Система управления двигателя внутреннего сгорания

, РЕСПУБЛИК 91 Э 41/30 0 4 0 05 Р 13/О Гф с1 З ТЕНИЯ ЬСТ области ренне- умулятор- но титута е ьдзин,юро 81,пытания дизел 1974, В 4-74.-М.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Коломенский Филиал Всесозаочного политехнического инси Цроизводственное объединени(57) Изобретение относится к регулирования двигателей внут го сгорания, оснащенных акк ной системой топливоподачи. О позволяет повысить качество управления двигателем на установивщихся и неустановившихся режимах работы, Система содержит контуры регулирования частоты вращения двигателя, опережения впрыскивания, давлениятоплива в аккумуляторе и наддува. ,В систему управления входятмежкон,турные корректирующие блоки 20-22, имеющие один вход,и выходы двух видов. На выходах первого вида Формируется Функциональный сигнал, являю щийся заданной функцией величины электрического сигнала. На выходахвторого вида формируется форсирующий сигнал, определяемый величинойизменения электрического сигнала.Электрический сигнал формируетсярегулятором частоты вращения. Приизменении продолжительности впрыскивания для попдержания оптимального сочетания продолжительности впрыскивания, давления топлива, давлениянаддува требуется коррекция опережения давления топлива и давлениянаддува. Эту коррекцию осуществляютмежконтурные корректирующие блоки 123969120-2, которые по функциональномувыходу воздействуют на задатчикисоответствующих контуров регулирования. Для обеСпечения оптимальногосочетания параметров впрыскиванияи воздушного заряда в переходныхрежимах вводится коррекция путем подачи воздействий с форсирующих выходов корректирующих блоков на входы регуляторов соответствующих контуров регулирования, либо непосредственно на элементы, стоящие в цепипрямой связи этих контуров, 1 ил.1Изобретение относится к регулированию двигателей внутреннего сгорания, оснащенных аккумуляторнойсистемой топливоподачи с электроуправляемыми форсунками и электронной системой управления.Цель изобретения - повышение качества управления двигателем на уста=новившихся и неустановившихся режимах работы, выражающегося в снижениирасхода топлива и улучшении показателей переходных процессов по частоте вращения двигателя.На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемой системы управления,Контур регулирования частоты вращения двигателя 1, включающий датчик 2 частоты вращения, задатчик 3частоты вращения, регулятор 4 частоты вращения, исполнительный органэлектроуправляемую форсунку 5. Продолжительность впрыскивания топпиваопределяется электрическим сигналом на выходе регулятора 4 час 25тоты вращения,Контур регулирования опережениявпрыскивания, включающий задатчик 6опережения, датчик 7 положения коленчатого вала двигателя, регулятор 308 опережения определяет момент началавпрыскивания топлива., Временная задержка электрического импульса отдатчика положения коленчатого вала,формируемая регулятором 8 опережения, по сигналам с эадатчика б опережения и датчика 2 частоты вращения,определяет опережение впрыскивания. 2Контур регулирования давления топлива в аккумуляторе 9, включающийдатчик 10 давления топлива, задатчик11 давления топлива, регулятор 12давления топлива, исполнительный механизм 13, топливный насос 14 высокого давления, определяет давление топлива впрыскиваемого через электроуправляемую форсунку.Контур регулирования давления наддува, включающий задатчик 15 давления наддува, регулятор 16 наддува,исполнительный орган 17, регулирующий 18 орган, турбокомпрессор 19,определяет величину воздушного заряда.В систему управления входят межконтурные корректирующие блоки 20-22,имеющие один вход и выходы двух видов,Входы корректирующих блоков соединены с выходом регулятора 4 частотывращения, где действует электрический сигнал, определяющий продолжительность впрыскивания.На выходах первого вида корректирующих блоков 20-22 формируетсясигнал, являющийся заданной функцией величины электрического сигнала,формируемого регулятором 4 частотывращения. Выходы первого вида вдальнейшем называются функциональными,На выходах второго вида корректирующих блоков 20-22 формируетсясигнал, определяемый величиной изменения электрического сигнала, формируемого регулятором 4 частоты вра 3 12 щения, Эчот сигнал действует только в переходных режимах.Это сигнал по производной от сигнала, формируемого регулятором частоты вращения, форсирующий сигнал или так называемый исчезающий импульс. Выходы второго вида в дальнейшем называются форсирующими.Функциональные выходы корректирующих блоков 20-22 соединены с задатчиками контуров регулирования опережения впрыскивания 6, давления топлива 11, давления наддува 15 соответственно.Форсирующие выходы корректирующих блоков 20-22 соединены с входами регуляторов контуров регулирования опережения впрыскивания 8, давления топлива 12, давления наддува 16 соответственно.Возможно подключение форсирующих выходов корректирующих блоков 21 и 22 непосредственно на входы любых элементов, стоящих в цепи прямой связи соответствующих контуров 13 и 14, контура регулирования давления топлива в аккумуляторе 17 и 18, контура регулирования давления наддува.Эксперименты показывают, что для каждого двигателя можно составить таблицу оптимальных параметров, связывающих между собой величину электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения1:ц, определяющую продолжительность впрыскивания, с величиной давления впрыскивания Р и опережения впрыскива - ния 6 , т.е. для каждого П 1 существуют оптимальные, обеспечивающие ми - нимальный расход топлива, Рц и 3Экспериментальные данные позволяют считать зависимости Рц и 9 о от 11, обеспечивающие минимальный расход топлива, в первом приближении линейными, т.е. заданные значения регуляторов давления и опережения впрыскивания можно выразить, как. Рал =К 11 з и=К 811 ц, где Кр и К коэффициенты пройорциональности, определяемые экспериментально для каждо го дви гателя .Сигналы, пропорциональные величине электрического сигнала на выходе регулятора частоты вращения, являющиеся заданиями соответствующих регуляторов, формируются на первых выходах корректирующих блоков 20-22 (выходы первого вида блоков 20-22), З 6)1 4 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 С целью ускорения процесса регулирования помимо воздействия по величине электрического сигнала, определяющего продолжительность впрыскивания, вводится коррекция по производной от этого сигнала, что позволяет улучшить показатели качества переходных процессов таких, как время переходного процесса и перерегулирование. Именно такой форсирующий сигнал формируется на вторых выходах корректирующих блоков 20-22 (выходы второго вида блоков 20-22).Оптимизация параметров впрыскивания с целью обеспечения минимального расхода топлива является необходимой, но в некоторых случаях может оказаться не полной без оптимизации параметров воздушного заряда. Параметры воздушного заряда во многих случаях регулируются также автономными регуляторами.Одним из регулируемых параметров воздушного заряда является напдув.Процесс согласования параметров впрыскивания с параметрами надцува носит сложньп характер, однако для увеличения КПД рабочего цикла с увеличением величины цикловой подачи, определяемой продолжительностью впрыскивания, требуется и увеличение воздушного заряда, который в свсю очередь определяется давлением наддува Р.Для каждой рабочей точки двигателя с регулируемым наддувом можно определить оптимальное сочетание величины цикловой подачи и давления наддува, обеспечивающих минимальный расход топлива. Поскольку величина цикловой подачи связана с продолжительностью впрыскивания, которая в свою очередь определяется электрическим сигналом на выходе регулято- ра частоты вращения, можно установить связь между электрическим сигналом на выходе регулятора частоты вращения Цу и давлением наддува Р, обеспечивающую оптимальное их соотношение.Экспериментальные данные позволяют считать зависимость Р от 11 у, обеспечивающую минимальный расход топлива, в первом приближении линейной, т.е. задание регулятору давления наддува можно определить так же, как и для регулятора давления впрыскивания и для регулятора опережения впрыскивания в виде121 к=. К, где К - коэффициентЦпропорциональности, определяемьп;экспериментально для каждого двигателя.Ввиду большей инерционности контура регулирования наддува по сравнению с контуром регулирования частоты вращения двигателя для лучшегосогласования параметров впрыскивания с параметрами воздухоснабженияв переходном режиме в этот контуртакже целесообразно введение воздействия по производной от электрического сигнала на выходе регуляторачастоты вращения, определяющего продолжительность впрыскивания.Корректирующие блоки и функции,реализуемые этими блоками, для контуров регулирования давления впрыскивания, опережения, впрыскивания,давления наддува могут быть аналогичными.Корректирование сигналов в предлагаемой системе происходит по жесткой программе на основе предварительно установленных, напримерэкспериментально, зависимостей.Система управления работает следующим образом,11 ри любых изменениях режима работы двигателя, т.е. при изменениичастоты вращения либо величины нагрузки двигателя, происходит изменение продолжительности впрыскиваниятоплива, которая регулируется регулятором частоты вращения двигателяпутем изменения величины электрического сигнала.При изменении продолжительностивпрыскивания для .поддержания оптимального сочетания продолжительности впрыскивания, давления топлива,давления наддува требуется коррекция опережения, давления топливаи давления надцува,Эту коррекцию осуществляют межконтурные корректирующие блоки 2022, которые по функциональному выходу воздействуют на задатчики соответствующих контуров регулированияи тем самым устанавливают оптимальное для нового режима работы сочетание параметров впрыскивания и воздушного заряда, что ведет к сниже -нию расхода топлива двигателем. Функциональные зависимости задаются длякаждого корректирующего блока изусловий оптимизации рабочего процесса в каждой его точке с учетом ха 39 б 91 Ьракте 1 м влияния каждоо ре улируемо 1 о параметра па рабочий процессдвигателя.Однако воздействия на задатчикиконтуров регулирования опережения впрыскивания, давления топлива, давления наддува с целью изменения задания по этим контурам регулирования не обеспечивает оптимальное сочета 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ние параметров впрыскивания и воздушного заряда в переходных режимахввиду различного быстродействия этихконтуров регулирования,Для этого вводится коррекция впереходных режимах путем подачи форсирующих воздействий с выходов корректирующих блоков 20-22 на входырегуляторов соответствующих контуроврегулирования, либо непосредственнона элементы, стоящие в цепи прямойсвязи этих контуров, что увеличиваетскорость воздействия на контуры регулирования, позволяет поддерживатьоптимальное сочетание параметроввпрыскивания и воздушного заряда впереходных режимах, тем самым улучщает показатели качества переходныхпроцессов по частоте вращения двигателя и снижает расход топлива,Параметры форсирующего сигнала длякаждого корректирующего блока выбираются с учетом быстродействия контура, на который он воздействует, и сучетом характера влияния регулируе-,мого параметра на рабочий процессдвигателя.В общем случае межконтурные корректирующие блоки могут воздействоватьне только на описанные контуры регулирования, но и любые другие возможные контурырегулирования парамет -ров впрыскивания и воздушного заряда,например, контуры регулирования формы гидравлического импульса давлениятоплива перед сопловыми отверстиямифорсунок, фаз газораспределения, степени сжатия, числа работающих цилиндров и т.д,Чем большее число контуров регулирования охвачено межконтурной коррекцией, тем выше достигаемое качество .регулирования.Таким образом, введение межконтурных корректирующих блоков ведетк оптимизации рабочего процесса настатических и переходных режимахработы, снижает расход топлива, улучшает показатели качества переходных процессов почастоте вращения двигателяСрставитель Н, ПатрахальцевТехред Л.Олейник Корректор Л. Патай Редактор Е. Папп Заказ 3682 Тираж 836 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Система управления двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной системой топливоподачи, электроуправляемыми форсунками и электронной системой управления, содержащая контуры регулирования параметров по меньшей мере частоты вращения вала, опережения впрыскивания, давления топлива и давления наддува, причем каждый из контуров регулирования выполнен в виде задатчика параметра, регулятора параметра и исполнительl ного механизма, связанных последовательно, а каждый из контуров регулирования, по меньшей мере частоты, давления топлива и опережения впрыскивания, содержит дополнительно датчик соответствующего параметра,239691 8связанный с регулятором параметра,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения качества управления на установившихся и неустановившихся режимах, в систему дополнительно включены межконтурные корректирующие блоки контуров регулирования давления топлива, опережения впрыскивания и давления наддува, 1 О вход каждого из корректирующих блоков связан с выходом регуляторачастоты вращения вала, один из выходов каждого корректирующего блока связан с регулятором, а другой - 15 с задатчиком соответствующего параметра, а регулятор опережения впрыскивания связан дополнительно с выходом датчика частоты вращения валаи входом регулятора частоты враще ния вала.