1 зажигания необходимую для достижения амплитуды тока ионизации и используемую в качестве

контролируемого параметра разность потенциалов. В нем производится сравнение текущего значения тока с опорным, а также по их разности вырабатывается сигнал управления регулятором количества рециркулируемых газов. Опорный сигнал задается запоминающим устройством, размещенным в органе 17 управления, изменение его выходного сигнала производится в функции вращения вала, которая определяется по частоте следования высоковольтных импульсов зажигания.

В результате регулирования проходного сечения канала рециркуляции с помощью регулятора 1Ь текущее значение ионизационного тока изменяется так, что оно стремится к опорному значению, а разностный сигнал стремится к нулю, при достижении которого изменение проходного сечения канала прекращается, оно удерживается до момента отклонения теку1цего значения тока от опорного значения.

Использование предлагаемого способа регулирования позволит повысить качество процесса регулирования и улучшить экономичность двигателя.

Формула изобретения

Способ регулирования карбюраторного двигателя внутреннего сгорания путем контроля рабочей смеси на соответствие ее стехиометрическому составу, определения количества рециркулируемых отработавших газов, измерения текущих значений частоты вращения и нагрузки двигателя, определения опорного уровня контролируемых параметров, вычисления разности между опорным уровнем и текущим значением контролируемых параметров, выработки по этой разности управляющего сигнала, передачи его на исполнительный элемент регулятора состава смеси и воспламенения смеси свечой зажигания для ее сгорания, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества регулирования, контроль состава смеси осуществляют при помощи создания на электродах свечи зажигания разности потенциалов в конце процесса сгорания и регистрации протекающего Мерез центральный электрод свечи амплитуды ионизационного тока, которую используют в качестве контролируемого параметра, а состав сме793980си регулируют путем изменения количества рециркулируемых газов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 1. Авторское свидетельство СССР ff 638277, кл. F 02 О 33/00, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2739 17/25-06, кл. F 02 D 33/00, 1979.

Яе

оС

Hi HZ nj

/

/

J

9- 8

w

i on

I

v.

P Pjn

I

r i

J,

I

фиг.1