Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А (ю ф F 02 D 33/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К втоеСномМ СвидетяЛьСтвм

ВСГ(;()Н1:1 .."-.Я

13 „",".." " ",„И

ЫЬЛИОТЕМА е ноют уфнми (21) 2906491/25-06 (22) 08.04.80 (46) 07.12.85. Бюл. Р 45 (71) Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов (72) Е.М. Бороздин, В.А. Набоких, Л.И. Регельсон и Б.Я. Черняк (53) 621.43-545 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 1072561, кл. F 02 D 33/00, 1979. (54)(57)

ГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕЦИРКУЛНЦИЕЙ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ путем измерения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала, выработки управляющего сигнала, анализа состава отработавших газов, сравнения его по результатам анализа с составом, соответствующим стехиометрической смеси, выработки по результатам сравнения командного сигнала на восстановление стехиометрической смеси, которым в совокупности с управляющим воздействуют на топливоподачу и рециркуляцию бтработавших газов, причем командным сигналом воздействуют на орган управления топливоподачей, а управляющим — на орган управления рециркуляцией отработавших газов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности на неустановившихся режимах, определяют по измеренным нагрузке и частоте вращения опорные значения количества рециркулируемых отработавших газов, соответствующие минимальному расходу топлива при стехиометрическом составе смеси, и по полученному опорному значению вырабатывают сигнал на изменение количества рециркулируемых отработавших газов.

Изобретение относится к регулиро ванию двигателей внутреннего сгорания, в частности к регулированию двигателей легкого топлива, в том числе с форкамерно-факельным зажиганием.

Известен способ регулирования двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов путем измерения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала, выработки управляющего сигнала, анализа состава отработавших газов, сравнения его по результатам анализа с составом, соответствующим стехиометрической смеси, вшработки по результатам сравнения командного сигнала на восстановление стехиометрической смеси, которым в совокупности с управляющим сигналом воздействуют на топливоподачу и рециркуляцию отработавших газов, причем командным сигналом воздействуют на орган управления топливоподачей, а управляющим — на орган управления рециркуляцией отработавших газов Y1) .

Недостатком известного способа является то, что с его помощью нельзя повысить экономичность двигателя на неустановившихся режимах работы, Цель изобретения — повышение экономичности на неустановившихся режимах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов определяют по измеренным нагрузке и частоте вращения опорные значения количества рециркулируемых отработавших газов, соответствующие минимальному расходу топлива при стехиометрическом составе смеси, и по полученному опорному значению вырабатывают сигнал на изменение количества рециркулируемых отработавших газов.

На фиг.1 приведены зависимости удельного расхода топлива || от коэффициента избытка воздуха | при отсутствии (кривая а ) и при наличии (кривая || ) рециркуляции отработавыих газов (|1e(„ 1 > g e |„„, ем„и — удельные расходы топлива при разных воздействиях на объект регулирования, А, — линии раэлич25

При отсутствии рециркуляции (кривая а ) минимальный расход топ45 лива соответствует не стехиометрическому составу смеси (ca=1), а обедненному составу, характеризуемому режимом эффективного обеднения (ge в м„„, ) э т.е. при | = 1 эко50 номи 1ность ухудшается, так как е(е|"|) е мим,| Это происходит частности, и на неустановившихся режимах.

Применение трехкомпонентного

55 каталитического нейтрализатора, снижающего токсичность отработавших газов до минимального уровня, но требующего соблюдения условия о 1, 196523

2 ных состояний объекта регулирования, С вЂ” точка совместной работы двух систем регулирования) на фиг.2 — схема устройства, реализую1

5 щего предлагаемый способ; на фиг.3 - зависимости нагрузки P u частоты вращения н по времени, зависимости количества рециркулируемых отработавших газов 6 7 от

10 нагрузки р при фиксированных значениях частоты вращения и, — n и построения в точках 13-15 для определения опорных значений количества рециркулируемых отработав15 ших газов.

При этом приняты следующие обозначения:

eC — - коэффициент избытка воздуха;

20 |1 — удельный расход топлива м„„, — минимальный удельный расход топлива при отсутствии рециркуляции в режиме эффективного обеднения смеси;

1 (<=l) - удельный расход топлива при о6 = 1 при

30 отсутствии рециркуляции минимальный удельный расход топлива при наличии рециркуляции

Р— нагрузка двигателя

|| — частота вращения вала двигателя о чр o — количество рециркулируемых отработавших

40 газов от общего количества отработавших газов, X. всегда и, в частности, на неустановившихся режимах приводит к уменьшению экономичности. Оно равно 6% и отражено на фиг.1 значением е = е(м-i) .

Если применить рециркуляцию отработавших газов, т.е. разбавление рабочей смеси этими газами (кривая 8 ), то,при определенной интенсивности рециркуляции можно добиться, в частности, на неустановившихся режимах частичной компенсации ухудшения экономичности, обеспечив минимальную при К 1 величину удельного расхода топлива

)е= е щц„,Это соответствует режиму эффективного разбавления смеси, а указанная компенсация равна 37, Предлагаемый способ является сочетанием двух способов регулирования на неустановившихся режимах, реализуемых при помощи совместного применения двух систем регулирования, связанных между собой опорными значениями количества рециркулируемых отработавших газов, определяемых при стехиометрическом составе смеси (оь=1).

Одна из систем поддерживает состояние объекта регулирования на линии А (фиг. 1) (система поддержания е = 1 регулированием топливопо" дачи), другая — на линии В (система минимизации циклового расхода .толли ва при помощи регулирования рецирку. ляции). При совместном регулировании двумя системами состояние объекта регулирования характеризуется точкой С.

Поддержание (стабилизация) значения Ю = 1 осуществляется стабилизатором стехиометрического состава смеси, который состоит (фиг.2) из датчика состава отработавших газов, например кислородного датчика 1, управляющего устройства 2, исполнительного элемента 3 регулятора системы стабилизации, органа регулирования топливоподачи (например, карбюратора с электронным управлением) 4.

Датчик 1 анализирует состав отработавших газов путем выработки выходного сигнала, соответствующего парциальному давлению кислорода.

Сравнение состава отработавших газов с составом, соответствующим стехиометрической смеси, производят

1196523 4 в управляющем устройстве 2 путем сравнения сигнала датчика 1 с опорным напряжением, равным по величине сигналу, который вырабатывает датчик при стехиометрической смеси.

По результатам этого сравнения в управляющем устройстве 2 выраба" тывают командный сигнал, пропор- циональный разности между сигналом

10 датчика и опорным напряжением. Он является сигналом обратной .связи и воздействует на исполнительный элемент 3 регулятора системы стабилизации, управляющий топливопода15 чей, на восстановление стехиометрической смеси, при которой раз.— ность между сигналом датчика и опорным напряжением становится равной нулю.

Указанное воздействие на топливоподачу происходит в совокупности с воздействием на рециркуляцию отработавших газов.

Элементы схемы, не входящие в состав стабилизатора, относятся к системе регулирования рециркуляции отработавших газов.

Частота вращения коленчатого

30 вала измеряется датчиком 5 нагрузУ ка, которая косвенно характеризу-ется разрежением, измеряется датчиком 6 разрежения.

Сигналы с датчиков 7 и 5 BMT (верхней мертвой точки) и частоты вращения, возбуждаемые зубцами маховика 8 двигателя 9, и с датчика

6 разрежения поступают в устройство

10 формирования управляющего сиг40 нала. Сигналы с датчика ВИТ определяют начало счета в цифровых схемах.

По частоте вращения и нагрузке, измеряемых при помощи соответствую45 щих датчиков, определяют опорные значения количества рециркулируемых отработавших газов, соответствующие минимальному расходу топлива при стехиометрическом составе смеси.

50 Для обеспечения укаэанного соответствия опорные значения получают, например, по заложенным в постоянную память устройства 10 экспериментальным зависимостям ко55 личества рециркулируемых отработавших газов от нагрузки и частоты вращения вала, полученных при стехиометрическом составе смеси в режиме

1196

5 ее эффективного разбавления отработавшими газами.

По укаэанным опорным значениям в устройстве 10 вырабатывается управляющий сигнал на изменение количества рециркулируемых отработавших газов, который поступает на исполнительный элемент регулятора 11 рециркуляции, представляющий собой электромагнит, управляющий клапаном 12 рециркуляции отработавших газов, который является органом управления рециркуляцией.

В результате, регулирования проходного сечения канала рецнркуля- !5 ции поддерживается режим эффективного разбавления стехиометрической смеси на неустановившихся режимах двигателя.

Регулирование рециркуляции на неустановившихся режимах иллюстрируется фиг.З, где для упрощения построений все исходные зависимости изображены прямыми, хотя реально они могут иметь достаточно сложную форму.

Семейство зависимостей количества отработавших газов G Х от наР грузки P получено при соблюдении условий К =1 и е = е мина экспери 30 ментальным путем и реализуют в постоянном запоминающем устройстве соответствующей системы регулирова° ния, например, входящем в состав устройства 10 (фиг.2).

Осуществляя построения для точек 13-15 (штрихованные линии), получают опорные значения количества рециркулируемых отработавших газов, соответствующие эффективному разбав 40

523 лению смеси при стехиометрическом ее составе.

Так как последнее соблюдается только в опорных точках 13-15, то идеальная непрерывная кривая количества рециркулируемых отработавших газов (штрихованная линия) могла быть получена, если бы семейство экспериментальных зависимостей содержало бесконечное множество этих зависимостей, что соответствует бесконечному множеству опорных значений, а значит, и непрерывному регулированию рециркуляцин.

Реальная картина регулирования без учета запаздывания иллюстрируется сплошной ступенчатой линией

Qp Ж. В момент выработки опорных зна-. чений величина тока в катушке электромагнита клапана рециркуляции при непрерывном управлении устанавливается по градуировочной кривой в соответствии с данным опорным значением. Количество рециркулируемых отработавших газов равно требуемому только в точках, соответствующих опорным значениям, а в промежутках между этими точками оно сохраняется постоянным и равным ранее установленному значению и не соответствует поставленным условиям.

Чем больше опорных значений, т.е, чем больше экспериментальных зависимостей в семействе, тем точнее регулирование.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить экономичность двигателя на неустановившихся режимах прн получении стехиометрического состава смеси.

1196523

Фиг.

Составитель В. Ищенко

Техред А.Ач.. Корректор C. Шекмар

Редактор С. Саенко

Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7542/30

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4