Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов

(19) (11) иР 02 0 33/00 ВСГ(; В;,ь.я СДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЮиЮ ЯЕРса 3 анемии Фы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К ДвтоеСнОмМ СвиДЕтяпьСтв(71) Научно-исследовательскийи экспериментальный институт автомобильного электрооборудованияи автоприборов(56) 1; Авторское свидетельство СССРВ 1072561, кл. Р 02 Э 33/00, 1979.(54)(57)ГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕЦИРКУЛНЦИЕЙ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВпутем измерения нагрузки и частотывращения коленчатого вала, выработки управляющего сигнала, анализасостава отработавших газов, сравнения его по результатам анализа ссоставом, соответствующим стехиометрической смеси, выработки по результатам сравнения командного сигнала на восстановление стехиометрической смеси, которым в совокупности с управляющим воздействуют натопливоподачу и рециркуляцию отработавших газов, причем команднымсигналом воздействуют на орган управления топливоподачей, а управляющим - на орган управления рециркуляцией отработавших газов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения экономичности на неустановившихся режимах, определяют поизмеренным нагрузке и частоте вращения опорные значения количестварециркулируемых отработавших газов,соответствующие минимальному расходу топлива при стехиометрическомсоставе смеси, и по полученномуопорному значению вырабатываютсигнал на изменение количества рециркулируемых отработавших газов.Изобретение относится к регулированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к регулированиюдвигателей легкого топлива, в томчисле с форкамерно-факельным зажиганием.Известен способ регулированиядвигателя внутреннего сгорания срециркуляцией отработавших газовпутем измерения нагрузки и частотывращения коленчатого вала, выработки управляющего сигнала, анализасостава отработавших газов, сравнения его по результатам анализас составом, соответствующим стехиометрической смеси, вшработки порезультатам сравнения командногосигнала на восстановление стехиометрической смеси, которым в совокупности с управляющим сигналомвоздействуют на топливоподачу ирециркуляцию отработавших газов,причем командным сигналом воздействуют на орган управления топливоподачей, а управляющим - на органуправления рециркуляцией отработавших газов 11 .Недостатком известного способаявляется 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 е от коэффициента избытка воздуха е, при отсутствии (кривая а ) и при наличии (кривая е ) рециркуляции отработавыих газов ( е(м:)Зе мин- удельные расходы топлива при разных воздействиях на объект регулирования, А,В - линии раэлич 25 При отсутствии рециркуляции(кривая а ) минимальный расход топ лива соответствует не стехиометрическому составу смеси (к=1), аобедненному составу, характеризуемому режимом эффективного обеднения (е еммн 1 ), т.е. при К = 1 эко комичность ухудшается, так как 4 е(е-)е минЭто происходит, вчастности, и на неустановившихсярежимах.Применение трехкомпонентного 55 каталитического нейтрализатора, снижающего токсичность отработавшихгазов до минимального уровня, нотребующего соблюдения условия Ы1,19 Ь 5231ных состояний объекта регулирования, С - точка совместной работыдвух систем регулирования), нафиг.2 - схема устройства, реализую щего предлагаемый способ; нафиг.3 - зависимости нагрузки Р ичастоты вращения и по времени,зависимости количества рециркулируемых отработавших газов 6Е от 10 нагрузки Р при фиксированных значениях частоты вращения и, - Оз ипостроения в точках 13-15 для определения опорных значений количества рециркулируемых отработав ших газов.При этом приняты следующие обозначения:К - коэффициент избыткавоздуха;20 е удельный расход топлива3 е мин- минимальный удельныйрасход топлива приотсутствии рециркуляции в режиме эффективного обеднениясмеси;) - удельный расход топлива при о = 1 при 30 отсутствии рециркуляцииемн- минимальный удельныйрасход топлива приналичии рециркуляции- нагрузка двигателяО - частота вращения валадвигателяо 1чр - количество рециркулируемых отработавших 40газов от общего количества отработавшихгазов, 7.всегда и, в частности, на неустановившихся режимах приводит к уменьшению экономичности. Оно равно " 62и отражено на фиг,1 значениеме = е(а)Если применить рециркуляцию от"работавших газов, т.е. разбавлениерабочей смеси этими газами (кривая 8 ), то,при определенной интенсивности рециркуляции можно добиться, в частности, на неустановившихся режимах частичной компенсации ухудшения экономичности, обеспечив минимальную при К1 величину удельного расхода топливае= е ци,Это соответствует режимуэффективного разбавления смеси, ауказанная компенсация равна л 37,Предлагаемый способ является сочетанием двух способов регулирования на неустановившихся режимах,реализуемых при помощи совместногоприменения двух систем регулирования, связанных между собой опорными значениями количества рециркулируемых отработавших газов, определяемых при стехиометрическом составе смеси (юь=1),Одна из систем поддерживает состояние объекта регулирования налинии А (фиг, 1) (система поддержания м,= 1 регулированием топливопо"дачи), другая - на линии В (системаминимизации циклового расхода .толлива при помощи регулирования рецирку.ляции). При совместном регулировании двумя системами состояние объек.та регулирования характеризуетсяточкой С.Поддержание (стабилизация) значения Ю = 1 осуществляется стабилизатором стехиометрического составасмеси, который состоит (фиг.2) издатчика 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 4в управляющем устройстве 2 путемсравнения сигнала датчика 1 с опорным напряжением, равным по величине сигналу, который вырабатываетдатчик при стехиометрической смеси.По результатам этого сравненияв управляющем устройстве 2 выраба"тывают командный сигнал, пропор-циональный разности между сигналом10 датчика и опорным напряжением. Онявляется сигналом обратной, связи ивоздействует на исполнительныйэлемент 3 регулятора системы стабилизации, управляющий топливопода"15 чей, на восстановление стехиометрической смеси, при которой разность между сигналом датчика иопорным напряжением становитсяравной нулю.20Указанное воздействие на топливоподачу происходит в совокупности с воздействием на рециркуляцию отработавших газов.Элементы схемы, не входящиев состав стабилизатора, относятсяк системе регулирования рециркуляции отработавших газов,Частота вращения коленчатого 30вала измеряется датчиком 5 нагрузУка, которая косвенно характеризуется разрежением, измеряется датчиком 6 разрежения. Сигналы с датчиков 7 и 5 ВМТ(верхней мертвой точки) и частотывращения, возбуждаемые зубцами маховика 8 двигателя 9, и с датчика6 разрежения поступают в устройство10 формирования управляющего сиг нала. Сигналы с датчика ВИТ определяют начало счета в цифровых схемах.По частоте вращения и нагрузке,измеряемых при помощи соответствую щих датчиков, определяют опорныезначения количества рециркулируемыхотработавших газов, соответствующие минимальному расходу топливапри стехиометрическом составе смеси.50 Для обеспечения укаэанного соответствия опорные значения получают, например, по заложенным впостоянную память устройства 10экспериментальным зависимостям ко" 55 личества рециркулируемых отработавших газов от нагрузки и частоты вра.щения вала, полученных при стехиометрическом составе смеси в режиме3 1ее эффективного разбавления отработавшими газами.По укаэанным опорным значениямв устройстве 10 вырабатывается управляющий сигнал на изменение количества рециркулируемых отработавшихгазов, который поступает на исполнительный элемент регулятора 11 рециркуляции, представляющий собойэлектромагнит, управляющий клапаном 12 рециркуляции отработавшихгазов, который является органом управления рециркуляцией.В результате, регулированияпроходного сечения канала рецнркуляции поддерживается режим эффективного разбавления стехиометрическойсмеси на неустановившихся режимахдвигателя.Регулирование рециркуляции нанеустановившихся режимах иллюстрируется фиг.З, где для упрощенияпостроений все исходные зависимости изображены прямыми, хотя реальноони могут иметь достаточно сложнуюформу,Семейство зависимостей количества отработавших газов 4 3 от наРгрузки Р получено при соблюденииусловий К =1 и е = е мин экспериментальным путем и реализуют впостоянном запоминающем устройствесоответствующей системы регулирова ния, например, входящем в составустройства 10 (фиг.2).Осуществляя построения для .точек 13-15 (штрихованные линии), получают опорные значения количестварециркулируемых отработавших газов,соответствующие эффективному разбав 196523лению смеси при стехиометрическом ее составе.Так как последнее соблюдаетсятолько в опорных точках 13-15,то идеальная непрерывная криваяколичества рециркулируемых отработавших газов (штрихованная линия)могла быть получена, если бы семейство экспериментальных зависимостей10 содержало бесконечное множествоэтих зависимостей, что соответствует бесконечному множеству опорных. значений, а значит, и непрерывномурегулированию рециркуляцин,5 Реальная картина регулированиябез учета запаздывания иллюстрируется сплошной ступенчатой линиейр 7. В момент выработки опорных зна.чений величина тока в катушке20 электромагнита клапана рециркуляции при непрерывном управленииустанавливается по градуировочнойкривой в соответствии с даннымопорным значением. Количество ре 25 циркулируемых отработавших газовравно требуемому только в точках,соответствующих опорным значениям,а в промежутках между этими точкамионо сохраняется постоянным и равным30 ранее установленному значению и несоответствует поставленным условиям.Чем больше опорных значений, т.е,чем больше экспериментальных зависимостей в семействе, тем точнеерегулирование.Использование предлагаемого способа позволяет повысить экономичность двигателя на неустановившихсярежимах прн получении стехиометрического состава смеси.% Ищенко Корректор С. Шекмар Составитель Техред А,Ач Редактор С. Саен Заказ 7542/3 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 537 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 13035, Москва, 3-35, Раушс