Способ регулирования эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

1. Способ регулирования эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания путем измерения частоты вращения, определения неравномерности вращения и изменения состава рабочей смеси по нескольким регулируемым параметрам воздействием на исполнительный орган управляющего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности, в качестве одного из регулируемых параметров выбирают неравномерность вращения коленчатого вала, формируют эталонный сигнал частоты вращения и сигнал фактической частоты Вращения, вычисляют фактическую неравномерность частоты вращения как разность между эталонным сигналом и сигналом фактической частоты вращения, сравнивают эту разность с заданной неравномерностью вращения коленчатого вала, по резуль тату сравнения вырабатывают корректирующий импульс и передают последний на исполнительный орган управляющего устройства для изменения состава смеси. О) о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECIlYEiflHH ъ(51) F 02 D 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2152414/25-06 (22) 11.07.75 (31) P 2434743.1 (32) 19.07.74 (33) ФРГ (46) 15. 12. 83. Бюл. Р 46 (7 2 ) Валерио Бианчи (Италия ) и Райнхард Лач (ФРГ) (71) Роберт Бош ГмбХ (ФРГ) (53) 621, 436-545 (088. 8) (56) 1. Заявка Японии 9 44-21873, кл. 5/ Е 65, опублик. 1969. (51) ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ 3KCIIJPJATAЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОИСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ регулирования эксплуатационных характеристик "двигателя внутреннего сгорания путем измерения частоты вращения, определения неравномерности вращения и изменения сос„„SU„„1061702 А тава рабочей смеси по нескольким ре-. гулируемым параметрам воздействием на исполнительный орган управляющего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности, в качестве одного из регулируемых параметров выбирают неравномерность вращения коленчатого вала, формируют эталонный сигнал частоты вращения и сигнал фактической частоты вращения, вычисляют фактическую неравномерность частоты вращения как разность между эталонным сигналом и сигналом фактической частоты вращения, сравнивают эту разность с заданной неравномерностью вращения коленчатого вала, по реэуль g тату сравнения вырабатывают корректирующий импульс и передают последний на исполнительный орган управляющего устройства для изменения состава смеси.

1061702

2. Устройство для регулирования эксплуатационных характеристик двигателя внутреннеro cropания, содержащее исполнительный орган,. связанный с коленчатым валом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения топливной экономичности, оно снабжено датчиком мгновенной фактической частоты вращения коленчатого вала, блоком сравнения фаз с двумя входами и выходами, блоком усреднения значений фактической частоты вращения., блоком сравнения разности мгновенной и усредненной частоты вращения с двумя входами, задатчиком эталонного сигнала фактической час тоты вращения, причем первый вход блока сравнения фаэ подсоединен к выходу датчика мгновенной фактической частоты вращения коленчатого вала, второй вход — К блоку усреднения значений фактической частоты вращения, первый выход блока сравнения фаз — к первому входу блока сравнения разности мгновенной и .усредненной частоты вращения, второй вход которого связан с задатчиком эталонного сигнала фактической частоты вращения, а выход блока сравнения разности мгновенной и усредненной частоты вращения связан с исполнительным органом, 3. Устройство по по.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабИзобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы регулирования эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания путем измерения частоты вращения, определения неравномерности вращения и изменения состава рабочей смеси по нескольким регулируемым параметрам воздействием на исполнительный орган управляющего устройства $13.

Известно устройство для регулирования эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания, содержащее исполнительный орган, связанный с коленчатым валом.

При реализации известных способов не обеспечивается сокращение до минимума содержания вредных составных элементов в отработавших газах и не достигается минимальный расход топли. ва. Возможна работа двигателя внутреннего сгорания на максимально обедненной рабочей смеси, когда заранее предопределяется содержание вредных жено генератором с регулируемым напр .:.ением, вход которого при помощи интеграторов связан с первым входом". блока сравнения фаз, а выход - с вторым выходом блока сравнения фаз, блок усреднения значений фактической частоты вращения выполнен в виде дополнительного генератора с ре- гулируемым напряжением, связанного с двумя из указанных интеграторов.

4; Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено регулируемым источником тока, связанным с выходом второго интегратора.

5. Устройство по пп, 2-4, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что оно снабжено полупроводниковым реле с конденсатором и управляющим электродом, связанным с вторым выходом блока сравнения фаз, причем конденсатор связан с регулируемым источником тока ° .

6 ° Устройство по пп. 2-5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что связанные с дополнительным генератором интеграторы выполнены в виде пассивных конструкционных элементов — резистора и конденсатора, а интегратор — в виде операционного усилителя и интегрирующего конденсатора, причем первый интегратор связан с вторым выходом блока сравнения фаз. составных элементов в отработавших газах и небольшой расход топлива.

При этом наблюдается колебание давле" ния в цилиндрах двигателя. Отдельные элементы распределения давления определяются неконтролируемыми эксплуатационными параметрами двигателя внутреннего сгорания, например, колебаниями коэффициента избытка воздуха, коэффициента наполнения и колебаниями завихрения воздушного потока. Если измерять давление в камере сгорания мгновенными значениями угловой скорости на коленчатом валу, то выявляются цруГие мешают, ие влияния, наприме-;, за счет колебаний массы кривошипно-шатунного механизма, неровностей полотна дороги, по которой движется автомобиль, или других усилий, действующих на блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Укаэанные колебания, сказывающиеся на нормальном распределении давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и выражающиеся в коле1061702 баниях угловой скорости коленчатого Кроме того и о, устро ство снабжено вала, можно было бы устранить за генератором с регу с регулируемым напряже счет применения фильтров низких час- нием вход котор

Ф орого при помощи интегтот. Но, так как двигатель внутрен- раторов связан с первым рным входом блонего сгорания должен работать в ши- ка сравнения ф я аз, а выход — с. второком диапазоне частоты вращения, то " Рым выходом блока лока сравнения фаз, трудно подобрать фильтры, которые блок усреднения значе и ф ия значений фактической одинаково подходили бы как для ниэ- частоты нращения выполнен в виде а ора с регуликой, так и для высокой частоты враще- дополнительного генератора ния. Руемым напряжением, связанного с

Цель изобретения — повыщение топ- 10 двумя из указанных анных интеграторов. ливной экономичности. и. Устройство снабжено регулируемым

Поставленная цель достигается сог- источником тока ка, связанным с выходом ласно способу регулирования эксплуа- нторого интегратора. тационных характеристик двигателя ство сна жено полупроводниннутреннего сгорания путем измерения 15 ковым реле с кон с конденсатором и управчастоты вращения, определения иеран- ляющим электрод дом, связанным с втономерности вращения и изменения сос- Рым выходом блок лока сравнения фаз, сатор связан с регулитава рабочей смеси по нескольким ре- причем конденсато гулируемым параметрам воздействием руемым источником тока. на исполнительный орган управляющего 20 Связанные с до с дополнительным генеустройства в качестве одного из ре- ратором интегра граторы выполнены в вигулируемых параметров выбирают не- де пассивных конструкционных элеменравномерность вращения коленчатого тов — резисто а езистора и конденсатора, а вала, формируют эталонный сигнал третий интегр т и тегратор — в ниде операцичастоты вращения и сигнал фактичес- 25 онного уси и силителя и интегрирующего кой частоты вращения, вычисляют фак- конденсато а п атора, причем первый кондентическую неравномерность частоты сатор свяэа связан с вторым выходом блока вращения как разность между эталон-1 сравнения фаэ. ным сигналом и сигналом фактической На фиг 1 п представлена диаграмчастоты вращения, сравнивают эту

30 ма давлен я р и в цилиндре двигателя разность с заданной неравномерностью внутреннег го сгорания в течение вревращения коленчатого вала по резуль- мени t . на ф . 2

I иг. — изменение углотату сравнения вырабатывают коррек- вой скорости со в зависимости от вределенных коэффициентирующий импульс и передают послед- мени t при определен ний на исполнительный орган управ- тах избытка воздуха с(; на фиг. 3 ляющего устройства для изменения 35 схема устрой о стьа для реализации спосостава смеси, соба.

Устройство содержи исполнительУстройство для осуществления спо ный орган, связанный с коленчатым соба, содержащее исполнительный ор- . валом -1, снабженным зубчатым венган, снязанный с коленчатым валом, 40 цом 2. Устройство снабжено датчиснабжено датчиком мгновенной факти- мгновенно фактической часточеской частоты вращения коленчатого ты вращения к я коленчатого вала, формивхо вала, блоком сравнения фаз с двумя рователем 4 прямоугольных импуль о дами и выходами, блоком усреднения блоком 5 сравнения фаэ с двумя вхос в, значений фактической частоты враще .- дами и выходам б ами, локом усреднения частоты вращения, блоком сравнения разности мгHo- значений фактической част венной и усредненной частоты враще- ния, блоком 6 сравнения разности ния с двумя входами, эадатчиком эта- мгновенной и усредненной частоты лонного сигнала фактической частоты вращения с двумя входами; задатчи-. ком 7 эталонного сигнала фактичессравнения фаз подсоединен к выходу кой частоты вращения, причем первый датчика мгновенной фактической час- вход блока 5 л а подсоединен к выходу второ вход блока 5 — к тоты вращения коленчатого вала, нто- атчика 3 втор и рой вход — к блоку усреднения эначе- блоку усреднения, выход .блока 5 - к ний фактической частоты вращения первому вход. б 6 сс ду лока, второй вход первый выход блока сравнения фаэ - 55 которого связан связан с задатчиком 7, а к первому входу блока сравнения раэ- выход блока 6 связан с исполнительности мгновенной и усредненной час- ным органом управляющего устройства тоты вращения, второй вход которого для изменения состава сме си. Вход связан с задатчиком эталонного сиг- генератора 8 с регулируемым напряженала фактической частоты вращения 60 нием при помощ

Ф помощи интеграторон связан а выход блока сравнения разности мгновенной и усредненной частоты вра- с вторым вхо б 5, у р двходом лока 5. Блок усредщения связан с исполнительным орга- нения значений фактической частоты ном управляющего устройства для изменения состава смеси. вращения выполнен в виде дополнитель65 ного генератора с регулируемым напря 1061702 жением (не показан), связанного с интеграторами 9 и 10. Регулируемый источник тока 11 в виде усилительного транзистора связан с выходом интегратора 12, Полупроводниковое реле 13 с конденсатором 14 связано с вторым выходом блока 5, а конденсатор 14 с регулируемым источником тока 11, Интеграторы 9 и 10 выполнены в виде резистора и конденсатора, интегратор 12 — в виде операционного усилителя и интегрирующего конденсатора 16.

Устройсьво снабжено резисторами 16-25 и регулируемыми резисторами 26 и 27.

Резистор 27 связан с бистабильной ступенью 28 развертки и операционным 15 усилителем 29. Провод 30 является соединительным.

Способ осуществляется следующим образом.

При прохождении зубчатого венца 2 О мимо датчика З,индуктируется сигнал . мгновенной фактической частоты вращения, по которому измеряют частоту вра щения. В качестве одного иэ регулируе мых параметров задают неравномерность 25 вращения коленчатого вала. При помощи формирователя 4 формируют сигнал фактической частоты вращения в виде серии прямоугольных импульсов, подаваемых на первый вход блока 5 сравнения фаз. Интеграторы 9 и 10, а также подключенный далее генератор с регулируемым напряжением и задатчик 7 выдают эталонный сигнал частоты вращения на второй вхсд блока 5 сравнения фаз, B блоках 5 и 8 вычисляют фактическую неравномерность частоты вращения в виде разности между сигналом фактической частоты вращения и эталонным сигналом. В блоке 5 сравнения фаз сравнивают эту разность с заданной 40 неравномерностью вращения, в результате чего на первом выходе блока 5 выдают сигнал, соответствующий изменению частоты вращения, с учетом знака. На выходе интегратора 10 выдают сигнал, соответствующий угловому ускорению, После повторного интегрирования этого сигнала на выходе интегратора 12 получают корректирующий импульс, который соответствует числу о оборотов. Этот импульс через диод передается на усилительный транзистор, выходной электрод которого связан с управляющим электродом регулируемого источника тока 11. В зависи-,. мости от сигнала частоты вращения первый усилительный транзистор более или менее широко может регулироваться в открытом состоянии. Если, например, частота вращения выше на выходе интегратора 12, то/создается более 60 высокое напряжение. Это напряжение означает, .что ток через участок коллектор — эмиттер усилительного тран1 зистора увеличивается так, что на коллекторе первого усилительного транзистора возникает более негативный сигнал, обусловливающий повышенное течение тока через участок-эмиттер-коллектор регулируемого источника тока 11 пропорционально частоте вращения. При возникающем на втором выходе блока 5 положительном сигнале полупроводниковое реле 13 блокируется и конденсатор 14 заряжается через источник тока 11. В связи с тем, что зарядный ток, проходящий через реле 13, пропорционален частоте вращения и конденсатор 14 может заряжаться только в том случае, если разность во времени хода регистрируется на втором выходе блока 5, то после зарядки конденсатора его напряжение пропорционально погрешности времени хода, умноженной на величину частоты вращения. Это, однако, точно соответствует действительному значению угла поворота вала двигателя, Теперь соответствующий электрический сигнал сравнивают с заданным значением и соответствующий выходной сигнал передают на бистабильную ступень 28 развертки.

Конденсатор заряжается только в том случае, если реле 13 блокируется, И наоборот, конденсатор 14 разряжается, если реле 13 находится в его токопроводящем состоянии. В этом случае коммутационный участок реле 13 подключен параллельно через резистор. 20 и диод к конденсатору 14. При поступающем новом сигнале от второго входа блока 5 реле 13 блокируется и описанный цикл повторяется, При помощи блока 6 сравнения производят сопоставление эталонного и фактического значений частоты враще-ния и на выходе этого блока создают короткие импульсы, если действительное значение превышает заданное, И наоборот, на выходе блока 6 сравнения не возникает импульсов, если действительное значение меньше, чем заданное. В связи с тем, что выход блока 6 сравнения связан со входом set бистабильной ступени 28 развертки, она при поступлении импульсов от выхода блока 6 сравнения приводится в коммутационное положение, при котором на выходе бистабильной ступени 28 развертки возникает сигнал о . При каждом тактовом импульсе,который снимается на коллекторе реле 13 переключани: наоборот бистабильная ступень 28 развертки приводится в такое коммутационное положение, при котором на выходе этой бистабильной ступени 28 возникает нулевой сигнал.

Если, таким образом, фактическое значение меньше, чем эталонное, то возникает, как было сказано выше, постоянный нулевой сигнал. Это значит, что на вход set бистабильной

1061702 ф иоЗ

Составитель В. Ищенко

Редактор К. Волощук Техред М. Надь Корректор С . Ше к мар

Заказ 10070/60 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 ступени 28 развертки не поступает импульс. Вследствие этого на выходе бистабильной ступени 28 развертки имеет место нулевой сигнал и усилитель 29 интегрирует в направлении возрастания напряжения.

Если же наоборот, фактическое значение превышает эталонное, на выходе блока 6 сравнения появляется серия импульсов. При помощи тактовых импульсов бистабильная ступень 28 развертки приводится в такое коммутационное положение, при котором на выходе возникает нулевой сигнал, За счет импульсов на входе set бистабильной ступени 28 последняя, одна- 15 ко1переключается таким образом, что на выходе возникает сигнал с(, который обусловливает такое положение, что выходной сигнал усилителя 29 сводится к нулю. Путем снятия тактового

cd импульса на коллекторе реле 13 переключения бистабильная ступень 28 развертки затем снова переводится в предпочтительное коммутационное положение, при котором на выходе снова возникает нулевой сигнал. Корректирующий импульс на операционном усилителе передают на исполнительный орган управляющего устройства для изменения состава смеси.

В другом варианте при помощи выходного сигнала усилителя 29 можно в большей или меньшей степени открывать или соответственно закрывать перенускной клапан для отработавшего газа и этим оказывать влияние на рабочий процесс двигателя.

Осуществление предложенного способа позволит улучшить регулирование двигателя и повысить его топливную экономичность.