способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт
Классы МПК: | F02D3/04 регулирование впрыска топлива и карбюрации, например для попеременно действующих систем F02D9/02 всасывающих трубопроводов F02D41/18 путем измерения расхода воздуха на впуске |
Автор(ы): | Гирявец А.К., Муравлев В.В. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Научно- производственное предприятие ЭЛКАР" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-02-21 публикация патента:
20.08.1998 |
Изобретение относится к электронному регулированию топливоподачи в двигателях внутреннего сгорания. До начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре вычисляют цикловой расход воздуха в текущий момент времени, определяют на основании прогноза изменение положения дроссельной заслонки от этого момента до выбранного момента времени при такте впуска в текущем рабочем цикле и соответствующее изменение циклового наполнения цилиндра воздухом. Затем вычисляют величину ожидаемого циклового наполнения цилиндра воздухом и величину цикловой подачи топлива в текущем рабочем цикле, определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. Прогноз ожидаемого циклового наполнения цилиндра воздухом уточняют непосредственно после завершения такта впуска путем определения значения фактического циклового наполнения в текущем рабочем цикле и сопоставления его со значением, вычисленным на основании прогноза. Определенный таким образом поправочный коэффициент используется в последующих циклах управления с аналогичными начальными условиями для корректировки оценки циклового наполнения, используемого для вычисления подачи топлива. Заявляемый способ регулирования обеспечивает сокращение интервала времени между последним моментом получения информации о цикловом наполнении цилиндра воздухом и моментом ее использования при реализации управления подачей топлива, и, как следствие этого, повышение точности регулирования топливоподачи в двигатель. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, заключающийся в том, что до начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре сначала измеряют на выбранном угловом интервале поворота коленчатого вала величины, характеризующие расход воздуха через дроссельную заслонку, вычисляют цикловой расход воздуха в текущий момент времени G1вцi, определяют на основании прогноза изменение положения дроссельной заслонки от этого момента до выбранного момента времени при такте впуска в текущем рабочем цикле и соответствующее изменение циклового наполнения![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
Gоживцiд= G1вцi+Ki-1
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/183.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
где K - коэффициент, характеризующий ошибку упомянутого прогнозирования,
при этом при определении величины циклового наполнения цилиндра в текущем рабочем цикле используют величину Ki-1, вычисленную в предыдущем ему рабочем цикле, а величину Ki, которую вычисляют в текущем рабочем цикле, используют для определения величины ожидаемого циклового наполнения в последующем за ним цикле, причем перед определением величины Ki дополнительно определяют величину фактического циклового наполнения цилиндра воздухом в такте впуска текущего рабочего цикла Gфаквцiт и величину Ki подсчитывают по формуле
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-7t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания и касается электронного регулирования топливоподачи в двигателях внутреннего сгорания. Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, заключающийся в том, что до начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре сначала измеряют на выбранном угловом интервале поворота коленчатого вала значения часового расхода воздуха через дроссельную заслонку, вычисляют цикловой расход воздуха в текущий момент времени и цикловую подачу топлива, определяют требуемое количество топлива и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива (патент СССР N 1719686, F 02 D 41/00, опубл. 15.03.92, БИ N 10). При использовании известного способа регулирования топливоподачи, как и других известных способов регулирования, для того, чтобы минимизировать возможные динамические ошибки в реализации подачи топлива и обеспечить требуемые показатели рабочего процесса двигателя, подачу топлива в данном цилиндре завершают до начала такта впуска в нем. Подаче топлива предшествует расчет величины цикловой подачи топлива на основании информации о цикловом наполнении, величину которого также необходимо вычислить. В конечном счете, положение коленчатого вала, соответствующее реальному цикловому наполнению цилиндра, отстает от углового положения коленчатого вала, соответствующего вычисленному цикловому наполнению на 200-390o поворота коленчатого вала (п.к. в. ). Это снижает достоверность оценки циклового наполнения цилиндров воздухом и снижает точность регулирования топливоподачи. Для того, чтобы обеспечить требуемый состав смеси, необходимо осуществлять топливоподачу в соответствии с количеством воздуха, который в цилиндр двигателя еще не поступал и величину которого на момент подачи топлива можно определить только с какой-то долей вероятности. Известен способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, заключающийся в том, что до начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре сначала измеряют на выбранном угловом интервале поворота коленчатого вала величины, характеризующие расход воздуха через дроссельную заслонку, вычисляют цикловой расход воздуха в текущий момент времени G1вц определяют на основании прогноза изменение положения дроссельной заслонки от этого момента времени до выбранного момента времени при такте впуска в текущем рабочем цикле и соответствующее изменение циклового наполнения![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/183.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-2t.gif)
При использовании заявляемого способа удается существенно сократить интервал времени между последним моментом получения информации о цикловом наполнении цилиндра воздухом и моментом ее использования при реализации подачи топлива, а следовательно, повысить достоверность оценки циклового наполнения двигателя воздухом, как следствие, повысить точность регулирования топливоподачи. На фиг. 1 приведен график, поясняющий методику вычисления циклового наполнения цилиндра воздухом и регулирования топливоподачи в двигателе внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт на основе анализа изменения положения дроссельной заслонки в зависимости от угла
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-3t.gif)
Зная вероятное положение дроссельной заслонки при угловом положении коленчатого вала, соответствующем оценке реального циклового наполнения, становится возможным оценить ожидаемое цикловое наполнение как величину, равную сумме оценки величины циклового наполнения, полученной на основании непосредственного измерения расхода воздуха и величины измерения циклового наполнения, рассчитанной на основании прогноза изменения положения дроссельной заслонки:
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-4t.gif)
где
Gвцвs(
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-5t.gif)
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. До начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре двигателя на выбранном угловом интервале поворота коленчатого вала сначала с помощью датчика массового расхода воздуха измеряют часовой расход воздуха через дроссельную заслонку 7. Упомянутый угловой интервал
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117159/981.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/948.gif)
определяют ожидаемое цикловое наполнение цилиндра воздухом
Gоживцiд = G1вцi+ki-1
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117001/183.gif)
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117049/916.gif)
и по этой величине - цикловую подачу топлива Gтцi (на фиг. 1 этот момент времени соответствует точке 2) в текущем рабочем цикле. Далее определяют требуемое количество топлива Gвпрi в текущем рабочем цикле и воздействуют в соответствии с полученным результатом на орган управления подачей топлива. Требуемое количество топлива в текущем рабочем цикле Gвпрi определяют по методике, описанной в аналоге (патент РФ N 1719686). Все эти операции осуществляют до начала такта впуска текущего рабочего цикла в рассматриваемом цилиндре, а завершают подачу топлива в момент, совпадающий с началом впуска. При определении ожидаемого циклового наполнения цилиндра в текущем рабочем цикле используют величину ki-1, вычисленную в предшествующем ему рабочем цикле, а величину ki, которую вычисляют в текущем рабочем цикле, используют для определения ожидаемого циклового наполнения в последующем за ним цикле. Перед определением величины ki непосредственно после завершения такта впуска определяют реальное, фактическое цикловое наполнение цилиндра воздухом в такте впуска текущего рабочего цикла Gфаквцiт, , а поправочный коэффициент ki, характеризующий ошибку прогнозирования, подсчитывают по формуле
![способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива во впускной тракт, патент № 2117798](/images/patents/354/2117798/2117798-6t.gif)
Описанный выше способ регулирования топливоподачи в двигатель внутреннего сгорания с впрыском бензина во впускной тракт реализуется с помощью устройства, показанного на фиг. 2 и 3. При работе двигателя измеряют с помощью датчика 8 значения температуры воздуха на впуске, с помощью датчика 11 положение и значение частоты коленчатого вала, с помощью датчика 13 - положение дроссельной заслонки, с помощью датчика 7 - значение часового расхода воздуха двигателем, с помощью датчика 9 - значение абсолютного давления воздуха во впускной системе двигателя, с помощью датчика 12 - значения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. Электрические сигналы с этих датчиков поступают в подсистему ввода измерительных сигналов 20 электронного блока управления 15, где эти электрические сигналы преобразуются в цифровой вид, передаются в процессор 17 и обрабатываются процессором 17 с использованием программы управления, размещенной в постоянном запоминающем устройстве 18. При необходимости промежуточные данные обработки размещаются в оперативном запоминающем устройстве 19. Полученные результирующие данные обработки передаются в подсистему вывода управляющих сигналов 21, где эти данные преобразуются из цифрового вида в электрические сигналы и поступают на исполнительное устройство, обеспечивая управление впрыском топлива форсункой 14. Использование при регулировании топливоподачи информации в виде фактического циклового наполнения Gфаквцiт , полученной непосредственно после завершения такта впуска, и поправочного коэффициента k, характеризующего ошибку в прогнозировании ожидаемого циклового наполнения цилиндра воздухом, позволяет сократить время запаздывания между последним моментом получения информации и ее реализацией при регулировании топливоподачи в двигателе и тем самым повысить точность упомянутого регулирования. Критерием достоверности заявляемого способа регулирования может служить соответствие реальных регулировок рабочего процесса требуемым. При испытаниях двигателя на моторном стенде фиксировали отклик частоты вращения коленчатого вала двигателя на резкое открытие дроссельной заслонки при оптимальном (с использованием заявляемого способа) и неоптимальном регулировании топливоподачи (фиг. 4). В случаях наличия ошибок в оценке циклового наполнения и неоптимального в связи с этим регулирования топливоподачи на записи процесса изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя наблюдались характерные "провалы", вызванные уменьшением индикаторной мощности из-за выхода состава смеси за пределы воспламенения в одном или нескольких рабочих циклах (сплошная линия). При оптимальном регулировании такие провалы не отмечались (пунктирная линия).
Класс F02D3/04 регулирование впрыска топлива и карбюрации, например для попеременно действующих систем
Класс F02D9/02 всасывающих трубопроводов
Класс F02D41/18 путем измерения расхода воздуха на впуске