Система управления двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области регулирования двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторной системой топливоподачи. Оно позволяет повысить качество управления двигателем на установившихся и неустановившихся режимах работы. Система содержит контуры регулирования частоты вращения двигателя, опережения впрыскивания, давления топлива в аккумуляторе и наддува. ;В систему управления входят межкойтурные корректирукяцие блоки 20-22, имеющие один вход .и выходы двух видов . На выходах первого вида формигУуется функционалышй сигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала. На выходах i (Л а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

° а (5D 4 т 05 д 13/00, F 02 I} 4)/30

Г

g(Р" фъ ". с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54 ) СИСТЕМА -УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕ ГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к области регулирования двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторной системой топливоподачи. Оно позволяет повысить качество управления двигателем на установивпшхся и неустановившихся режимах работы.

Система содержит контуры регулирования частоты вращения двигателя, опережения впрыскивания, давления топлива в аккумуляторе и наддува.

:В систему управления входят межконтурные корректирующие блоки 20-22, имеющие один вход,и выходы двух видов. На выходах первого вида формируется функциональный сигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала. На выходах, М Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3767799/25-06 (22) 28.06.84 (46) 23.06.86. Бюл.. Р 23 (71) Коломенский филиал Всесоюзного заочного политехнического института и производственное объединение Звезда" (72) Ф.И. Пинский, Н.Х. Мяльдзин, В.К. Дутиков, А.С. Виксман, Г.Х. Левин, В.Х. Печень% и В.В..Бондаренко (53) .621.436.038.5 (088.8) (56) Технический бюллетель "Бюро

Веритас". Обзор фирмы МАН, 1981„ октябрь.

Двигателестроение, 1979, 11 - 10, с. 18-20 °

Стенды для испытания дизелей.-М.:

НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1974, Ф 4-74-4, с. 31-36.

„,Я0„„1 39691 А" второго вида формируется форсирующий сигнал, определяемый величиной изменения электрического сигнала.

Электрический сигнал формируется регулятором частоты вращения. При изменении продолжительности впрыскивания для попдержания оптимального сочетания продолжительности впрыскивания, давления топлива, давления наддува требуется коррекция опережения давления топлива и давления наддува. Эту коррекцию осуществляют межконтурные корректирующие блоки

1239691

20-2?, которые по функциональному выходу воздействуют на задатчики соответствующих контуров регулирования. Для обеСпечения оптимального сочетания параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимах вводится коррекция путем подачи воздействий с форсирующих выходов корректирующих блоков на входы регуляторов соответствующих контуров регулирования, либо непосредственно на элементы, стоящие в цепи прямой связи этих контуров. 1 ил.

Изобретение относится к регулированию двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторной системой топливоподачи с электроуправляемыми форсунками и электрон— ной системой управления.

Цель изобретения — повышение качества управления двигателем на уста= новившихся и неустановившихся режимах работы, выражающегося в снижении расхода топлива и улучшении показателей переходных процессов по частоте вращения двигателя.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой системы управления.

Контур регулирования частоты вращения двигателя 1, включающий датчик 2 частоты вращения, задатчик 3 частоты вращения, регулятор 4 частоты вращения, исполнительный орган электроуправляемую форсунку 5. Продолжительность впрыскивания топпива определяется электрическим сигналом на выходе регулятора 4 час25 тоты вращения.

Контур регулирования опережения впрыскивания, включающий задатчик 6 опережения, датчик 7 положения коленчатого вала двигателя, регулятор 30

8 опережения определяет момент начала впрыскивания топлива., Временная задержка электрического импульса от датчика положения коленчатого вала, формируемая регулятором 8 опережения, по сигналам с эадатчика б опережения и датчика 2 частоты вращения, определяет опережение впрыскивания.

Контур регулирования давления топлива в аккумуляторе 9, включающий датчик 10 давления топлива, задатчик

11 давления топлива, регулятор 12 давления топлива, исполнительный механизм 13, топливный насос 14 высокого давления, определяет давление топлива., впрыскиваемого через электроуправляемую форсунку.

Контур регулирования давления наддува, включающий задатчик 15 давления наддува, регулятор 16 наддува, исполнительный орган 17, регулирующий 18 орган, турбокомпрессор 19, определяет величину воздушного заряда.

В систему управления входят межконтурные корректирующие блоки 20-22, имеющие один вход и выходы двух видов.

Входы корректирующих блоков соединены с выходом регулятора 4 частоты вращения, где действует электрический сигнал, определяющий продолжительность впрыскивания.

На выходах первого вида корректирующих блоков 20-22 формируется сигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала, формируемого регулятором 4 частоты вращения. Выходы первого вида в дальнейшем называются функциональными.

На выходах второго вида корректирующих блоков 20-22 формируется сигнал, определяемый величиной изменения электрического сигнала, формируемого регулятором 4 частоты вра3 12 щения. 010T сигнал действует только в переходных режимах.

Это сигнал по производной от сигнала, формируемого регулятором частоты вращения, форсирующий сигнал или так называемый исчезающий импульс. Выходы второго вида в дальнейшем называются форсирующими.

Функциональные выходы корректирующих блоков 20-22 соединены с задатчиками контуров регулирования опережения впрыскивания 6, давления топлива 11, давления наддува 15 соответственно.

Форсирующие выходы корректирующих блоков 20-22 соединены с входами регуляторов контуров регулирования опережения впрыскивания 8, давления топлива 12, давления наддува

16 соответственно.

Возможно подключение форсирующих выходов корректирующих блоков 21 и

22 непосредственно на входы любых элементов, стоящих в цепи прямой связи соответствующих контуров 13 и 14, контура регулирования давления топлива в аккумуляторе 17 и 18, контура регулирования давления наддува.

Эксперименты показывают, что для каждого двигателя можно составить таблицу оптимальных параметров, связывающих между собой величину электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения 1:ц, определяющую продолжительность впрыскивания, с величиной давления впрыскивания Р и опережения впрыскива— ния 8„, т.е. для каждого П 1 существуют оптимальные, обеспечивающие ми— нимальный расход топлива, Р и (3 .

Экспериментальные данные позволяют считать зависимости Рд и Ц о от

11, обеспечивающие минимальный расход топлива, в первом приближении линейными, т.е. заданные значения регуляторов давления и опережения впрыскивания можно выразить, как.

Pz„=K U> и И =K> U„, где K z H K> коэффициенты пройорциональности, определяемые экспериментально для каждо го дви гателя .

Сигналы, пропорциональные величи— не электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения, являющиеся заданиями соответствующих регуляторов, формируются на первых выходах корректирующих блоков 20-22 (выходы первого вида блоков 20-22).

З К1 4

С целью ускорения проце< са регулирования помимо воздействия по величине электрического сигнала, определяющего продолжительность впрыскивания, вводится коррекция по производной от этого сигнала, что позволяет улучшить показатели качества переходных процессов таких, как время переходного процесса и перерегулирование. Именно такой форсирующий сигнал формируется на вторых выходах корректирующих блоков 20-22 (выходы второго вида блоков 20-22).

Оптимизация параметров впрыскивания с целью обеспечения минимального расхода топлива является необходимой, но в некоторых случаях может оказаться не полной без оптимизации параметров воздушного заряда. Параметры воздушного заряда во многих случаях регулируются также автономными регуляторами.

Одним из регулируемых параметров воздушного заряда является надцув.

Процесс согласования параметров впрыскивания с параметрами надцува носит сложньп характер, однако для увеличения КПД рабочего цикла с увеличением величины цикловой подачи, определяемой продолжительностью впрыскивания, требуется и увеличение воздушного заряда, который в свсю очередь определяется давлением наддува Р .

Для каждой рабочей точки двигателя с регулируемым наддувом можно определить оптимальное сочетание величины цикловой подачи и давления наддува, обеспечивающих минимальный расход топлива. Поскольку величина цикловой подачи связана с продолжительностью впрыскивания, которая в свою очередь определяется электрическим„ сигналом на выходе регулято- ра частоты вращения, можно установить связь между электрическим сигналом на выходе регулятора частоты вращения Цу и давлением наддува Р, обеспечивающую оптимальное их соотношение.

Экспериментальные данные позволяют считать зависимость Р от 11у, обеспечивающую минимальный расход топлива, в первом приближении линейной, т.е. задание регулятору давления наддува можно Ьнределить так же, KBK и для регулятора давления впрыскивания и для регулятора опережения впрыскивания в виде

5 12

К, 1, где К н — коэффициен7

Ц пропорциональности, определяемьп; экспериментально для каждого двигателя.

Ввиду большей инерционности контура регулирования наддува по сравнению с контуром регулирования частоты вращения двигателя для лучшего согласования параметров впрыскивания с параметрами воздухоснабжения в переходном режиме в этот контур также целесообразно введение воздействия по производной от электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения, определяющего про. должительность впрыскивания.

Корректирующие блоки и функции, реализуемые этими блоками, для контуров регулирования давления впрыскивания, опережения, впрыскивания, давления наддува могут быть аналогичными.

Корректирование сигналов в предлагаемой системе происходит по жесткой программе на основе предварительно установленных, например экспериментально, зависимостей.

Система управления работает следующим образом.

При любых изменениях режима работы двигателя, т.е. при изменении частоты вращения либо величины наг— рузки двигателя, происходит изменение продолжительности впрыскивания топлива, которая регулируется регулятором частоты вращения двигателя путем изменения величины электрического сигнала.

При изменении продолжительности впрыскивания для .поддержания оптимального сочетания продолжительности впрыскивания, давления топлива, давления наддува требуется коррекция опережения, давления топлива и давления наддува.

Эту коррекцию осуществляют межконтурные корректирующие блоки 2022, которые по функциональному выходу воздействуют на задатчики соответствующих контуров регулирования и тем самым устанавливают оптимальное для нового режима работы сочетание параметров впрыскивания и воздушного заряда, что ведет к сниже— нию расхода топлива двигателем. Функциональные зависимости задаются для каждого корректирующего блока из условий оптимизации рабочего процесса в каждой его точке с учетом ха39б91 Ь рактер» влияния каждо о per улируемо о параметра па рабочий процесс двигателя.

Однако воздействия на задатчики контуров регулирования опережения впрыскивания, давления топлива, давления наддува с целью изменения задания по этим контурам регулирования не обеспечивает оптимальное сочета10

f5

55 ние параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимах ввиду различного быстродействия этих контуров регулирования.

Для этого вводится коррекция в переходных режимах путем подачи форсирующих воздействий с выходов корректирующих блоков 20-22 на входы регуляторов соответствующих контуров регулирования, либо непосредственно на элементы, стоящие в цепи прямой связи этих контуров, что увеличивает скорость воздействия на контуры регулирования, позволяет поддерживать оптимальное сочетание параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимах, тем самым улучщает показатели качества переходных процессов по частоте вращения двигателя и снижает расход топлива.

Параметры форсирующего сигнала для каждого корректирующего блока выбираются с учетом быстродействия контура, на который он воздействует, и с учетом характера влияния регулируе-, мого параметра на рабочий процесс двигателя.

В общем случае межконтурные корректирующие блоки могут воздействовать не только на описанные контуры регулирования, но и любые другие возможные контуры регулирования парамет— ров впрыскивания и воздушного заряда, например, контуры регулирования формы гидравлического импульса давления топлива перед сопловыми отверстиями форсунок, фаз газораспределения, степени сжатия, числа работающих цилиндров и т.д.

Чем большее число контуров регулирования охвачено межконтурной коррекцией, тем выше достигаемое качество . регулирования.

Таким образом, введение межконтурных корректирующих блоков ведет к оптимизации рабочего процесса на статических и переходных режимах работы, снижает расход топлива, улучшает показатели качества переходных rrpnцессов почастоте вращения двигателя

Срставитель Н. Патрахальцев

Техред Л.Олейник

Корректор Л. Патай

Редактор Е. Папп

Заказ 3682

Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1

Формула изобретения

Система управления двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной системой топливоподачи, электроуправляемыми форсунками и электронной системой управления, содержащая контуры регулирования параметров по меньшей мере частоты вращения вала, опережения впрыскивания, давления топлива и давления наддува, причем каждый из контуров регулирования выполнен в виде задатчика параметра, регулятора параметра и исполнительl ного механизма, связанных последовательно, а каждый из контуров регулирования, по меньшей мере частоты, давления топлива и опережения впрыскивания, содержит дополнительно датчик соответствующего параметра, 239691 8 связанный с регулятором параметра, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления на установившихся и неустановившихся режимах, в систему дополнительно включены межконтурные корректирующие блоки контуров регулирования давления топлива, опережения впрыскивания и давления наддува, 10 вход каждого из корректирующих блоков связан с выходом регулятора частоты вращения вала, один из выходов каждого корректирующего блока связан с регулятором, а другой—

15 с задатчиком соответствующего параметра, а регулятор опережения впрыскивания связан дополнительно с выходом датчика частоты вращения вала и входом регулятора частоты враще20 ния вала.