Способ стабилизации стехиометрического состава смеси в двигателе внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02D33/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания, а именно, к регулированию двигателей легкого топлива, в том числе с форкамернофакельным зажиганием. Известен способ стабилизации стехиометрического состава смеси в двигателе внутреннего сгорания путем регистрации сигнала от датчика соста ва отработавших газов, задания уровн опорного напряжения, соответствующег стехиометрическому составу смеси, ; сравнения с ним сигнала датчика, выработки пр результатам сравнения раз ностного сигнала и воздействия им на орган регулирования топливо-воздушной смёси на устранение этого сигнала 1. В системе, работающей по этому сп собу, разностный сигнал преобразуют при помощи электронного интегратора с большой постоянной времени в плавн изменякицееся напряжение. Этим обусловлена большая инерционность система регулирования, и запаздывание реа гирования системы на изменение соста ва смеси оценивается временем порядка 5 с. Цель изобретения - улучшение процесса регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в способе стабилизации стехиометрического состава смеси в Двигателе внутреннего сгорания вырабатывают в одинаковую фазу каждого рабочего цикла двигателя импульс и формируют управляющий сигнал путем стробирования этим импульсом разностного сигнала, а результат воздействия каждого управляющего сигнала на орган регулирования сохраняют до получения очередного управляющего сигнала. На фиг. 1 приведена упрощенная функциональная .схема системы для реализации способа; на фиг. 2 показаны зависимость напряжения Кд, вырабатываемого датчиком состава смеси (кислородным датчиком), от коэффициента избытка воздуха ot, опорное напряжение UpnH разностный сигнал (сигнал ошибки) Uo Цд- и on; на фиг. 3 изрвражены напряжение, вырабатываемое кислородным датчиком Цд, опорное напряжение разностный сигнал (сигналы ошибки) иои,(график а), напряжения на выходе компараторов (график б), стробирующий импульс, выра- . батываемый одновибратором (график в).

,управляющий сигнал на входе одного из электромагнитных клапанов (ЭМК) (график г), управляющий сигнал на входе другого ЭМК (график д) , поло« жение золотника клапана-дозатора (график е) и количество дополнительного воздуха, расходуемого При регулировании состава смеси (график ж); на фиг. 4 схематически изображен клапан-дозатор, при этом приняты следующие обозначения: . ot - коэффициент избытка воздуха, Т - продолжительность рабочего

цикла двигателя, Цд- напряжение, вырабатываемое

кислородным датчиком, Upp- опорное напряжение,, ифщ- разностный сигнал (напряжение сигнала ошибки), Ug - напряжение на выходе одного из компараторов, и - напряжение на выходе другого компаратора, U-J - стробирующий импульс, Ца управляющий сигнал на входе

электромагнитного клапана . Сэмк).

и - управляющий сигнал на входе электромагнитного клапана (ЭМК),

РО - атмосферное давление, ДРк - разрежение во всасывающем коллекторе,

Ff, - сила сжатия пружины, действующая на диафрагму,

Fpn - сила, действующая на диафрагму от разрежения в камере клапана-дозатора,

р Gg - цикловой расход дополнительного воздуха,

Sa - положение золотника клапанадозатора. В состав системы регулирования для осуществления способа (фиг. 1) взйэдят кислородный датчик (Л -зонд) 1, уровень опорного напряжения на котором задают потенциометром, операционный усш1и,тель 2, датчик высоковольтного импульса зажигания Для одного из цилиндров 3, свеча зажигания 4, компараторы 5 и 6, одновибратор 7, схемы 8 и 9 совпадения, усилители 10 и тока, электромагнитные клапаны (ЭЙК) 12 и 13. Клапан-дозатор описываемой системы (фиг. 4) содержит электромагнитные клапаны ЭМК 12 и 13, диафрагму 14, пружину 15, камеру 16 дозато pa и золотник 17.

Процесс регулирования протекает следующим образом.

Если к началу регулирования смесь богатая, то согласно фиг. 2 lJoui и - Jon (график а, фиг. 3) и процессы в цепях схемы осуществляются так, что сигнал ошибки идц,, преобразованньй операционным усилителем 2, поступает на компаратор 6, и с его

:выхода напряжение Uj, (график б ,фиг.З) поступает на схему совпадения 9, где оно стробируется импульсом tl (график в , фиг. 3). .Стробирукнций импульс получают содновибратора 7,который запускается импульсом зажигания свечи 4 одного из цилиндров, генерируемым высоковольтной катушкой 3, т.е. стробирующий импульс вырабатывают в одинаковую фазу каждого рабочего цикла двигателя, в данном случае в момент начала воспламенения смеси в одном из цилиндров.

Далее преобразованный сигнал ошибки, т.е. разностный сигнал, стробируемый импульсом U-t, с выхода cxeNbi 9 совпадения через усилитель 11 тока поступает с периодичностью Т в качестве управляющего сигнала U на ЭМК 13 (график д, фиг. 3).

ЭМК 13 (фиг. 4) на время действия управляющего сигнала открывает доступ разрежению дР в камеру 16 дозатора, .пружина 15 сжимается, и золотник 17 вместе с диафрагмой 14 передвигается (график е, фиг. 3), увеличивая доступ дополнительного атмосферного.воздуха (давление PQ) во всасывающий коллектор (график ж, фиг. 3), обеспечивая тем самым обеднение смеси (график а,, фиг. 3).

Положение золотника 17 сохраняется до прихода .следующего управляющего . сигнала, т.е. воздействие управляющего сигнала на орган регулиро.вания сохраняется до получения очередного управляющего сигнала.

Когда смесь становится бедной, и сигнал ошибки 11 U - UQ 0, полученное в операционном усилителе 2 напряжение преобразованного сигнала ошибки воздействует на компаратор 5, и далее через схему совпадения 8 и усилитель 10 тока стробируемый управляющий сигнал поступает на ЭМК 12, который пропускает во время действия этого сигнала в камеру клапана-дозатора атмосферное давление PQ, оказывая на дозатор воздействие, противоположное описанное, т.е. обогащая смесь.

Если до фсармирования очередного управляющего, сигнала смесь еще не успела пройти через состояние ot 1 (фиг. 3), то повторяются предыдущие процессы.

Таким образом, разностный сигнал, т.е. сигнал Ошибки, воздействует на ojJraH регулирования для устранения этого сигнала.

В дайном способе стабилизации стехиометрического состава отсутствует необходимость применения электронного интегратора, и инерционность процесса регулирования практически определяется только инерционностью процессов в самом двигателе, которая уменьшается по сравнению с тем случаем, ;когда применяют электронный интегратор. В cHCTertS регулирования, работа ющей по предложенному способу, время реагирования на изменение состава смеси составляет 1с. Кроме того, ск рость отработки сигнала ошибки увеличивается, т.е. инерционность процесса регулирования уменьшается с возрастанием частоты вращения коленчатого вала благодаря тому, что в результате стробирования период следования управляющего сигнала равен продолжительности рабочего цикла дви гат,еля. Предложенный способ обеспечивает такую корректиррвку работы карбюратора или такое управление сис темами впрыска топлива, при которых осуществляется малоинерционная стаби лизация стехиометрического состава, что обуславливает снижение токсичности отработавших газов. . Формула изобретения способ стабилизации стехиометрического состава смеси в двигателе вйутреннего сгорания путем регистрации сигнала от датчика состава отработавших газов,,задания уровня опорного напряжения, соответствующего стехиометрическому составу смеси, сравнения с ним сигнала датчика, выработки по результатам сравнения разностного сигнала и воздействия им на орган регулирования топливо-ввздушной смеси на устранение этого сигнала, отличающийся тем, что, с целью улучшения процесса регулирования, вырабатывают в одина- . ковую-фазу каждого рабочего цикла двигателя импульс и формируют управляющий сигнал путем стробирования этим импульсом разностного сигнала, а результат воздействия каждого управляющего сигнала на орган регулирования сохраняют до получения очереДног6 управляющего сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 4046118, кл. 123 - 119, опублик. 1977.

- фаг. i

Uon

UotUiUg-Uon

of-7 (риг.1

а

j

у в и.

Inn