Система питания для двигателя внутреннего сгорания

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБР ТЕНИЯ К ПАТЕНТУ(31) 7432501 (33) франция Г 02 М 23/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Иностранец Жан-Пьер Ривер"Режи Насьональ дез Юэин Рено и "Отомобиль Пежо."(54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к двигателестроению и, в частности, к системам питания.Известны системы питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащие впускной трубопровод, установленный на последнем карбюратор с дроссельной заслонкой, клапан подвода дополнительного воздуха, снабженный расположенным в корпусе запорным органом, входным и выходным каналами, управляющий электромагнит и подключенный к обмотке последнего электронный управляющий блок, имеющий датчики режимов работы двигателя, 15 например, оборотов, состава отработавших газов и разрежения во впускном трубопроводе 1.Однако в известных системах питания клапан подвода дополнительного 20 воздуха не может обеспечить требуемый расход как в режиме больших расходов, так и при малых расходах воздуха, в связи с чем в двигатель поступает смесь, имеющая состав, отличающийся от требуемого, и ухудшают. ся технико-экономические показатели последнего.Цель изобретения - повыаение точности состава подаваемой смеси. 3 О Поставленная цель достигается тем, что .в корпусе установлены две мембраны, первая из которых соединена с запорным органом клапана подвода дополнительного воздуха и образует с корпусом управлякщую камеру, соединенную с патрубком подвода управляющего давления, снабженным регулирующим клапаном, связанным с управлякщим электромагнитом, перегородка, имекщая проходное отверстие, регулируемое запорным органом и образующая с первой мембраной выходную камеру, соединенную с выходным каналом, подключенным к эадроссельному пространству впускного трубопровода, и со второй мембраной - перед входным каналом - промежуточную камеру, и дополнительный запорный орган, регулирующий проходное сечение входного канала и связанный со второй мембраной, образующей с корпусом управляющую полость, подключенную к выходному каналу.Основной эапорный орган выполнен в виде цилиндрического золотника с равномерно распределенными продольными прорезями, а между второй мембраной и корпусом установлена пружина с усилием, направленным в сторонуЗО 40 45 50 55 60 65 открытия входного канала дополнительным запорным органом.Входной канал выполнен в виде продольных прорезей корпуса, а дополнительный запорный орган - в виде цилиндрического золотника, снабженного дополнительной мембраной, установленной в корпусе, причем дополнительная мембрана размещена в промежуточной камере и образует с перегородкой орпуса герметичную камеру. ОДополнительная мембрана образует с корпусом две полости, одна из которых сообщена с выходным каналом, а другая - с атмосферой, а регулирующий клапан установлен на патрубке подвода управляющего давления и выполнен трехканальным с двумя входными отверстиями, подключенными соответственно к выходному каналу и источнику повышенного давления, например, к атмосфере или промежуточной камере, и вы ходным отверстием, соединенным с патрубком.На патрубке установлен трехканальный распределительный канал, соединенный с выходным каналом и источни ком повышенного давления и снабженный полостью управления, соединенной с выпускным каналом при помощи магистрали, имеющей дроссель для сообщения с атмосферой, а регулирующий клапан выполнен двухходовым и расположен в магистрали между дросселем и выходным каналом.Кроме того, электронный управляющий блок снабжен вычислительным блоком, выполненным с воэможностью прекращения подачи управляющего сигнала при снижении оборотов двигателя ниже первого заданного предела и превьааении оборотов выше второго заданного предела и имеющий управляющий вход, соединенный с контактным выключателем, управляемым датчиком режима работы двигателя, преимущественно привода дроссельной заслонки.На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая система; на фиг. 2 клапан подвода дополнительного воздуха в разрезе и в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - блочная схема частисистемы с клапаном подвода дополнительного воздуха и регулирующим кла"паном патрубка подвода управляющегодавления, на фиг. 4 в . график управляющих импульсов; на фиг. 5 - изменение давления в управляющей полости клапана подвода дополнительного воздуха; на фиг, 6 - вариант выполнения клапана подвода дополнительного воздуха; на фиг, 7 - вариант выполнения блочной схемы части системы питания; на фиг. 8 - то же,второй вариант; на фиг. 9 - то же,третий вариант; на фиг. 10 - блочнаясхема электронного управляющего блока; на фиг. 11 - вариант выполненияблочной схемы электронного управляющего блока; на фиг. 12 - график изменения состава смеси во впускном трубопроводе по времени; на фиг.13 график изменения напряжения на выходе блока сравнения; на фиг. 14 график изменения длительности управляющих импульсов по времени.Система питания (фиг.1) для двигателя внутреннего сгорания 1 содержит :впускной трубопровод 2, установленный на последнем карбюратор 3 с дроссельной заслонкой 4, клапан 5 подвода дополнительного воздуха, и электронный управляющий блок 6, имеющий датчик 7 состава отработавших газов, установленный в выхлопном трубопроводе 8 двигателя 1, датчик 9 оборотов, работающий от цепи 10 зажигания и другие датчики режимов работы не показаны) . Клапан 5 подвода содержит корпус 11 (фиг,2) с входным 12 и выходным 13 каналами, основной запорный орган, выполненный в виде цилиндрическогозолотника 14, имеющего направляющую,15 и равномерно распределенные продольные прорези 16, первую перегородку 17, имеющую втулку 18 с проходным отверстием 19, первую мембрану 20, соединенную при помощи штока 21 с цилиндрическим золотником 14 и образующую с крышкой 22 корпуса 11 управляющую камеру 23, подключенную к патрубку 24 подвода управляющего давления, и с перегородкой 17 выходную камеру 25, соединенную с выходным каналом 13, и вторую мембрану 26, связанную при помощи штока 27 с дополнительным запорным органом 28, регулирующим проходное сечение входного канала 12, и образующую с крыдкой 29 корпуса 11 управляющую полость 30, подключенную при помощи трубопровода 31 к выходному каналу 13. Цилиндрический золотник 14 выполнен с буртом 32, имеющим кольцевую прокладку 33, а между перегородкой 17 и первой мембраной 20 установлена пружина 34, выполненная с начальным нулевым усилием при полном закрытии цилиндрическим золотником 14 проходного сечения проходного отверстия 19, т.е, при контактировании прокладки 33 с втулкой 18. В корпусе 11 установлена первая дополнительная перегородка 35 с отверстиями 36, образующими большое проходное сечение для воздуха, и с направляющей 37 для цилиндрического золотника 14, и вторая дополнительная перегородка 38, на которой закреплена дополнительная мембрана 39, связанная с дополнительным запорным органом 28 при помощи штока 40, Дополнительная мембрана 39 образует со второй дополнительной перегородкой 38 герметичную камеру 41. Во второй дополнительной перегородке 38 выполнены отверстия 42, имеющие большое проходное сечение. Входнойв канал 12 выполнен в вине продольныхпрорезей на корпусе 11, з дополнительный запорный орган 28 - в виде цилиндрического золотника, имеющегосквозные отверстия 43, образующиебольшое проходное сечение. Следовательно, перегородка 17 со второй мембраной 26 образует в корпусе .11 перед входным каналом 12 промежуточную камеру 44, в которой давлениевоздуха одинаково и равно Рр, ионо является промежуточным междуОдавлением во входном канале 12, примерно равным атмосферному Р, и давлением в выходном канале - Р 8 ь, Каквидно из фиг. 1 входной канал 12 подключен при помощи трубопровода 45 к 15патрубку 46, соединяющему карбюратор3 с воздушным фильтром 47, а корпус11 клапана 5 имеет отводной патрубок48. Из изображенной на фиг. 3 блочнойсхемы части системы питания видно, 20что патрубок 24 подвода управляющегодавления снабжен регулирующим клапаном 49, выполненным трехканальными сдвумя входными отверстиями 50 и 51,первый из которых подключен к атмосфере, т,е. источнику постоянногодавления, а второй - к выходному каналу 13, и выходным отверстием 52, соединенным с патрубком 24. При этомзапорный орган не показан) регулирующего клапана 49 связан с управляющим электромагнитом 53, подключеннымк выходу электронного управлякщегоблока 6 (фиг,1) . При выполнении системы питания по фиг. 3 отводной патрубок 48 клапана 5 выполнен заглушен- Зным,Система работает следующим образом.При работе двигателя всасываемыйвоздух проходит через фильтр 47 и 1 Опо патрубку 46 поступает к карбюратору 3, в котором обеспечивается подача топлива и образование топливовоздушной смеси. Последняя по впускному трубопроводу 2 направляется в 4цилиндры двигателя 1, в котором онасгорает и совершает полезную работу.Отработавшие газы от двигателя 1 отодятся по выхлопному трубопроводу 8,а состав отработавших газов контролируется датчиком 7. Когда последнийпоказывает недостаток кислорода, тоэлектронный управляющий блок 6 подает управляющие импульсы к управляющему электромагниту 53, и в управляющую камеру 23 поступает давле- Иние Р, в связи с чем клапан 5 подвода обеспечивает подачу дополнительного воздуха во впускной трубопровод2, проходящего йо трубопроводу 45в обвод карбюратора 3, в связи с дэтим поступающая в цилиндры топливовоздушная смесь объединяется. В случае избытка кислорода в отработавшихгазах электронный управляющий блокобеспечивает подачу сигналов, умень шающих подачу дополнительного воздуха. При этом подача последнего учитывается в зависимости и от другихусловий работы двигателя 1 по показаниям различных датчиков. Во входном канале 12 клапана 5 подвода давление примерно равно атмосФерному Рди снижается в промежуточной камере44 до давления Рпр, а за цилиндрическим золотником давление подводимого воздуха снижается до давлениявсасывания, равное давлению Ры,при этом Рявляется также промежууП1 точным между давлениями Р и Реь,хЗолотник 14 обеспечивает регулирование проходных сечения продольных прорезей 16 пропорционально перепадудавления Р -Рьщ, так как управляетсяпервой мембраной 20,а дополнительный запсрный орган обеспечивает регулирование давления Р таким, чтобыперепад давления Рпр -РЕь 1 Х был пропорционален выходному давлению Рь,х,так как управляется второй и дополнительной мембранами 26 и 39,Поступающие к управляющему электромагниту 53 управляющие сигналыобеспечивают при прохождении черезнего тока подачу низкого давленияР через входное отверстие 51, аВьепри отсутствии тока - подачу высокого давления Р через входное отверс- .тие 50. При этом объем Ч управляющей камеры влияет на ее время заполнения и опорожнения и зависит отминимальных проходных сечений патрубка 24 - входного отверстия 51 - 5 ипатрубка 24 - входного отверстия50 - 5, а также скорости звука придавлении Рп . Длительность управляющих сигналов Т и Тд является меньшей длительности опорожнения призаполнении управлякщей камеры 23, арасход дополнительного воздуха должен быть пропорционален расходу топливо-воздушной смеси.При этом лР .Рв зь) 13 вью - отношение удельной теплемкости пдавленииобъеме;коэффициеот размерподводаг- скоростьтеля. ри постоянно и постоянном нты, зависяща клапана ния двига 1 77- -и вЭеж ф 4Так как имеется дополнительный запорный орган 28, то время Т, зависит практически только от скорости вращения двигателя М, при этом для упрощения электронного блока управ" ления выбирают отношения 5: 5 у еРя . Р , и таким сбразом обеспечивают время Т = Т; (фиг.4) . При та,ких импульсах давление в управляющейполости 23 будет изменяться согласнографику, показанному на фиг. 5, приэтом горизонтальной пунктирной линией 54 показано требуемое давлениеРлинией 55 - Ре(,ц, и сплошной линией56 - реальное давление Р при конструктивном выполнении, описанномвыше.В изображенном на фиг. 6 вариантевыполнения клапана 5 привода дополнительного воздуха корпус 11 в местерасположения цилиндрического золотника 14 и последний выполнены также,как по фиг. 2 (одинаковые элементы 15показаны теми же позициями), а дополнительный запорный орган 28 такжесвязан при помощи штока 57 со второй мембраной 26, образующей в корпусе 11 с перегородкой 17 промежуточ Оную камеру 44. Корпус 11 имеет трубчатый элемент 58, в .котором установлена дополнительная перегородка 59,образующая со второй мембраной 26управляющую полость 30, которая припомощи трубопровода 60 подключена квыходному каналу 13. Между перегородкой 59 и второй мембраной 26 установлена пружина 61 с усииием, направленным в сторону открытия входного канала 12 дополнительным запорным органом 28. Пружина 61 должна иметьпримерно постоянное усилие, равноесиле, создаваемой атмосферным давлением на вторую мембрану 26. Шток 57проходит и может свободно скользитьотносительно перегородки 59 и связанс закрепленной на трубчатом элементе 58 третьей мембраной 62, котораяобразует с ним и с перегородкой 59первую полость 63, соединенную через 10отверстия 64 в элементе 58 с атмосферой.На трубчатом элементе 58 установлена крышка 65, которая образует стретьей мембраной 62 вторую полость. 66, соединенную при помощи патрубка67 и трубопровода 60 с выходным каналом 13,При работе клапана 5 подвода,выполненным согласно фиг. 4, дополнительный запорный орган 28 обеспечива- .ет постоянное отношение Рр -Рь, кР причем это отношение зависйтот отношения площади второй мембраны26 к площади третьей мембраны 62.В системе пИтания (фиг.7) входное 55отверстие 50 регулирующего клапана49 соединено не с атмосферой (какпо фиг. 3), а через трубопровод 68с патрубком 48 клапана 5 подвода.Такое выполнение системы во время щее работы обеспечивает изменениедавления Р в управля(ощей камере23 согласно линии 56 графика (фиг.5) .В системе испытания фиг. 8 напатрубке 24 подвода управляющего 65 давления установлен трехканальныйраспределительный клапан 69, выходное отверстие 70 которого соединено с управляющей камерой 23 клапана 5 подвода, а входные отверстия71 и 72 подключены соответственнок атмосфере и к выходному каналу 13.Клапан 69 снабжен полостью управления (не показана), соединенной свыпускным каналом 13 при помощимагистрали 73, имеющей дроссель 74для сообщения с атмосферой. В магистрали 73 установлен регулирующийклапан 75, выполненный двухходовым и связанный с управляющим электромагнитом 53. При этом регулирующий клапан 25 расположен в магистрали 73 между дросселем 74 и выходнымканалом 13.При таком выполнении системырегулирующий клапан 75 изменяет давление в управляющей камере 23 ненепосредственно, а через трехканальный распределительный клапан 69.При этом отсутствии тока в управляющем электромагните 53 регулирующийклапан 75 закрыт, в связи с чем вполости управления клапана 69 давленис возрастает до атмосферного Ри таким образом достигается соединение управляющей полости 23 с атмосферой через входное отверстие 71 ивыходное отверстие 70 и патрубок 24,В системе питания(фиг. 9) входноеотверстие 71 трехканального распределительного клапана 69 соединено нес атмосферой (как по фиг. 8), а через трубопровод 76 с патрубком 48клапана 5 подвода. Такое выполнениесистемы во время ее работы обеспечивает изменение давления Рр в управляющей камере 23 согласно линии 56графика (фиг, 5),Электронный управляющий блок 69 иг, 10) имеет преобразователь 77,обеспечивающий определение скоростивращения двигателя в зависимости отчастоты импульсов от датчика 9 иимеющий генератор импульсов (цифровой или аналоговый), выдающий управляющие сигналы с требуемой частотойи формой (симметричной или асимметричной) . Эти управляющие сигналы усиливаются усилителем 78 и подаютсяк управляющему электромагниту 53.На фиг. 11 изображен вариант выполнения электронного управлякщегоблока 6, который имеет блок 79 сравнения, прижимающий сигнал от датчика7 состава отработавших газов, выход80 которого подключен. к интегратору81 с выходом, подключенным к преобразователю 77, электронный тахометр 82,и вычислительный блок 83, входы которого подключены к выходам преобразователя 77 и тахометра 82, а выход - соединен с усилителем 78,Как видно из графика (фиг,13),где показана кривая изменения состава подаваемой в двигатель смеси повремени, гориэонтальная ось соответствует идеальному составу смеси, алиния 84 - реальный состав смеси ;если смесь будет богаче идеальной,то датчик состава отработавших газовпокажет недостаток кислорода.Как видно из графика (Фиг.14) навыходе блока 79 сравнения появляетсянапряжение, показанное линией 85,когда смесь беднее идеальной, Токпоступает к интегратору 81, имеющему заданную постоянную времени, иот последнего подается переменныйсигнал к Преобразователю 77,Как видно иэ графика (фиг.15)преобразователь обеспечивает медленное увеличение времени Т, показанное линией 86, в те периоды, когдатока на выходе 80 нет, т.е. в периоды обогащения смеси, и медленноеуменьшение времени, когда имеется 20напряжение на выходе 80 блока 79сравнения. При этом вычислительныйблок 83 обеспечивает прекращение подачи управляющего сигнала от.преобразователя 77 к усииителю 78 при снижении оборотов двигателя ниже первогозаданного предела (например, ниже1300 об/мин - т.е. малых оборотов двидвигателя) и превышении оборотов выше второго заданного предела (например, 5000 об/мин), когда подачадополнительного воздуха не требуется.Кроме того, вычислительный блок 83может иметь дополнительный управляющий вход (не показан), соединенный сконтактным выключателем, связаннымс приводом (не показаны) дроссельной.заслонки 4 карбюратора 3, чтобыпрекратить работу клапана 5 при замедлении двигателя.Таким образом, предлагаемое выполнение системы обеспечивает повышение точности состава подаваемой вдвигатель смеси.45Формула изобретения1. Система питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной трубопровод, установленный на последнем карбюратор с дроссельной заслонкой, клапан подвода дополнительного воздуха, снабженный распо,ложенным в корпусе запорным органом, входным и выходным каналами, управляющий электромагнит и подключенный к обмотке последнего электронныйуправляющий блок, имеющий датчики режимов работы двигателя, например, оборотов, состава отработавших газов и разрежения во впускном трубопрово- Щ де, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности состава подаваемой смеси, в корпусе установлены две мембраны, первая из которых соединена с запорным органом клапана 65 подвода дополнительного воздуха и образует с корпусом управляющую камеру, соединенную с патрубком подвода управляющего давления, сиабженным регулирующим клапаном, связанным с управляющим электромагнитом, перегородка, имеющая проходное отверстие, регулируемое запорным органом и образующая с первой мембраной выходную камеру, соединенную с выходным каналом, подключенным к задроссельному пространству впускного трубопровода, и со второй мембраной - перед входным каналом - промежуточную камеру, и дополнительный запорный орган, регулирующий проходное сечение входного канала и связанный со второй мембраной, образующей с корпусом. управляющую полость,подключенную к выходному каналу.2. Система по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что основной эапорный орган выполнен в виде цилиндрического золотника с равномерно распределенными продольными прорезями.3. Система по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что между второй мембраной и корпусом установлена пружина с усилием, направленныи в сторону открытия канала дополнительным запорным органом.4. Система по пп. 1, 2 и 3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что входной канал выполнен в виде продольных прорезей корпуса, а дополнительный запорный орган - в виде цилиндрического золотника, снабженного дополнительной мембраной, установленной в корпусе.5. Система по пп. 1, 2 и 4, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дополни- тельная мембрана размещена в промежуточной камере и образует с.перегородкой корпуса герметичную камеру.6. Система по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дополнительная мембрана образует с корпусом две полости, одна из которых сообщена с выходным каналом, а другая - с атмосферой.7. Система по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что регулирующий клапан установлен на патрубке подвода управляющего давления и выполнен трехканальным с двумя входными отверстиями, подключенными соответственно к выходному каналу и источнику повышенного давления, например, к атмосфере или промежуточной камере, и выходным отверстием, соединенным с патрубком.8. Система по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что на патрубке установлен трехканальный распре делительный клапан, соединенный с выходным каналом и источником повышенного давления и снабженный полостью управления, соединенной с выпускным каналом при помощи маги 11128695681 О страли, имеющей дроссель для сообщения с атмосферой, а регулирующий клапан выполнен двухходовым и расположен в магистрали между дросселем и выходным каналом,9. Система по пп. 1-8, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что электронный управляющий блок снабжен вычислительным блоком, выполненным с возмож-. ностью прекращении подачи управляющего сигнала при снабжении оборотов двигателя ниже первого заданного предела и превышении оборотов вышевторого заданного предела и имеющийуправляющий вход, соединенный с контактным выключателем, управляемымдатчиком режима работы двигателя,преимущественно привода дроссельнойзаслонки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка ФРГ Р 2318793,кл. 46 Ь 5/00, опублик. 1973.869568 Фиг. 71 4 Риг. Я 3 иг. 13 Тс иг,оставитель Л.Синайехред А.савка Коррек Шароши актор П.Макарев 1/88 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретены 035, Москва, Ж, РауюЗака 84 Подп о комитета СССР и открытий ская на 0., д. 4/5но ил ПП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,