Блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Изобретение позволяет снизить расход газомоторного топлива, повысить экологичность выхлопа ДВС, улучшить динамические характеристики автомобиля. Предложен блок управления, снабженный модулями для приема сигналов от датчика 1 температуры газа, датчика 2 давления газа, датчика коленвала 4, датчика распредвала 5, датчика расхода воздуха 6, датчика кислорода 7, датчика дроссельной заслонки 8, блока управления автомобиля 9 и приема сигналов от бензиновых форсунок 10 и распознавания времени впрыска бензиновых форсунок, которые подключены к модулю 2 конвертации сигналов, выполненному с возможностью передачи сигналов, их преобразования в формат микропроцессорных модулей и распределения сигналов между микропроцессорными модулями. Блок управления имеет в своем составе микропроцессорный модуль 11 коррекции зажигания, микропроцессорный модуль синтезирования 12 времени впрыска газовых форсунок и микропроцессорный модуль 13 синтезирования показаний датчиков кислорода, которые подключены к модулю 14 выдачи сигналов. К модулю 14 выдачи сигналов подключены модуль 15 выдачи модифицированного сигнала датчиков коленвала и распредвала, модуль 16 формирования управляющего сигнала газовой форсунки и модуль 17 выдачи модифицированного сигнала датчиков кислорода. 2 ил.

 

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к двигателям со сжиганием горючей смеси, а также к двигателям со сжатием воздуха и последующей подачей топлива с самовоспламенением, в частности к рабочим процессам данных двигателей, электронике, газовому оборудованию и может быть использовано в автомобильной промышлености и эксплуатации автомобильного транспорта или иных двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известно, что газомоторное топливо, по сравнению с жидким, характеризуется отличными от бензина и дизельного топлива физико-химическими свойствами. Процесс сгорания газового топлива в ДВС имеет иную кинетику. Соответственно оптимальный угол опережения зажигания и момент подачи топлива для газомоторного топлива значительно отличается от оптимального угла опережения зажигания и момента подачи топлива для жидких видов топлива: бензина и дизельного топлива (см. org/wiki/%D0%9F%D0% https://ru.wikipedia BB%D0%B0%D0%BC%D1%8F. Раздел температура пламени).

Для совершенствования работы двигателя внутреннего сгорания на газомоторном топливе необходимо применять иные алгоритмы приготовления и сжигания топливо-воздушной смеси, чем в двигателе, работающем на бензине (дизельном топливе). Поэтому применяемые повсеместно на данный момент компьютеры, управляющие подачей газомоторного топлива, использующие принцип копирования времени впрыска бензиновой форсунки с небольшой модификацией в зависимости от температуры и давления газа (см. фиг.2) как минимум не эффективны при установке на современные автомобили, у которых модуль 1 выполняет функцию приема сигнала от бензиновой форсунки и распознавание времени впрыска бензиновой форсунки. Модули 2, 3, 4 выполняют функцию приема сигналов с датчиков и преобразование сигнала. Микропроцессорный модуль 5 выполняет роль приема информации, обработки ее, и выдачу команд на исполнительный модуль 6. Исполнительный модуль 6 принимает команды из микропроцессорного модуля 5 и формирует управляющее воздействие на газовые форсунки. Принцип действия известного устройства состоит в том, что считывая время впрыска, подаваемое на бензиновую форсунку, микропроцессорный модуль 5 вносит необходимые коррекции на основании показаний модулей 2, 3, 4 и передает команды исполнительному модулю 6, который формирует время впрыска газовой форсунки (см. блок управления подачи газомоторного двигателя фирм: Lovato, или Digitronic, или Landi, или АЕВ и т.д.).

Однако известное устройство имеет следующие недостатки: чрезмерная привязанность ко времени впрыска бензиновой форсунки; отсутствие коррекции по температуре воздуха; отсутствие точных динамических корректировок фазы впрыска.

Для достижения наилучших показателей экологичности и экономичности и хороших динамических характеристик автомобиля необходимо применение компьютеров управления подачей газомоторного топлива, основанных на принципе расчета топливоподачи и угла опережения зажигания на основании датчиков двигателя автомобиля, но с алгоритмами оптимальными для газомоторного топлива.

Технически задачей изобретения является разработка блока управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели, имеющего следующие функции: подача газомоторного топлива в двигатель, коррекция показаний датчиков, коррекция опережения зажигания двигателя при работе на газомоторном топливе.

Техническим результатом изобретения является снижение расхода газомоторного топлива, повышение экологичности выхлопа двигателя внутреннего сгорания, улучшение динамических характеристик автомобиля, предотвращение нежелательных последствий эксплуатации на газомоторном топливе изначально не предназначенном для данного двигателя.

Технический результат достигается тем, что блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели, содержащий модуль для приема сигналов от бензиновых форсунок и распознавания времени впрыска бензиновых форсунок, модуль для приема сигнала датчика давления газа, модуль для приема сигнала датчика температуры газа, модуль формирования управляющего сигнала газовой форсунки, отличающийся тем, что дополнительно снабжен модулем для приема сигнала от датчика коленвала, модулем для приема сигнала от датчика распредвала, модулем для приема сигнала отдатчика расхода воздуха, модулем для приема сигнала от датчика кислорода, модулем для приема сигнала датчика дроссельной заслонки, модулем для приема сигнала от блока управления автомобиля, которые подключены к модулю конвертации сигналов с возможностью передачи сигналов и их преобразования в формат микропроцессорных модулей и распределения сигналов между микропроцессорными модулями, кроме того имеет в своем составе микропроцессорный модуль коррекции зажигания, микропроцессорный модуль синтезирования времени впрыска газовых форсунок, микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков кислорода которые подключены к модулю выдачи сигналов, кроме того к модулю выдачи сигналов подключены модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков коленвала и распредвала, модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков кислорода, модуль формирования управляющего сигнала газовой форсунки, причем модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков коленвала и распредвала и модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков кислорода подключены к блоку управления двигателем.

Новыми конструктивными элементами предлагаемого устройства являются:

- дополнительно установленные модули приема сигналов от датчиков, которые подключены к модулю конвертации сигналов,

- дополнительно установленные микропроцессорные модули,

- дополнительно установленные исполнительные модули и модули выдачи сигналов.

Предлагаемые новые конструктивные элементы позволяют более точно осуществлять необходимые расчеты и формировать управляющие воздействия на газовые форсунки и каналы датчиков блока управления автомобилем.

Поиск по научно-технической литературе и патентной документации не выявил аналогов с устройством управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели, включающих совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым отличительным признакам, изложенным в формуле изобретения.

Предлагаемый блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели поясняется чертежами, выполненными схематично, где на фиг. 1 - представлена структурная схема блока управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели; на фиг. 2 (для пояснения описания материалов заявки и для эксперта) - представлена схема взаимодействия модулей в известных, повсеместно распространенных устройствах, блока подачи газомоторного топлива в двигатель автомобиля фирм: Lovato, или Digitronic, или Landi, или АЕВ и т.д.).

Предлагаемый блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели использует принцип работы, основанный на расчете количества подаваемого топлива на основании множества датчиков, и содержит: модуль 1, который выполняет функцию приема сигнала от датчика температуры газа (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи сигнала. Модуль 3 выполняет функцию приема сигнала от датчика давления газа (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи сигнала. Модуль 4 выполняет функцию приема сигнала от датчика положения коленвала (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи сигнала. Модуль 5 выполняет функцию приема сигнала от датчика распредвала (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль 6 выполняет функцию приема сигнала от датчика расхода воздуха (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль 7 выполняет функцию приема сигналов от датчиков кислорода (на фиг. 1 не показан), которых может быть от одного до восьми, и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль 8 выполняет функцию приема сигнала от датчика положения дроссельной заслонки (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль 9 выполняет функцию приема сигнала от блока управления автомобиля (на фиг. 1 не показан) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль 10 выполняет функцию приема сигнала от бензиновых форсунок (на фиг. 1 не показаны) и подключен к модулю конвертации сигналов 2 с возможностью передачи конвертированного сигнала. Модуль конвертации сигналов 2 выполняет функцию приема сигналов от модулей 1, 3-10 с возможностью преобразования их в формат микропроцессорных модулей и с возможностью распределения сигналов между микропроцессорными модулями. Микропроцессорный модуль коррекции зажигания 11 принимает сигналы из модуля конвертации сигналов 2 с возможностью преобразования их в соответствии с необходимым алгоритмом и с возможностью передачи обработанных сигналов, или служебных данных в микропроцессорный модуль синтезирования времени впрыска 12, микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков 13 и в модуль выдачи сигналов 14. Микропроцессорный модуль синтезирования времени впрыска 12 принимает сигналы из модуля конвертации сигналов 2 и микропроцессорного модуля коррекции зажигания 11, затем обрабатывает полученные данные и выдает результат в модуль выдачи сигналов либо в микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков 13. Микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков 13 принимает сигнал из модуля конвертации сигналов 2, из микропроцессорного модуля коррекции зажигания 11, из микропроцессорного модуля синтезирования времени впрыска 12 с возможностью преобразования данных и выдачи результата в модуль выдачи сигналов 14. Модуль выдачи сигналов 14 принимает сигналы из модулей 11, 12, 13 с возможностью передачи сигналов на исполнительные модули 15, 16, 17. Исполнительный модуль 15 принимает сигнал из модуля выдачи сигналов 14 и формирует управляющее воздействие в виде сигнала на канал датчика коленвала и распредвала блока управления двигателем автомобиля. Исполнительный модуль 16 принимает сигнал из модуля выдачи сигналов 14 и формирует управляющий сигнал газовой форсунки. Исполнительный модуль 17 принимает сигнал из модуля выдачи сигналов 14 и формирует управляющее воздействие на каналы датчиков кислорода блока управления автомобилем.

Предлагаемый блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели работает следующим образом.

Необходимые показания для расчета подачи газомоторного топлива, опережения зажигания, коррекции показаний датчиков контроллер принимает с датчиков коленвала, распредвала, расхода воздуха автомобиля, датчика положения дроссельной заслонки и других датчиков автомобиля (см. фиг. 1) посредством соответствующих модулей 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Используя полученные данные, блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели (см. фиг. 1), используя микропроцессорный модуль синтезирования времени впрыска 12, рассчитывает необходимое количество подаваемого в двигатель газомоторного топлива на основании алгоритмов оптимальных для сгорания газомоторного топлива и передает команду модулю выдачи сигналов 14 через исполнительный модуль 16, который формирует управляющий импульс форсунки. Аналогично микропроцессорный модуль коррекции зажигания 11, используя данные из модуля конвертации сигналов 2, формирует синтезированные показания датчиков положения коленвала и распредвала и передает сигналы модулю выдачи сигналов 14, который формирует исходящий сигнал. Таким образом достигается эффект опережения зажигания, необходимый для качественного сгорания газомоторного топлива. Также в предлагаемом блоке управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков 13 (см. фиг. 1), используя данные из модуля конвертации сигналов 2, микропроцессорного модуля коррекции зажигания 11, микропроцессорного модуля синтезирования времени впрыска 12, синтезирует сигналы датчиков кислорода двигателя, так как это необходимо для корректной работы блока управления двигателя автомобиля.

Предлагаемый блок управления подачей газомоторного топлива интегрируется в электропроводку бензинового или дизельного двигателя с возможностью перехвата управления топливоподачей и зажиганием (моментом начала впрыска), бензинового или дизельного двигателя автомобиля при работе на газомоторном топливе.

Использование такого алгоритма в блоке управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели по сравнению с реально действующим устройством (см. блок управления подачи газомоторного топлива фирмы Lovato, Digitronic, Landi, АЕВ и т.д.) позволяет достигнуть эффект снижения расхода газомоторного топлива, повышения экологичности выхлопа двигателя внутреннего сгорания за счет снижения вредных автомобильных выбросов в атмосферу, улучшения динамических характеристик автомобиля, предотвращения нежелательных последствий эксплуатации на газомоторном топливе, изначально не предназначенном для данного двигателя.

Блок управления подачей газомоторного топлива в бензиновые и дизельные двигатели, содержащий модуль для приема сигналов от бензиновых форсунок и распознавания времени впрыска бензиновых форсунок, модуль для приема сигнала датчика давления газа, модуль для приема сигнала датчика температуры газа, модуль формирования управляющего сигнала газовой форсунки, отличающийся тем, что дополнительно снабжен модулем для приема сигнала от датчика коленвала, модулем для приема сигнала от датчика распредвала, модулем для приема сигнала отдатчика расхода воздуха, модулем для приема сигнала от датчика кислорода, модулем для приема сигнала датчика дроссельной заслонки, модулем для приема сигнала от блока управления автомобиля, которые подключены к модулю конвертации сигналов с возможностью передачи сигналов, их преобразования в формат микропроцессорных модулей и распределения сигналов между микропроцессорными модулями, кроме того, имеет в своем составе микропроцессорный модуль коррекции зажигания, микропроцессорный модуль синтезирования времени впрыска газовых форсунок, микропроцессорный модуль синтезирования показаний датчиков кислорода, которые подключены к модулю выдачи сигналов, кроме того, к модулю выдачи сигналов подключены модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков коленвала и распредвала, модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков кислорода, модуль формирования управляющего сигнала газовой форсунки, причем модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков коленвала и распредвала и модуль выдачи модифицированного сигнала датчиков кислорода подключены к блоку управления двигателем.