Способ автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для автоматической регулировки двигателей автомобилей. Она производится по командам компьютера вращением исполнительных микроприводов, связанных с регулировочными узлами двигателя, до достижения максимальной мощности при минимальных расходе топлива и вредных выбросах в выхлопных газах. Устройство для этого выполнено в виде вычислителя и связанных с ним датчиков параметров двигателя и исполнительных микроприводов. 2 с. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технике обслуживания и регулировки карбюраторных двигателей автомобилей.

Известные способы регулировки карбюраторных двигателей автомобилей для получения технических характеристик, максимально соответствующих паспортным данным, на станциях технического обслуживания производят в соответствии со специальными инструкциями, причем основные регулировочные операции: повороты прерывателя-распределителя зажигания и вращение регулировочных винтов карбюратора, осуществляются вручную и, кроме того, при ненагруженном двигателе [1. 2] Наиболее близким к предлагаемому является способ регулировки, в котором часть регулировочных операций, а именно вращение регулировочных винтов карбюратора, выполняется автоматическим устройством, содержащим вычислитель, датчик оборотов двигателя, датчик вредных выбросов в выхлопных газах, подключенные к входам вычислителя через согласующие устройства, и исполнительные микроприводы, подключенные к выходам вычислителя через устройства сопряжения и осуществляющие по командам от вычислителя вращение регулировочных винтов в карбюраторе двигателя с целью автоматического уменьшения содержания вредных выбросов в выхлопных газах [3] Однако в известном способе осуществляется только автоматическая регулировка на норму вредных выбросов и только в режиме холостого хода, т. е. при ненагруженном двигателе.

В предлагаемом способе осуществляется автоматическая регулировка двигателей на норму вредных выбросов, максимум средней мощности при минимуме расхода топлива с учетом основных составляющих сопротивления движению.

Сущность способа автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей состоит в том, что регулировка производится по дополнительному критерию: максимум отношения развиваемой двигателем средней мощности к расходу топлива, который не применяется в известном способе регулировки. Кроме того, регулировка осуществляется при имитации движения автомобиля на свободно вращающихся беговых роликах, позволяющих воспроизвести сопротивление движению автомобиля, на преодоление которого идет бльшая часть расхода топлива, а именно: инерционность и трение двигателя, трансмиссии, колес, трение качения по полотну поверхности дороги, внутреннее трение в колесах (от деформации).

При такой имитации из всех составляющих сопротивления движению автомобиля не учитываются его инерционность и аэродинамическое сопротивление. Однако при практической езде в общем расходе топлива их доля составляет меньше 25% т. е. предлагаемый способ распространяется на регулировку большей части расхода топлива. Кроме того, если производить имитацию движения и регулировку до скорости 50-60 км/ч то доля "неучета" аэродинамического сопротивления еще более уменьшается [4] Сама регулировка включает повороты с помощью микроприводов корпуса прерывателя-распределителя зажигания и вращение регулировочных винтов карбюратора. Управляющие команды на микроприводы поступают с выхода вычислителя. По этим командам производится поиск таких положений прерывателя-распределителя и регулировочных винтов, при которых двигатель при одинаковых нажатиях на педаль акселератора осуществляет наиболее быстрый набор оборотов, что при одном и том же моменте сопротивления качению по беговым роликам соответствует его наибольшей мощности, при этом должны быть обеспечены минимально возможный расход топлива и норма вредных выбросов в отработавших газах.

На время регулировки корпус прерывателя-распределителя и регулировочные винты карбюратора ослабляются от крепящих элементов, а после окончания регулировки вновь производится их закрепление.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, содержащего вычислитель, датчики оборотов двигателя, расхода топлива и вредных выбросов в отработавших газах, устанавливаемые на автомобиль на время регулировки и подключаемые к вычислителю через преобразующие устройства, а также исполнительные микроприводы с рабочими органами (захватом под прерыватель-распределитель и отвертками под регулировочные винты карбюратора) и беговые ролики, на которые устанавливается автомобиль. Микроприводы крепятся на пространственных шарнирах с зажимами, что позволяет выставлять их относительно прерывателя и регулировочных винтов карбюратора при различных конструкциях двигателей. Крепление пространственных шарниров с микроприводами на двигателе осуществляется с помощью струбцины и штатива. Беговые ролики, дающие возможность имитировать движение автомобиля по полотну дороги, вращаются от ведущих колес (при установке под ведущими колесами) или от отдельного привода (при установке под ведомыми колесами). Этот привод может быть выполнен в виде соединительного карданного вала от роликов под ведущими колесами к роликам под ведомыми колесами, а также может быть автономным. Беговые ролики выполняются в виде отдельных модулей, устанавливаемых на регулировочной площадке в соответствии с базой и колеей регулируемого автомобиля.

На фиг. 1 изображена схема автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей; на фиг. 2 исполнительный микропривод с рабочим органом захватом под прерыватель-распределитель; на фиг. 3 исполнительный микропривод с рабочим органом-отверткой; на фиг. 4 струбцина для установки и фиксирования исполнительных микроприводов регулировочных винтов карбюратора на корпусе воздушного фильтра двигателя; на фиг. 5 штатив для установки микропривода прерывателя-распределителя; на фиг. 6 универсальный модуль беговых роликов; на фиг. 7 и 8 блок-схема алгоритма работы вычислителя.

Способ автоматической регулировки включает следующие основные режимы: режим подготовки, а именно въезд автомобиля на беговые ролики, установку датчиков и исполнительных микроприводов; режим непосредственной регулировки двигателя, реализуемый автоматически в процессе имитации езды, по критерию: максимум отношения средней мощности к расходу топлива, вычисленного как отношение приращения числа оборотов двигателя за определенный отрезок времени к расходу топлива за это же время при различных положениях педали акселератора; режим регулировки на норму вредных выбросов на холостом ходу работы двигателя; проверочное чередование режимов регулировки на максимум отношения мощности к расходу топлива с регулировкой на норму вредных выбросов на холостом ходу.

Автоматическое устройство, реализующее способ регулировки, включает вычислитель 1, к входам которого через согласующие преобразователи 2 подключены выход датчика 3 оборотов двигателя, выход датчика 4 расхода топлива и выход датчика 5 вредных выбросов в выхлопных газах, которые устанавливаются на автомобиль на время регулировки.

К выходам вычислителя 1 через устройства 6 сопряжения подключены микроприводы 7 и 8, установленные на пространственных шарнирах 9 с фиксирующими зажимами 10. Выходные валы микроприводов имеют на концах рабочие органы: захват 11 под прерыватель-распределитель 12 и отвертки 13 под регулировочные винты 14 карбюратора 15. С выходными валами микроприводов 7 и 8 соединены датчики 16 положения рабочих органов, подключенные через преобразователи 17 к вычислителю 1.

Пространственные шарниры 9 размещены на струбцине 18, которая крепится, например, на корпусе воздушного фильтра 19, и на штативе 20.

Автомобиль установлен на беговые ролики 21, выполненные в виде четырех отдельных одинаковых универсальных модулей, размещаемых на регулировочной площадке в соответствии с базой и колеей регулируемого автомобиля.

Каждый модуль беговых роликов состоит из рамы 22, в которой в подшипниках свободно установлены цилиндры-ролики 21. Имеются площадки 23 въезда и упор 24 для предотвращения случайного соскальзывания с роликов. Площадки въезда и упоры могут быть выполнены складными.

Беговые ролики, устанавливаемые под ведущими и ведомыми колесами, объединены через зубчатые пары 25, 26 и карданные валы 27 с изменяемой благодаря шлицевым парам 28 длиной.

Работа устройства автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей заключается в следующем.

Предварительно выполняются подготовительные операции, включающие въезд автомобиля на беговые ролики и установку датчиков и исполнительных микроприводов на автомобиль. Далее после выполнения подготовительных операций имитируется езда и движение на высшей передаче. При движении осуществляется периодическое нажатие на педаль акселератора, чтобы двигатель работал в переменном режиме чисел оборотов. При вращении ведущих колес автомобиля приводятся во вращение беговые ролики 21 (фиг. 1 и 6), на которые автомобиль опирается ведущими колесами, а через зубчатые пары 25, 26 и карданные валы 27 начинают вращаться беговые ролики под ведомыми колесами.

В процессе имитации езды вычислитель 1 реализует алгоритм, блок-схема которого приведена на фиг. 7 и 8.

Исходная информация для работы вычислителя поступает через согласующие преобразователи 2 от датчиков 3, 4 и 5 оборотов двигателя, расхода топлива, вредных выбросов и датчиков 16 положения рабочих органов: захвата 11 прерывателя-распределителя 12 и отверток 13 регулировочных винтов 14 карбюратора 15 (фиг. 2 и 3). Вычислитель 1 программно производит посылку через устройства 6 сопряжения на микропривод 7 прерывателя-распределителя 12 сигналы для перестановки его дискретно в различные положения в пределах угла его перемещения с угловой дискретностью, например α 0,5 деления шкалы.

Для каждого положения прерывателя с временной дискретностью, например Т 0,25 с, вычисляется изменение числа оборотов двигателя. Выбираются только значения со знаком "+", что соответствует увеличению оборотов при нажатии на педаль акселератора.

Затем вычисляется расход топлива за этот же отрезок времени и отношение A Δn/ΔQ где Δn приращение оборотов двигателя за время Т; ΔQ расход топлива за время Т,
что при конкретно существующем сопротивлении качению на беговых роликах эквивалентно отношению
В P/ΔQ где Р мощность, развиваемая двигателем на отрезке времени Т.

Вычислитель 1 выбирает положение прерывателя-распределителя 12, соответствующее максимуму вычисленного отношения, и выдает сигнал на микропривод 7 для установки прерывателя-распределителя 12 в это положение.

Затем двигатель автомобиля переводится в режим работы на холостом ходу. Вычислитель 1 программно производит посылку на исполнительные микроприводы 8 регулировочных винтов 14 карбюратора 15 сигналов для перестановки их с угловой дискретностью, например 1/16 оборота (22,5^о), в пределах их диапазонов.

винт "качества": 5 оборотов от полностью ввернутого положения;
винт "количества": ±5 оборотов относительно первоначального положения, соответствующего устойчивым оборотам холостого хода.

В каждом положении в память вычислителя 1 вносятся значения чисел оборотов двигателя и содержания вредных выбросов в выхлопных газах. Вычислитель 1 выбирает положение, соответствующее минимуму вредных выбросов при устойчивых оборотах холостого хода, взятых, например, из паспортных данных на двигатель, и выдает сигнал на микроприводы 8 для установки регулировочных винтов 14 карбюратора 15 в это положение.

После регулировки в режиме холостого хода повторно производятся имитация езды и программная перестановка прерывателя-распределителя 12 в окрестности первоначально найденного положения, но с уменьшенной угловой дискретностью, например, α 0,25 деления шкалы. После определения уточненного положения, в котором отношение приращения числа оборотов к расходу топлива имеет максимальное значение, выдается команда на перестановку прерывателя-распределителя 12 в это уточненное положение. Затем повторяется процесс регулировки на холостом ходу.

Чередование регулировок с пошаговым уменьшением угловой дискретности перестановки прерывателя-распределителя α0,25; 0,125. деления шкалы производится до тех пор, пока разница вычисляемых значений А(А₁, А₂) не станет меньше заранее выбранной величины, например 10% от первоначального значения.

После окончания регулировки производится закрепление прерывателя-распределителя 12 и регулировочных винтов 14.

Таким образом, после проведения перечисленных действий прерыватель-распределитель зажигания оказывается выставленным в положение, соответствующее максимуму отношения средней мощности, развиваемой двигателем, к расходу топлива, а регулировочные винты карбюратора в положениях, соответствующих минимуму содержания вредных выбросов в выхлопных газах при устойчивых оборотах холостого хода.

Формула изобретения

1. Способ автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей, заключающийся в том, что вращение регулировочных винтов карбюратора осуществляют автоматически с помощью исполнительных микроприводов по командам от вычислителя в соответствии с сигналами от датчиков оборотов двигателя и вредных выбросов в выхлопных газах до достижения нормы вредных выбросов при устойчивой работе двигателя на холостном валу, отличающийся тем, что регулировку проводят по критерию максимума отношения средней мощности, развиваемой двигателем, к расходу топлива при норме вредных выбросов при имитации движения автомобиля на беговых роликах.

2. Устройство автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей, содержащее вычислитель, съемные датчики оборотов двигателя и вредных выбросов в выхлопных газах, подключенные к входам вычислителя через согласующие преобразователи, и исполнительные микроприводы регулировочных винтов карбюратора, подключенные к выходам вычислителя через устройство сопряжения, отличающееся тем, что в него введены беговые ролики, датчик расхода топлива, подключенный к входу вычислителя через согласующий преобразователь, а также исполнительный микропривод прерывателя-распределителя зажигания, подключенный к выходу вычислителя через устройство сопряжения и имеющий на выходном валу рабочий орган-захват под корпус с прерывателя-распределителя, при этом исполнительные микроприводы установлен на пространственных шарнирах с зажимами, которые крепятся на двигателе, а беговые ролики выполнены в виде четырех отдельных модулей, располагаемых на регулировочной площадке, в соответствии с базой и колеей автомобиля с регулируемым двигателем и представляют рамы со свободно установленными в подшипниках цилиндрами-роликами, на которые автомобиль опирается своими колесами, с площадками въезда и упорами для предотвращения случайного соскальзывания, при этом объединение роликов ведущих и ведомых колес осуществляется через съемные, регулируемые по длине карданные валы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8