Система питания для двигателя внутреннего сгорания

.гР"яР-,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕПЬСТ Д ВТОРСНОМУ юл, Р 11 й нау биль нь но-исследова й и автомото и иевский, П. Г, Теремя(54) СИСТЕМА ПИТАНИВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретениерасход топлива и позволяет снизить токсичность отраб и оми ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское1 Ф 1183705, кл. тавших газов путем повышения точности дозирования топливовоздушной смеси, Камера 1 системы холостого ходаподключена к додроссельному пространству 2, эмульсионному каналу 4 и задроссельному пространству 8 при помощи выходного отверстия 9, К выходамблока управления (БУ) 27 подключеныдатчики режимных параметров, Приводзапорного элемента выполнен в видепневматического механизма, рабочаякамера 17 которого сообщена с пространством 8 при помощи канала 24 сэлектромагнитным клапаном 25, подключенным к первому выходу 26 БУ 27.Система снабжена шаговым электродви1382983 гателем (ШЭ) 34 с приводным валом33 и крышкой с продольными направляющими, винтовой парой и проходнымклапаном с отверстием. Винтовая па"ра выполнена в виде резьбового наконечника 35 и подвижной втулки 36,связанных между собой и с направляющей в крьшке ШЭ 34, Шток запорногоэлемента 29 снабжен упором, размещенным со стороны ШЭ 34. Упор подключен к второму выходу 44 БУ 27, кинематически связан с ШЭ 34 и снабжендвусторонним ограничителем перемещения. Система м.б. снабжена электромагнитным клапаном 48, подключенным Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам питания для двигателя внутреннего сгорания.Целью изобретения является снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов путем повышения точности дозирования топливовоздушной смеси.На фиг. 1 представлена принципи альная схема системы питания для двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2. винтовая пара для регулирования проходного сечения," на фиг. 3 - блоксхема блока управления; на фиг. 4 - 15 алгоритм управления исполнительными механизмами на различных режимах работы двигателя; на фиг. 5 - блок-схема программы управления сечением запорного элемента. 2 ОСистема питания содержит камеруподключенную додроссельному пространству 2 впускного тракта при помощи обводного канала 3 и эмульсионному каналу 4 при помощи отверстий 5, выполненных во всТавке 6, размещенной в корпусе 7 карбюратора, и соединенную с задроссельным пространством 8 впускного тракта при помощи отверстия 9, площадь проходного сече- ЗО ния которого составляет 10-207 от площади минимального сечения главного воздупного канала карбюратора, и расположенный н корпусе 7 проходной клапан 10, выполненный в виде стакак третьему выходу 49 БУ 27, и дозирующим органом для регулирования состава горючей смеси в канале 4Такоевыполнение системы способствует скорейшему наполнению цилиндров двигателя и выходу его на режим самостоятельного холостого хода, что ведетк снижению расхода топлива и токсичности отработавших газов, а также повышению надежности работы системы холостого хода, поскольку снижается вероятность самопроизвольной остановкидвигателя после работы на режимепринудительного холостого хода,1 з.п. ф-лы,5-.ил. 2на, в торце которого его дне) со стороны отверстия 9 соосно с ним выполнено отверстие 11, сечение которого составляет 30-603 сечения отверстия 9, а на,боковой поверхности " радиальные отверстия 12.Последние при крайнем левом положении клапана 10 сдвинуты относительно отверстий 5 в сторону отверстия 9. Между наружной поверхностью клапана 10 и стечкой отверстий во вставке 6 образован кольцевой зазор 13, Проходной клапан 10 соединен с диафрагмой 14 пневматического механизма посредством шайбы 15, в которую упирается возвратная пружина 16, установленная в рабочей камере 17 пневматического механизма, расположенной между его диафрагмой 14 и диафрагмой 18, имеющей меньшую площадь, чем площадь диафрагмы 14. Диафрагма 18 зажата между крышкой 19 корпусного элемента 20 и крышкой 21, Рабочая камера 17 пневматического механизма сообщена каналом 22 через жиклер 23 с додроссельным пространством 2 впускного тракта и каналом 24, в котором установлен электромагнитный клапан 25, с задроссельным пространством Я. Электромагнитный клапан 25 подключен к первому выходу 26 блока 27 управления. Сопротивление канала 22 с сиклером 23 в 2-5 раз превышает сопротивление канала 24 и в клапане 25, Внутри полости клапана 10 в запрессованной внем направляющей втулке 28 установлен запорный элемент 29 для перекрытия отверстия 11, связанный через приводной шток 30 с диафрагмой 18, При водной шток 30 на противоположном запорному элементу 29 конце имеет проточку 31 и заканчивается грибком 32На валу 33 шагового электродвигателя 34 закреплен резьбовой наконечник 35, образующий с втулкой 36 винтовую пару. Втулка 36 удерживается от поворота и перемещается поступательно в отверстии крышки 21 при вращении вяла 33 благодаря продольным выступам на своей наружной поверхности, входящим в продольные пазы на внутренней поверхности крышки 21. Втулка 36 (фиг. 2) со стороны запорного элемента 29 имеет дно 37 с отверстием 38,через которое пропущен шток 30, взаимодействующий при перемещении краями 39 и 40 проточки 31 соответственно с наружной или с внутренней поверхностями 41 и 42 дна 37 в зависимости от направления перемещения штока. Шток 30 имеет двусторонний ограничитель перемещенияКамера 43, образованная меньшей диафрагмой 18 и крышкой 21, сообщена с атмосферой. Шаговый электродвигатель 34 подключен к второму выходу 44 блока 27 управления, Карбюратор снабжен дозирующим органом, установленным в воздушном канале 45, состоящим из жиклера 46, запорной иглы 47 и электромагнита 48, подключенного к третьему выходу 49 блока 27 управления. К входам 50 блока 27 подключены датчики режимных параметров двигателя: частоты вращения коленчатого вя 40 ла и, положения дроссельной заслонки карбюратора Др, температуры Охо лаждающей жидкости двигателя 1 дб температуры воздуха на впуске в двигатель 1, Блок 27 управления (фиг.З) 45 состоит из измерительного блока,. блока сравнения, блока коррекции, бло ка памяти, генератора импульсов, логического блока и усилителя, к которому подключены шаговый электродви гатель 34, электромагнитный клапан 25 и электромагнит 48,Система питания работает следующим образомИнформация с датчиков режимных параметров двигателя о частоте вращения коленчатого вала п, положении дроссельной заслонки карбюратора ДР,температуре охлаждающей жидкости двигателя 1 д , температуре воздуха наДб 1овпуске в двигатель 1 б поступает в измерительный блок. На выходе измерительного блока выдаются сигналы, соответствуюике средней частоте вращения коленчатого вала и, дисперсии мгновенных значений угловой скорости А(п)б положешпо дроссельной заслонки карбюратора В , температуре охлаждающей жидкости двигателя температуре воздуха на впуске Сигналы и к А(п).подаются на вход блока сравнения. Туда же поступают сформированные в блоке памяти сигналы, соответствующие требуемому среднему значению частоты вращения и к допустимой дисперсии мгновенныхТРебзначений угловой скорости коленчатого вала А(пд откорректированные- Даосоответственно до значений и итРЕб А(п)Дв блокс коррекции в зависимости от величин сигналов Т и Т В блок коррекции поступают также сигналы кз блока памяти о частоте вращения коленчатого вала и соответствуощей моменту включения подл .и топлквовоздчп Ой с,еск при переходе с принудительного на самостоятельный холостой ход, и частоте вращения КОленчятого вяля Г соответствующей моменту Отключения подачи топливно возд-юной смеси при переходе ня реющем принудительного холостого хода, Откорректированные с учетом сигналов Т, к Т сигналы и, и и Обозначены соответственно и, и г Информация, полученная в блоке сравнения о рязнице между и к и, , я также ме.-дч А(п) . н .(п) поступает в лодоогическкй блок, с выхода которого с учетом сигналов О положении дроссельной заслонки Вк к сигналов п, и и,ДР 2 Т, Т в соответствии с алгоритмом управления поступают сформированные генератором и усиленные управляющие импульсы на шаговый электродвигатель 34 и электромагнит 48, а также сигнал ня электромагнит 25. Алгоритм управления электромагнитом 48 дозирующего органа, шаговым электродвигателем 34 и состоянием запорного электромагнитного клапана 25 на различных режимах представлен в таблице (фиг, 4). Алгоритм управления время-сечением дозкрунтт,его Оргяня(с.),сечением запорного элементя (Г ня режиме холостого ходапредстявлены нафис.5.Символ 011 означает открытое состояние клапана, символ ОУГ - закры,тое состояние клапана, символ =; означает плавное изменение время-сече 5 ния дозирующего органа или плавное изменение проходного сечения запорного элемента, регулируемого шаговым электродвигателем в сторону максимального (смакаРм) или минималь 10 ного (с Р , ),значения. Символозначает скачкообразное изменение время-сеченияили же быстрое изменение проходного сечения Р запорного, элемента до соответствующих минимальных или максимальных величин, Символ сопят означает сохранение регулируемой величины на прежнем уровне. При включении зажигания на шаго вый двигатель 34 из блока 27 управ ,ления подается пачка импульсов, благодаря чему его вал 33 начинает вращаться в сторону, соответствующую перемещению втулки 36 вправо до момента касания обратной стороной эа парного элемента 29 направляющей втулки 28. Электромагнитный клапан 25 открыт, рабочая камера 17 сообщена с задроссельным пространством 8, Запорная игла 47 перекрывает воздушный жиклер 46, обеспечивая подачу переобогащенной смеси в цилиндры двигателя при последующей прокрутке его стартером. Возникающее при пуске двигателя разрежение в задроссельном пространстве 8 передается в рабочую35 камеру 17, В связи с тем, что сопротивление канала 22 и жиклера 23 в 2-5 раз превышает сопротивление канала 24 и клапана 25, то благодаря усилию, возникающему на большой диафрагме 14, которое несколько больше усилия от сжатия пружины 16, происходит отход проходного клапана 10 вправо до момента равенства этих усилий, В связи с пульсациями разрежения во впускном трубопроводе при прокрутке двигателя стартером возникают синхронно тактам всасывания, колебания величины разрежения во впускном трубопроводе, а значит, и в рабочей ка 50 мере 17. Благодаря им проходной клапан 10 начинает совершать возвратно- поступательные движения, обеспечивая примерное постоянство разрежения в кольцевом зазоре 13, образованном55 вставкой 6 и проходным клапаном 10, что способствует качественному смесеобразованию и устойчивому доэированию топлива, истекающего из отверстий 5.После запуска двигателя и достижения им некоторой частоты вращения разрежение во впускном трубопроводе, а значит, и в рабочей камере 17 возрастает, что способствует отходу ре" гулирующего органа вправо до момента касания левым краем 39 проточки 31 поверхности 41 втулки 36. В этом случае проходной клапан 10 образует с отверстием 9 регулируемое в соответствии с программой управления шаговым электродвигателем 34 сечение, необходимое для наполнения смесью холодного двигателя и поддержания требуемой частоты вращения коленчатого вала, зависящей от температуры двигателя и температуры воздуха на впус" ке в двигатель, Одновременно с этим и в соответствии с программой управления меняется длительность последовательных управляющих импульсов наэлектромагните 48, чем обеспечивается поддержание необходмого состава смеси во время прогрева двигателя,При достижении температурой двигаотеля величины 1 выход 26 управлятьющего блока 27 обесточивается и клапан 25 закрывается, разобщая рабочую камеру 17 с задроссельным пространством 8. Но в связи с тем, что камера 17 соединена через жиклер 23 каналами 22 и 3 с дроссельным пространством 2, в ней устанавливается давление, близкое к атмосйерному. Скорость заполнения атмосферным воздухом камеры 17 определяется сечением жиклера 23. В результате проходной клапан 10 перемещается влево до упора в корпус 7 карбюратора. При этом возникает сильное разрежение у отверстия 11 кла пана 10, стремящееся втянуть запорный элемент 29 и перекрыть отверстие 11. Однако благодаря связи запорного элемента 29 через шток 30, правый край 40 проточки 31 и поверхность 42 втулки 36 происходит его удержание и тем самым осуществляется переключение дозирования смеси с проходного клапана 10 на внутренний запорный элемент 29 при сохранении диапазона углового перемещения вала шагового электродвигателя, что способствует повышению точности регулирования топливоподачи при сохранении требований к шаговому электродвигателю.На режиме холостого хода прогретого двигателя, характеризующемсяо температурой двигателя больше С частотой вращения коленчатого вала5 ниже, и закрытой дроссельной заслонкой, регулирование количества смеси достигается за счет изменения проходного сечения отверстия 11 запорным элементом 29 в соответствии с программой управления шаговым электродвигателем, направленной на устранение возникающей разницы между измеренной и требуемой частотами вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Одновременно с блока управления на электромагнит 48 подаются управляющие импульсы, длительность которых зависит от, параметров двигателя и внешних условий. Электромагнитный клапан 25 на режиме самостоятельного холостого хода закрыт, Открывается он только при уменьшении частоты вращения на режиме холостого хода ниже минимально возможного значения п,.При переходе на режим принудительного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслонкой, температурой охлаждающей жидкоости двигателя больше С , частотой вращения коленчатого вала выше значения и , с блока управления подаются импульсы, направленные на вращение шагового электродвигателя в сторону, соответствующую перемещению втулки 36 и связанного с ней штока 30 запорного элемента 29 влево до момента перекрытия отверстия 11, что соответствует отключению подачи смеси через систему холостого хода во впускной трубопровод, а значит, и в цилиндры двигателя. На режиме принудительного холостого хода вал 33 шагового электродвигателя 34 неподвижен, электро магнитные клапаны закрыты.При переходе на режим самостоятельного холостого хода, характеризующийся закрытой дроссельной заслоно кой, температурой двигателя выше Сд и частотой вращения коленчатого вала, равной или меньшей значения п, на шаговый электродвигатель подается пачка импульсов, благодаря которым его вал и резьбовой наконечник начинают вращаться, перемещая втулку 36 вправо, Одновременно с этим из управляющего блока на электромагнитный клапан 25 на короткое время подается сигнал и он открывается, сообщая рабочую камеру 17 через канал 24 и клапан с задроссельным пространством.Длительность сигнала зависит от продолжительности предшествующего режима принудительного холостого хода,С =Г(С ). Поскольку сопротивлениеои Щканалов 22 и 3 и жиклера 23, сообщающих рабочую камеру 17 с додроссельным пространством, выше сопротивленияканала 24 и клапана 25, сообщающихкамеру с задроссельным пространством, то в ней возникает разрежение,способствующее перемещению проходногоклапана 10 вправо до момента посадки на запорный элемент 29 и до касания левым краем 39 проточки 31 поверхности 41. Таким образом, в начальныймомент времени перехода на режим самостоятельного холостого хода обеспечивается повышенное проходное сечение для прохода смеси во впускнойтрубопровод и к цилиндрам двигателя,что способствует скорейшему их наполнению и выходу двигателя на режим самостоятельного холостого хода. Одновременно с этим благодаря определенной задержке подачи сигнала на электромагнит 48 происходит подача обогащенной топливовоздушной эмульсии котверстиям 5 вставки 6, что такжеспособствует скорейшему возобновлению и качественному протеканию рабочего процесса в цилиндрах двигателя и,как следствие, снижению расхода топлива и токсичности отработавших газов, повышению надежности работы системы холостого хода, поскольку снижается вероятность самопроизвольнойостановки двигателя после работы нарежиме принудительного холостого хода. Кроме того, обеспечивается снижение значения частоты вращения коленчатого вала, при которой возобновляется подача смеси, что способствует дополнительной экономии топлива. Формула изобретения1, Система питания для двигателя внутречнего сгорания, содержащая карбюратор с главным воздушньи каналом, додроссельное и задроссельное пространства, систему холостого хода с камерой, подключенной к додроссельному пространству, эмульсионному каналу и задроссельному пространству при помощи выходного отверстия, запорный элемент со штоком для перекрытия вы1382983 10 22 ЯФиг.2 ходкого отверстия, блок управления с входами и тремя выходами, датчикирежимных параметров, подключенные к входам блока управления, привод запорного элемента, выполненного в ви 5 де пневматического механизма, рабочая камера которого сообщена.с задроссельным пространством при помощи канала с электромагнитным клапаном, подклю ченным к первому выходу блока управ,ления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода топли, ва и токсичности отработавших газов путем повышения точности дозированиятопливовоздушной смеси, система дополнительно снабжена шаговым электро-двигателем с приводным валом и крыш"кой с продольными направляющими,винтовой парой и проходным клапаном 2 О с отверстием, причем винтовая пара выполнена в виде резьбового наконечника и подвижной втулки, связанных между собой и с направляющей в крышке шагового электродвигателя, шток запорного элемента снабжен упором, размещенным со стороны шагового элек" тродвигателя, подключенного к второму выходу блока управления, кинематически связан с шаговым электродвигателем и снабжен двусторонним ограничителем перемещения.2. Система питания по п, 1, о тл и ч а ющ а я с я тем, что система холостого хода снабжена электромагнитным клапаном и дозирующим органом для регулирования состава горючей смеси в эмульсионном канале, причем электромагнитный клапан подключен к третьему выходу блока управления.