RU2049247C1

RU2049247C1 - Method and device for automatic control of internal combustion engine carburetor

Info

Publication number: RU2049247C1
Application number: RU92001591A
Authority: RU
Inventors: В.А. Соколов
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: actuating micro-drives rotate in response to computer commands. The micro-drives are coupled with control units of the engine. The control is performed until the maximum power and minimum flow rate and toxicity of exhaust are reached. The device is made up as computer, pickups of engine operating parameters connected with the computer, and actuating mechanisms. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технике обслуживания и регулировки карбюраторных двигателей автомобилей. The invention relates to techniques for servicing and adjusting carburetor engine vehicles.

Известные способы регулировки карбюраторных двигателей автомобилей для получения технических характеристик, максимально соответствующих паспортным данным, на станциях технического обслуживания производят в соответствии со специальными инструкциями, причем основные регулировочные операции: повороты прерывателя-распределителя зажигания и вращение регулировочных винтов карбюратора, осуществляются вручную и, кроме того, при ненагруженном двигателе [1. 2]
Наиболее близким к предлагаемому является способ регулировки, в котором часть регулировочных операций, а именно вращение регулировочных винтов карбюратора, выполняется автоматическим устройством, содержащим вычислитель, датчик оборотов двигателя, датчик вредных выбросов в выхлопных газах, подключенные к входам вычислителя через согласующие устройства, и исполнительные микроприводы, подключенные к выходам вычислителя через устройства сопряжения и осуществляющие по командам от вычислителя вращение регулировочных винтов в карбюраторе двигателя с целью автоматического уменьшения содержания вредных выбросов в выхлопных газах [3]
Однако в известном способе осуществляется только автоматическая регулировка на норму вредных выбросов и только в режиме холостого хода, т. е. при ненагруженном двигателе.Known methods for adjusting the carburetor engines of automobiles to obtain technical specifications that correspond to the passport data as much as possible are performed at technical service stations in accordance with special instructions, the main adjusting operations being the following: turns of the ignition interrupter-distributor and rotation of the carburetor adjusting screws are carried out manually and, in addition, with an unloaded engine [1. 2]
Closest to the proposed is a control method in which part of the adjusting operations, namely the rotation of the carburetor adjusting screws, is performed by an automatic device containing a calculator, an engine speed sensor, an exhaust emission sensor connected to the inputs of the calculator through matching devices, and actuating micro drives connected to the outputs of the calculator through the interface and performing the rotation of the adjusting screws in the carbureto by commands from the calculator engine re in order to automatically reduce the amount of harmful emissions in exhaust gases [3]
However, in the known method, only automatic adjustment to the norm of harmful emissions is carried out and only in idle mode, i.e., when the engine is unloaded.

В предлагаемом способе осуществляется автоматическая регулировка двигателей на норму вредных выбросов, максимум средней мощности при минимуме расхода топлива с учетом основных составляющих сопротивления движению. In the proposed method, the engines are automatically adjusted to the norm of harmful emissions, maximum average power with minimum fuel consumption, taking into account the main components of resistance to movement.

Сущность способа автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей состоит в том, что регулировка производится по дополнительному критерию: максимум отношения развиваемой двигателем средней мощности к расходу топлива, который не применяется в известном способе регулировки. Кроме того, регулировка осуществляется при имитации движения автомобиля на свободно вращающихся беговых роликах, позволяющих воспроизвести сопротивление движению автомобиля, на преодоление которого идет б

льшая часть расхода топлива, а именно: инерционность и трение двигателя, трансмиссии, колес, трение качения по полотну поверхности дороги, внутреннее трение в колесах (от деформации).The essence of the method of automatic adjustment of carburetor engines of cars is that the adjustment is made according to an additional criterion: the maximum ratio of the average power developed by the engine to fuel consumption, which is not used in the known adjustment method. In addition, the adjustment is carried out by simulating the movement of the car on freely rotating running rollers, allowing to reproduce the resistance to the movement of the car, which is overcome by

most of the fuel consumption, namely: inertia and friction of the engine, transmission, wheels, rolling friction on the road surface, internal friction in the wheels (from deformation).

При такой имитации из всех составляющих сопротивления движению автомобиля не учитываются его инерционность и аэродинамическое сопротивление. Однако при практической езде в общем расходе топлива их доля составляет меньше 25% т. е. предлагаемый способ распространяется на регулировку большей части расхода топлива. Кроме того, если производить имитацию движения и регулировку до скорости 50-60 км/ч то доля "неучета" аэродинамического сопротивления еще более уменьшается [4]
Сама регулировка включает повороты с помощью микроприводов корпуса прерывателя-распределителя зажигания и вращение регулировочных винтов карбюратора. Управляющие команды на микроприводы поступают с выхода вычислителя. По этим командам производится поиск таких положений прерывателя-распределителя и регулировочных винтов, при которых двигатель при одинаковых нажатиях на педаль акселератора осуществляет наиболее быстрый набор оборотов, что при одном и том же моменте сопротивления качению по беговым роликам соответствует его наибольшей мощности, при этом должны быть обеспечены минимально возможный расход топлива и норма вредных выбросов в отработавших газах.With such a simulation of all components of the resistance to movement of the car, its inertia and aerodynamic drag are not taken into account. However, with practical driving in the total fuel consumption, their share is less than 25%, i.e., the proposed method extends to the adjustment of most of the fuel consumption. In addition, if you simulate movement and adjust to a speed of 50-60 km / h, then the proportion of "ignoring" aerodynamic drag is even more reduced [4]
The adjustment itself includes turns with the help of microdrive of the case of the interrupter-distributor of ignition and the rotation of the carburetor adjusting screws. The control commands to the micro drives come from the output of the calculator. These commands search for the positions of the breaker-distributor and the adjusting screws in which the engine, with the same pressure on the accelerator pedal, performs the fastest speed setting, which at the same moment of rolling resistance on the running rollers corresponds to its greatest power, while the minimum possible fuel consumption and the rate of harmful emissions in exhaust gases are ensured.

На время регулировки корпус прерывателя-распределителя и регулировочные винты карбюратора ослабляются от крепящих элементов, а после окончания регулировки вновь производится их закрепление. At the time of adjustment, the case of the breaker-distributor and the carburetor adjusting screws are loosened from the fastening elements, and after the adjustment is completed, they are secured again.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, содержащего вычислитель, датчики оборотов двигателя, расхода топлива и вредных выбросов в отработавших газах, устанавливаемые на автомобиль на время регулировки и подключаемые к вычислителю через преобразующие устройства, а также исполнительные микроприводы с рабочими органами (захватом под прерыватель-распределитель и отвертками под регулировочные винты карбюратора) и беговые ролики, на которые устанавливается автомобиль. Микроприводы крепятся на пространственных шарнирах с зажимами, что позволяет выставлять их относительно прерывателя и регулировочных винтов карбюратора при различных конструкциях двигателей. Крепление пространственных шарниров с микроприводами на двигателе осуществляется с помощью струбцины и штатива. Беговые ролики, дающие возможность имитировать движение автомобиля по полотну дороги, вращаются от ведущих колес (при установке под ведущими колесами) или от отдельного привода (при установке под ведомыми колесами). Этот привод может быть выполнен в виде соединительного карданного вала от роликов под ведущими колесами к роликам под ведомыми колесами, а также может быть автономным. Беговые ролики выполняются в виде отдельных модулей, устанавливаемых на регулировочной площадке в соответствии с базой и колеей регулируемого автомобиля. The proposed method is implemented using a device containing a computer, sensors of engine speed, fuel consumption and harmful emissions in exhaust gases, installed on the car for the time of adjustment and connected to the computer through converting devices, as well as actuating microdrives with working bodies (capture under the breaker-distributor and screwdrivers for carburetor adjustment screws) and the running rollers on which the car is mounted. Micro drives are mounted on spatial joints with clamps, which allows them to be set relative to the chopper and carburetor adjusting screws for various engine designs. The spatial hinges with micro-drives are mounted on the engine using a clamp and a tripod. The running rollers, which make it possible to simulate the movement of the car along the roadbed, rotate from the drive wheels (when installed under the drive wheels) or from a separate drive (when installed under the driven wheels). This drive can be made in the form of a connecting driveshaft from the rollers under the drive wheels to the rollers under the driven wheels, and can also be autonomous. Running rollers are made in the form of separate modules installed on the adjustment platform in accordance with the base and track of the adjustable car.

На фиг. 1 изображена схема автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей; на фиг. 2 исполнительный микропривод с рабочим органом захватом под прерыватель-распределитель; на фиг. 3 исполнительный микропривод с рабочим органом-отверткой; на фиг. 4 струбцина для установки и фиксирования исполнительных микроприводов регулировочных винтов карбюратора на корпусе воздушного фильтра двигателя; на фиг. 5 штатив для установки микропривода прерывателя-распределителя; на фиг. 6 универсальный модуль беговых роликов; на фиг. 7 и 8 блок-схема алгоритма работы вычислителя. In FIG. 1 shows a diagram of automatic adjustment of carburetor engines of cars; in FIG. 2 executive micro drive with a working body capture under the breaker-distributor; in FIG. 3 executive microdrive with a working body-screwdriver; in FIG. 4 clamp for installing and fixing the actuating microdrives of carburetor adjusting screws on the engine air filter housing; in FIG. 5 tripod for installing a microdrive of a breaker-distributor; in FIG. 6 universal module of running rollers; in FIG. 7 and 8 is a block diagram of the algorithm of the calculator.

Способ автоматической регулировки включает следующие основные режимы:
режим подготовки, а именно въезд автомобиля на беговые ролики, установку датчиков и исполнительных микроприводов;
режим непосредственной регулировки двигателя, реализуемый автоматически в процессе имитации езды, по критерию: максимум отношения средней мощности к расходу топлива, вычисленного как отношение приращения числа оборотов двигателя за определенный отрезок времени к расходу топлива за это же время при различных положениях педали акселератора;
режим регулировки на норму вредных выбросов на холостом ходу работы двигателя;
проверочное чередование режимов регулировки на максимум отношения мощности к расходу топлива с регулировкой на норму вредных выбросов на холостом ходу.The automatic adjustment method includes the following main modes:
preparation mode, namely the car’s entry on the running rollers, the installation of sensors and actuating micro drives;
direct engine control mode, which is implemented automatically in the process of driving simulation, according to the criterion: maximum ratio of average power to fuel consumption, calculated as the ratio of the increment of the engine speed for a certain period of time to fuel consumption for the same time at different positions of the accelerator pedal;
mode of adjustment to the norm of harmful emissions at idle engine operation;
test alternation of adjustment modes to the maximum ratio of power to fuel consumption with adjustment to the norm of harmful emissions at idle.

Автоматическое устройство, реализующее способ регулировки, включает вычислитель 1, к входам которого через согласующие преобразователи 2 подключены выход датчика 3 оборотов двигателя, выход датчика 4 расхода топлива и выход датчика 5 вредных выбросов в выхлопных газах, которые устанавливаются на автомобиль на время регулировки. An automatic device that implements the adjustment method includes a calculator 1, to the inputs of which through the matching converters 2 are connected the output of the sensor 3 of the engine speed, the output of the sensor 4 of the fuel consumption and the output of the sensor 5 of harmful emissions in exhaust gases, which are installed on the car for the time of adjustment.

К выходам вычислителя 1 через устройства 6 сопряжения подключены микроприводы 7 и 8, установленные на пространственных шарнирах 9 с фиксирующими зажимами 10. Выходные валы микроприводов имеют на концах рабочие органы: захват 11 под прерыватель-распределитель 12 и отвертки 13 под регулировочные винты 14 карбюратора 15. С выходными валами микроприводов 7 и 8 соединены датчики 16 положения рабочих органов, подключенные через преобразователи 17 к вычислителю 1. To the outputs of the calculator 1 through the coupling device 6 are connected micro drives 7 and 8 mounted on spatial joints 9 with fixing clips 10. The output shafts of the micro drives have working bodies at their ends: a gripper 11 for a breaker-distributor 12 and screwdrivers 13 for adjusting screws 14 of the carburetor 15. Sensors 16 of the position of the working bodies connected through the converters 17 to the calculator 1 are connected to the output shafts of the micro drives 7 and 8.

Пространственные шарниры 9 размещены на струбцине 18, которая крепится, например, на корпусе воздушного фильтра 19, и на штативе 20. Spatial hinges 9 are placed on a clamp 18, which is mounted, for example, on the housing of the air filter 19, and on a tripod 20.

Автомобиль установлен на беговые ролики 21, выполненные в виде четырех отдельных одинаковых универсальных модулей, размещаемых на регулировочной площадке в соответствии с базой и колеей регулируемого автомобиля. The car is mounted on the running rollers 21, made in the form of four separate identical universal modules placed on the adjusting platform in accordance with the base and track of the adjustable car.

Каждый модуль беговых роликов состоит из рамы 22, в которой в подшипниках свободно установлены цилиндры-ролики 21. Имеются площадки 23 въезда и упор 24 для предотвращения случайного соскальзывания с роликов. Площадки въезда и упоры могут быть выполнены складными. Each module of the running rollers consists of a frame 22, in which the cylinders-rollers 21 are freely mounted in the bearings. There are entry platforms 23 and an emphasis 24 to prevent accidental slipping from the rollers. Entry areas and stops can be made folding.

Беговые ролики, устанавливаемые под ведущими и ведомыми колесами, объединены через зубчатые пары 25, 26 и карданные валы 27 с изменяемой благодаря шлицевым парам 28 длиной. The running rollers installed under the driving and driven wheels are combined through gear pairs 25, 26 and cardan shafts 27 with a variable length thanks to splined pairs 28.

Работа устройства автоматической регулировки карбюраторных двигателей автомобилей заключается в следующем. The operation of the device for automatic adjustment of carburetor engines of vehicles is as follows.

Предварительно выполняются подготовительные операции, включающие въезд автомобиля на беговые ролики и установку датчиков и исполнительных микроприводов на автомобиль. Далее после выполнения подготовительных операций имитируется езда и движение на высшей передаче. При движении осуществляется периодическое нажатие на педаль акселератора, чтобы двигатель работал в переменном режиме чисел оборотов. При вращении ведущих колес автомобиля приводятся во вращение беговые ролики 21 (фиг. 1 и 6), на которые автомобиль опирается ведущими колесами, а через зубчатые пары 25, 26 и карданные валы 27 начинают вращаться беговые ролики под ведомыми колесами. Preparatory operations are preliminarily carried out, including the vehicle entering the running rollers and installing sensors and micro-actuators for the vehicle. Further, after the preparatory operations are completed, driving and movement in high gear are simulated. When driving, periodically press the accelerator pedal so that the engine runs in alternating speed mode. When the driving wheels of the car are rotated, the running rollers 21 are rotated (FIGS. 1 and 6), on which the car is supported by the driving wheels, and the running rollers under the driven wheels begin to rotate through the gear pairs 25, 26 and the cardan shafts 27.

В процессе имитации езды вычислитель 1 реализует алгоритм, блок-схема которого приведена на фиг. 7 и 8. In the process of driving simulation, the calculator 1 implements an algorithm, a block diagram of which is shown in FIG. 7 and 8.

Исходная информация для работы вычислителя поступает через согласующие преобразователи 2 от датчиков 3, 4 и 5 оборотов двигателя, расхода топлива, вредных выбросов и датчиков 16 положения рабочих органов: захвата 11 прерывателя-распределителя 12 и отверток 13 регулировочных винтов 14 карбюратора 15 (фиг. 2 и 3). Вычислитель 1 программно производит посылку через устройства 6 сопряжения на микропривод 7 прерывателя-распределителя 12 сигналы для перестановки его дискретно в различные положения в пределах угла его перемещения с угловой дискретностью, например α 0,5 деления шкалы. Initial information for the operation of the calculator comes through matching converters 2 from sensors 3, 4 and 5 of the engine speed, fuel consumption, harmful emissions and sensors 16 of the position of the working bodies: capture 11 breaker-distributor 12 and screwdrivers 13 adjusting screws 14 of the carburetor 15 (Fig. 2 and 3). The calculator 1 programmatically sends signals through the coupler 6 to the microdrive 7 of the distributor-distributor 12 to move it discretely to various positions within the angle of its movement with angular resolution, for example, α 0.5 scale division.

Для каждого положения прерывателя с временной дискретностью, например Т 0,25 с, вычисляется изменение числа оборотов двигателя. Выбираются только значения со знаком "+", что соответствует увеличению оборотов при нажатии на педаль акселератора. For each position of the breaker with time resolution, for example T 0.25 s, the change in the engine speed is calculated. Only values with a “+” sign are selected, which corresponds to an increase in speed when you press the accelerator pedal.

Затем вычисляется расход топлива за этот же отрезок времени и отношение
A Δn/ΔQ где Δn приращение оборотов двигателя за время Т;
ΔQ расход топлива за время Т,
что при конкретно существующем сопротивлении качению на беговых роликах эквивалентно отношению
В P/ΔQ где Р мощность, развиваемая двигателем на отрезке времени Т.Then the fuel consumption for the same period of time and the ratio are calculated
A Δn / ΔQ where Δn is the increment of engine speed during time T;
ΔQ fuel consumption over time T,
that with the specifically existing rolling resistance on the running rollers is equivalent to the ratio
In P / ΔQ where P is the power developed by the engine over time T.

Вычислитель 1 выбирает положение прерывателя-распределителя 12, соответствующее максимуму вычисленного отношения, и выдает сигнал на микропривод 7 для установки прерывателя-распределителя 12 в это положение. The calculator 1 selects the position of the fuse-distributor 12, corresponding to the maximum of the calculated ratio, and provides a signal to the micro drive 7 to install the fuse-distributor 12 in this position.

Затем двигатель автомобиля переводится в режим работы на холостом ходу. Вычислитель 1 программно производит посылку на исполнительные микроприводы 8 регулировочных винтов 14 карбюратора 15 сигналов для перестановки их с угловой дискретностью, например 1/16 оборота (22,5^о), в пределах их диапазонов.Then the car engine is put into idle mode. The calculator 1 software sends to the actuating micro drives 8 adjusting screws 14 of the carburetor 15 signals to rearrange them with angular resolution, for example, 1/16 of a revolution (22.5 ^about ), within their ranges.

винт "качества": 5 оборотов от полностью ввернутого положения;
винт "количества": ±5 оборотов относительно первоначального положения, соответствующего устойчивым оборотам холостого хода.screw "quality": 5 turns from a fully screwed position;
screw "quantity": ± 5 revolutions relative to the initial position corresponding to a stable idle speed.

В каждом положении в память вычислителя 1 вносятся значения чисел оборотов двигателя и содержания вредных выбросов в выхлопных газах. Вычислитель 1 выбирает положение, соответствующее минимуму вредных выбросов при устойчивых оборотах холостого хода, взятых, например, из паспортных данных на двигатель, и выдает сигнал на микроприводы 8 для установки регулировочных винтов 14 карбюратора 15 в это положение. In each position, the values of the engine speed and the content of harmful emissions in the exhaust gases are entered into the memory of the calculator 1. The calculator 1 selects the position corresponding to the minimum of harmful emissions at stable idle speed, taken, for example, from the passport data on the engine, and gives a signal to the microproducts 8 for installing the adjusting screws 14 of the carburetor 15 in this position.

После регулировки в режиме холостого хода повторно производятся имитация езды и программная перестановка прерывателя-распределителя 12 в окрестности первоначально найденного положения, но с уменьшенной угловой дискретностью, например, α 0,25 деления шкалы. После определения уточненного положения, в котором отношение приращения числа оборотов к расходу топлива имеет максимальное значение, выдается команда на перестановку прерывателя-распределителя 12 в это уточненное положение. Затем повторяется процесс регулировки на холостом ходу. After adjustment in idle mode, the driving simulation and program permutation of the distributor interrupter 12 are repeated in the vicinity of the initially found position, but with reduced angular discreteness, for example, α 0.25 scale divisions. After determining the specified position, in which the ratio of the increment of the number of revolutions to the fuel consumption has a maximum value, a command is issued to move the interrupter-distributor 12 to this specified position. Then, the idle adjustment process is repeated.

Чередование регулировок с пошаговым уменьшением угловой дискретности перестановки прерывателя-распределителя α0,25; 0,125. деления шкалы производится до тех пор, пока разница вычисляемых значений А(А₁, А₂) не станет меньше заранее выбранной величины, например 10% от первоначального значения.Alternation of adjustments with a step-by-step reduction in angular discreteness of permutation of the interrupter-distributor α0.25; 0.125. dividing the scale is carried out until the difference in the calculated values of A (A ₁ , A ₂ ) becomes less than a pre-selected value, for example 10% of the initial value.

После окончания регулировки производится закрепление прерывателя-распределителя 12 и регулировочных винтов 14. After the adjustment is completed, the interrupter-distributor 12 and the adjusting screws 14 are fixed.

Таким образом, после проведения перечисленных действий прерыватель-распределитель зажигания оказывается выставленным в положение, соответствующее максимуму отношения средней мощности, развиваемой двигателем, к расходу топлива, а регулировочные винты карбюратора в положениях, соответствующих минимуму содержания вредных выбросов в выхлопных газах при устойчивых оборотах холостого хода. Thus, after carrying out the above actions, the ignition interrupter-distributor is set to the position corresponding to the maximum ratio of the average power developed by the engine to fuel consumption, and the carburetor adjusting screws in the positions corresponding to the minimum content of harmful emissions in exhaust gases at stable idle speed.

Claims

1. The method of automatic adjustment of carburetor engines of cars, which consists in the fact that the rotation of the carburetor adjusting screws is carried out automatically with the help of actuating microdrives on instructions from the calculator in accordance with the signals from the engine speed sensors and harmful emissions in exhaust gases until the emission standards are achieved with stable operation the engine on an idle shaft, characterized in that the adjustment is carried out according to the criterion of the maximum ratio of the average power developed by the engine, fuel consumption at the rate of harmful emissions when simulating the movement of a car on running rollers.

2. A device for automatically adjusting carburetor engines of automobiles, comprising a calculator, removable sensors for engine speed and harmful emissions in exhaust gases, connected to the inputs of the calculator through matching converters, and actuating micro-drives of the carburetor adjusting screws, connected to the outputs of the calculator through an interface device, characterized in that running rollers, a fuel consumption sensor connected to the input of the calculator through a matching converter are introduced into it, and also a micro drive of the ignition interrupter-distributor, connected to the output of the calculator through an interface and having a working gripper on the output shaft under the housing from the interrupter-distributor, while the actuating microdrives are mounted on spatial joints with clamps that are mounted on the engine, and the running rollers are made in the form of four separate modules located on the adjustment platform, in accordance with the base and track of a car with an adjustable engine and represent frames with freely installed Cylinders-rollers sealed in bearings, on which the car is supported by its wheels, with entry platforms and stops to prevent accidental slipping, while the rollers of the driving and driven wheels are combined through removable cardan shafts that are adjustable in length.