Способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина в впускной тракт

 

Изобретение относится к регулированию топливоподачи в двигателях внутреннего сгорания с впрыском бензина при изменяющихся условиях их работы и позволяет повысить топливную экономичность. Способ .заключается в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным значениям определяют цикловые величины расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. Требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в предыдущем цикле и ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по сумме между величиной/определяемой разностью цикловых подач в текущем и предыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топливе , поданного в двигатель в предыдущем цикле. 4 ил. С/) G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 D 41j00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l iO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716016/06 (22) 04.07.89 (46) 15.03.92. Бюл, № 10 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт и Заволжский моторный завод (72) А.К.Гирявец, В.В.Муравлев, П.Г.Теремякин. С.Г,Наджаров. В.Н.Тупикин, Д.H,Ñèничкин, Л.M.Ïoëÿêîâ и M.À.Mèðoíû÷åâ (53) 621.436.001(088.8) (56) Заявка ФРГ ¹ 2903799, кл. F 02 М 7/06, опублик. 1980. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧИ В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ С ВПРЫСКОМ БЕНЗИНА ВО

ВПУСКНОЙ ТРАКТ (57) Изобретение относится к регулированию топливоподачи в двигателях внутреннего сгорания с впрыском бензина .при изменяющихся условиях их работы и позволяет повысить топливную экономичность.

Способ .заключается и том. что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и касается регулирования подачи топлива при изменяющихся условиях работы двигателя транспортного средства.

Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся в том, что измеряют значение часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое коли... Ж 1719686 А1 вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным значениям определяют цикловые величины расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соо-.ветствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. Требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в предыдущем цикле и ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по сумме между величиной, определяемой разностью цикловых подач в текущем и пред- (/j

ыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предь!дущем цикле и количествам топливе, поданного и двигатель и првдыдущемцикле. 4 ил.

4 чество топлива и воздействуют в соответстВИИ С ПОЛУЧЕННЫМ РЕЗУЛЬтатОМ На ОРгаН УП- О равления подачей топлива. 0

Недостатком известного способа является низкая точность определения требуе- мого для впрыска количества топлива, так как не учитывает количество топлива, находящегося во впускном тракте двигателя в,Ф виде топливной пленки к моменту подачи — 4 топлива форсункой.

Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, 1719686

Недостатком такого способа является низкая точность определения. цикловой подачи топлива на переходных режимах, 20 так как скорость изменения положения дроссельной заслонки однозначно не определяет величину корректирующей порции топлива, учитывающей формирование или испарение топливной пленки во впускном 25 трубопроводе, в связи с ее дополнительной зависимостью от расхода воздуха и температурного режима работы двигателя. Кроме того, в связи с высоким относительным уровнем шума сигнала положения дрос- 30 сельной заслонки необходима его фильтрация фильтром с большой постоянной времени, что дополнительно снижает точность определения цикловой подачи топлива на переходных режимах. 35

Цель изобретения — повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания за счет повышения точности регулирования расхода топлива на переходных 40 режимах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском во впускной 45

Н тракт, заключающемуся в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя. и воздуха, по полученным данным определяют цикло- 50 вые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в . соответствии с полученным результатом на 55 орган управления подачей топлива, требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи топлива в предыдущем цикле и по ее изменению по отношению к предыдущему циклу, э после температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонными, а по результатам сравнения определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. После определения значения цикловой подачи топлива измеряют скорость перемещения органа управления подачей воздуха (дроссельной заслонки) и в соответствии с ней корректируют цикловую подачу топлива, определяя требуемое количество топлива для подачи в двигатель в текущем рабочем цикле. определения цикловой подачи топлива в текущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по сумме между величиной, определяемой раз5 ностью цикловых подач в текущем и предыдущем циклах, и величиной, определяемой разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топлива, поданного в двигатель в предыдущем

10 цикле.

При реализации предлагаемого способа количество топлива для подачи во впускной тракт двигателя в текущем рабочем цикле определяют по сумме величины под15 ачи в предыдущем цикле и величины, обусловленной изменением режима работы и изменением баланса. топливной пленки во впускном трубопроводе. Это обеспечивает высокую точность регулирования расхода топлива на переходных режимах, э следовательно, поныл ение топливной экономично° сти двигателя и снижение токсичности отработавших газов.

На фиг.1 показана схема устройства для регулирования топливоподачи в двигателе внутреннего сгорания; на фиг.2 — блок-схема электронного блока управления; на фиг.3 и 4 — графики, поясняющие методику определения коэффициентов m и К используемых при формировании управляющего воздействия для текущего рабочего цикла двигателя.

Двигатель 1 внутреннего сгорания транспортного средства (фиг.1) содержит впускной трубопровод 2 с установленными в нем дроссельной заслонкой 3, датчиком 4 расхода воздуха и датчиком 5 температуры воздуха, коленчатый вал 6, датчик 7 угловых импульсов для измерения частоты вращения коленчатого вала 6; датчик 8 температуры охлаждающей жидкости, установленный в рубашке охлаждения головки блока, электромагнитную форсунку 9 для подачи топлива во впускной трубопровод 2. Датчики 4,5,7 и 8 подключены к входам электронного блока 10 управления, к выходу 11 которого подключена электромагнитйэя форсунка 9, Блок 10 управления (фиг.2) состоит из блока питания (не показан), измерительного устройства 12, делителя 13, преобразователя 14, блока 15 памяти, в который введена матрица эталонных значений оптимального состава смеси (ао) для прогретого двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и цикловой подачи воздуха, сумматора 16, блоков 17 и 18 памяти корректирующих величин состава смеси (Л%>хл, Лс в), сумматора 19, делителя

1719686

+" (6 т.цил.! — 6 впр.! — ) 3

После преобразования можно получить зависимость

k — 1

+ () 6 т.цил. t — +

20, блока 21 оперативной памяти, блока 22 которую удобнее реализовать в электронпамяти, умножителя 23, блока 24 памяти, ном блоке управления для определения веумножителя 25, вычитателя 26, умножителя личины управляющего воздействия.

27, сумматоров 28.и 29, блока 30 оператив- Способ осуществляется следующим обной памяти, в который вводится, хранится и 5 разом. обновляется значение управляющего сигна- При работе двигателя с помощью датчила 6впр. для предшествующего текущему ка 7 непрерывно измеряют значения часторабочего цикла, вычитателя 31, умножителя ты вращения коленчатого вала 6 двигател

32 еля

3 и усилителя 33Ä 11 которого 1, с помощью датчика 4 — значение часового подключена электромагнитная форсунка 9 10 расхода воздуха двигателем, датчика 5— для подачи топлива во впускной трубог!ро- . значения температуры воздуха окружаювод двигателя, щей среды на впуске и датчика 8 — значение температуры охлаждающей среды двигатеСпособ основан наследующей предпо- ля в системе охлаждения. Информация с

15 этих датчиков поступает в измерительное

Количество подаваемого электромаг- устройство 12 блока 10 управления. из котонитной форсункой топлива в текущем ðàáî- рого она подается на делитель 13. В делитечем цикле во впускной трубопровод ле определяют цикловую подачу воздуха бензиновогодеигателя.(6впр. )для обеспече- путем деления измеренного расхо а воэ ния за даннои (базовои) цикловой подачи 20 ха на частоту вращения коленчатого вала, топлива в цилиндрах двигателя е текущем Эта величина подается на преобразователь рабочем цикле (От.цилл) складывается из ко- 14, где полученные значения цикловой подличества топлива, подаваемого форсункой ачи воздуха.и текущей частоты вращения во впускной трактдвигателя в предыдущем квантуются на дискреты для дальнейшего текущему рабочем цикле (6впр.ь!), и коррек- 25 определения эталонного значения состава тирующей величины, обусловленной изме- смеси (ао) по зависимости, введенной в нением режима работы двигателя и баланса блок 15 памяти. Эталонные значения состатопливной пленки во впускном тракте. Кор- ва смеси, соответствующие эталонным цикректирующая величина может быть опреде- ловым подачам топлива, введенные в блок лена следующим об азом: ду щ бр зом: 30 памяти 15 в зависимости от расхода воздуха

1 и частоты вращения, определяются предваN ! Gr,цип.! G т.цил. — ) + рительно экспериментальным путем из регулировочных по составу, смеси характеристик двигателя внутреннего cro35 рания при эталонных постоянных значениях температур охлаждающей жидкости и где m u k — коэффициенты, определяемые воздуха. При отклонении текущей темпераопытным и тем; у ем; туры жидкости и воздуха, а следовательно, (бцил.ь!) — цикловая подача топлива для и цикловой подачи топлива от эталонных преДыдущего текущему рабочего цикла. 40 значений эталонный состав смеси корректиТаким об азом м образом, . руют путем сложения в сумматорах 16 и 19 с величинами Аао«и Аав, определен6впрл =G впр. (— + х

1 ными соответственно в блоке 17 памяти в зависимости от измеренного с помощью датчика 8 значения температуры охлаждаю45 х ((6т.цив-бт.цил.ь!)+ k(Gqw.l-! Ger!p.í)) щей жидкости и в блоке памяти 18 в зависимости от измеренного с помощью датчика 5 . значения температуры воздуха на впуске.

Полученное откорректированное значение

50 состава смеси (а) подают на входделите+ ля 20, куда поступает информация с делитеm ля 13 о вычисленном текущем, значении цикловой подачи воздуха. В делителе 20 определяют текущее (базовое) значение цик55

5 ловои подачи топлива От.цил.t путем деления (1 — ) 6 впр.i — 1

k текущего значения цикловой подачи воздуха Ge.ö.i на откорректированный состав смеси а. Информацию с делителя 20 о текущем значении цикловой подачи топлива подают

1719686 в блок 21 оперативной памяти, где она запоминается и обновляется при каждом очередном цикле работы двигателя, Информацию с двигателя 20 и текущем.значении цикловой подачи топлива От.цил.1 под- 5 ают также и на вход умножителя 23, где его

1 умножают на коэффициент ., определяm емый в блоке 22 памяти в зависимости от значений температуры Охлаждающей жид- 1Î кОсти, циклОВОЙ пОдйчи ВОздухе В цилиндры двигателя (GII.ö.), значению частоты вращения коленчатого вала и температуры воздуха на впуске. С выхода блока 21 оперативной памяти предыдущее текущему 15 значение цикловой подачи топлива От.цил.H подается на умножитель 27, где его умножа. k — 1 ют не коэффициент (), полученный

m в вычитателе 26, где, в свою очередь, вычи- 2О

1 тают величину коэффициента, постуAl пившую из блока 22 памяти, из величины произведения, полученного в умножителе

1 25

25 путем умножения коэффициента на коэффициент k, который определяют в блоке 24 памяти в зависимости от значений цикловой подачи воздуха в цилиндр двигателя, значения температуры охлаждающей 3О жидкости, значения частоты вращения коленчатого вала и температуры воздуха на, впуске в двигатель. Полученные величины

1 k — 1

От.цил.! и () О т.цил.,! — 1 H3. Bblходе с блока 23 и 27 соответственно поступают в сумматор 28, где их складывают, полученную величину подают далее на один из входов сумматора 29, на другой вход которого подают из блока 30 оперативной па- 4О мяти величину управляющего воздействия

G a I.и для предыдущего текущему рабочего цикла, умноженную в умножителе 32 на коpi зффициент (1 — — ), полученный, в свою

m 45 очередь, в вычитатепе 31, на один вход которого подана единица, а на другой — величина произведения (k ) изумножителя

Гп

25. Полученная с выхода сумматора 29 ве- 5О личина управляющего сигнала Олпом для текущего рабочего цикла, состоящая из долей (доз) от количества топлива, соответствующих Значениям цикловой подачи в текущем и предшествующем ему рабочих 55 циклах, и дозы (доли) от количества толлива, соответствующего управляющему воздействию для предшествующего текущему рабочего цикла, подается на усилитель 33, к выходу 11 которого подключена электромагнитная форсунка 9 для подачи топлива во впускной тракт двигателя. При определении упомянутых долей топлива используютОуч К0ЭФФИЦИЮНТЬ N И К йэнЛИЧИНек КОТОРЫХ зависит от конструкции двигателя и режимных параметров — расхода воздуха через цилиндры двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения, температуры охлаждающей жидкости и воздуха на впуске.

Коеффициенты Определяются эксперимеительиО следующим ОбрВЗОм.

При работе двигателя в режиме принудительной прокрутки с заданным температурным режимом охлаждающей жидкости, частотой вращения и подачей воздуха Ge.öI с отключенной подачей топлива включают постоянную цикловую подачу топлива

От.цил.устаи. соответствующую заданному составу смеси (а) в цилиндрах двигателя, и определяют по результатам анализа отработавших газ в фактический состав смеси в последовательных(после включения подачи топлива) рабочих циклах. Ilo определенному фактическому составу смеси и известной подаче воздуха путем деления второй величины на первую вычисляют количество топлива, фактически попавшее в цилиндр в последовательных циклах после включения подачи топлива: От.цил.1, От.цил.2, От.цил.3 и т.д. (фиг.3). Отношение количества топлива, попавшего в цилиндр двигателя в первом после включения подачи топлива рабочем цикле От.цил.1 к количеству топлива, попавшего в цилиндр двигателя на данном установившемся режиме От,цил.устаи и соответствует коэффициенту m, т.е.

От.цил.1

От.цил.устзн

При работе двигателя на заданном скоростном режиме с заданной подачей воздуха с заданным температурным режимом и заданной цикловой подачей топлива (От.цид.устли). соответствующей заданному составу смеси, производят отключение подачи топлива. При этом двигатель продолжают вращать с той же частотой вращения в режиме принудительной прокрутки и осуществляют анализ отработавших газов в последовательных (после отключения подачи) циклах. По результатам анализа отработавших газов определяют состав смеси в последовательных циклах работы двигателя, По определенному составу смеси и известной подаче воздуха путем деления второй величины Н8 первую Вычисляют количество топ пива, попадающего в цилиндр двигателя после отключения подачи в йоспедователь1719686

10 ных Рабочих циклах: От.цил.1. От.цил.2,.От.цил.3 и т.д. (фиг.4). Отношение величины изменения подачи топлива во втором цикле (G.T.ö .2) по сравнению с первым циклом

{GT.ö .1) к подаче топлива в первом цикле соответствует коэффициенту «, т.е.

От.цил1 От.цил2

От.цил.!

В случае воздействия на дроссельную заслонку 3 (фиг.1) возникает изменение текущего расхода воздуха через датчик 4 и, соответственно, определяемой цикповой подачи топлива. При открытии органа управления подачей воздуха (дроссельной заслонки) и увеличении расхода воздуха осуществляется динамическая коррекция подачи топлива, направленная на увеличение дозы впрыскиваемого топлива относительно определяемой цикловой подачи топлива (ее базового значения) ввиду оседания подаваемого топлива на стенках впускного трубопровода. Увеличение расхода воздуха и количества топливной пленки, ве.личина которой зависит от цикловой подачи топлива, будет наблюдаться до определенного. угла поворота дроссельной заслонки, соответствующего при данной частоте вращения максимальному наполнению цилиндров двигателя .воздухом. Дальнейшее открытие дроссельной заслонки при заданной частоте вращения может не вызывать увеличения расхода воздуха и. следовательно. динамическая коррекция цикповой подачи топлива будет отсутствовать.

Аналогичная ситуация будет наблюдаться в случае закрытия дроссельной заслонки, однако в этом случае ввиду испарения топливной пленки. находящейся во впускном тракте, динамическая коррекция будет направлена на.уменьшение цикловой подачи топлива относительно базового значения.с момента уменьшения расхода воздуха через двигатель. Для вычисления величины динамической коррекции топливоподачи в этом случае не требуется информации о скорости перемещения дроссельной заслонки.

Таким образом,при реализации предпа5 гаемого способа регулирования вследствие учета изменения баланса топливной пленки во впускном трубопроводе двигателя и использования определенных опытных путем коэффициентов достигается повышение

10 точности регулирования расхода топлива на переходных режимах работы двигателя и, соответственно, повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов, 15

Формула изобретения

Способ регулирования топпивоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт, заключающийся

20 в том, что измеряют значения часового расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей среды двигателя и воздуха, по полученным данным определяют цикловые значения расхода

25 воздуха и подачи топлива, сравнивают их с эталонным, а по результатам сравнения опредепяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей

30 топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности, требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле определяют по сумме подачи. топлива в

35 предыдущем цикле и по ее изменению по отношению к предыдущему циклу, а после определения цикловой подачи топлива в teкущем цикле величину изменения суммы цикловых подач топлива определяют по

40 сумме между величиной, определяемой разностью цикловых подач в текущем l4 предыдущем циклах, и величиной, onðåäåëÿåìoé разностью между цикловой подачей топлива в предыдущем цикле и количеством топ45 пива, поданного в двигатель в предыдущем цикле.

1719686

1719686 фиг 8

Составитель С.Глаговский

Редактор Л,Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 754 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101