SU1190074A1

SU1190074A1 - Method of internal combustion engine regulation and device for accomplishment of same

Info

Publication number: SU1190074A1
Application number: SU833539722A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Бородастов
Original assignee: Ставропольский политехнический институт
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1985-11-07

Abstract

1. Способ регулировани двигател внутреннего сгорани путем чередовани отключений и включений подачи топлива в цилиндры, отличающийс тем, что, с целью упрощени , расширени области применени и повышени эффективности, задают частоту враш,ени вала и соответствующее ей эталонное значение средней угловой скорости вала на контрольном участке рабочих циклов, имеюшем неизменную угловую продолжительность на такте сжати , измер ют текущее значение угловой скорости, определ ют знак разности между эталонным и текущим значени ми указанной скорости в каждом рабочем цикле и по полученному знаку формируют сигнал на устранение этой разности, дл чего осуществ.т ют соответствующее отключение или включение подачи топлива на последующем участке рабочего цикла.1. The method of regulating the internal combustion engine by alternating shut-offs and fuel supply to cylinders, characterized in that, in order to simplify, expand the scope and increase efficiency, set the frequency of the shaft shaft and the corresponding reference value of the average angular velocity of the shaft on the control the section of work cycles having a constant angular duration at the compression stroke, measures the current value of the angular velocity, determines the sign of the difference between the reference and current values of At each operating cycle and at the received sign, a signal is generated to eliminate this difference, for which the corresponding shutdown or activation of the fuel supply is carried out at the subsequent part of the operating cycle.

Description

2.Способ no п. 1 отличающийс тем, что угловую продолжительность контрольного участка рабочих циклов задают в пределах двух тактов.2. A method according to claim 1, characterized in that the angular duration of the control portion of the duty cycles is set within two cycles.

3.Устройство регулировани двигател внутреннего сгорани , содержащее форсунку , установленную в цилиндре и св занную с топливным насосом через запорный орган, электромагнит привода запорного органа, соединенный с источником тока.3. An internal combustion engine control device containing a nozzle installed in the cylinder and connected to the fuel pump through a shut-off member, a shut-off drive electromagnet connected to the current source.

и прерыватель тока электромагнита, кинематически св занный с валом двигател , отличающеес тем, что, с целью расширени области применени и повышени эффективности , электромагнит снабжен по меньшей мере двум катушками, кажда из которых включена в цепь источника тока через прерыватель, причем одна из катушек снабжена задатчиком режима работы, выполненным в виде реостата и снабженным органом управлени двигателем.and an electromagnet current interrupter kinematically connected to an engine shaft, characterized in that, in order to expand the field of application and increase efficiency, the electromagnet is equipped with at least two coils, each of which is connected to the current source circuit through the interrupter, one of the coils equipped with unit operation mode, made in the form of a rheostat and equipped with a motor control unit.

1one

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к двигателестроению, и может быть использовано в устройствах дл регулировани двигателей.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine-building, and can be used in devices for controlling engines.

Цель изобретени - упрощение, расширение области применени и повышение эффективности регулировани двигател .The purpose of the invention is to simplify, expand the scope and increase the efficiency of engine control.

На чертеже приведена принципиальна схема устройства дл осуществлени регулировани двигател предлагаемым способом.The drawing is a schematic diagram of the device for carrying out engine control by the proposed method.

Устройство содержит дл каждого из цилиндров форсунку 1, св занную через нагнетательную магистраль 2 с топливным насосом 3 плунжерного типа, нерегулируемым по цикловой подаче. В нагнетательной магистрали перед каждой форсункой установлен нормально закрытый запорный орган 4 золотникового типа. Дренажной магистралью 5 он св зан с полостью низкого давлени насоса 3. Запорный орган кинематически св зан с рабочим органом 6 электромагнита 7, также индивидуального дл каждого из цилиндров.The device contains for each of the cylinders a nozzle 1 connected via a discharge line 2 to a fuel pump 3 of a plunger type unregulated by cyclic feed. In the discharge line, in front of each nozzle, there is a normally closed shut-off body of 4 spool type. The drainage line 5 is connected to the low pressure cavity of the pump 3. The stop valve is kinematically connected with the working member 6 of the electromagnet 7, also individual for each of the cylinders.

Электромагнит имеет удерживающую 8 и т говую 9 катушки. Удерживающа катушка одной из клемм соединена с источником 10 тока, св занным с электрической массой через замок 11. Друга клемма 8 св зана с индивидуальным неподвижным контактом 12, установленным на корпусе 13 прерывател . Т гова катушка 9 одной из клемм св зана с аналогичным контактом 14, а другой клеммой соединена с общим дл всех цилиндров двигател задатчиком 15 режима. Он выполнен в виде реостата , имеет рычаг 16 управлени двигателем и может быть отнесен на пульт управлени . Через задатчик режима катушка 9 каждого из электромагнитов св зана с источником 10 тока. Неподвижные контакты 12 и 14, индивидуальные дл каждого из цилиндров, размещены парами на корпусе 13 по его окружности с учетом сдвига рабочих процессов в цилиндрах. Дл двухцилиндрового двигател эти контактыThe electromagnet has a holding 8 and a t 9 coil. The holding coil of one of the terminals is connected to a current source 10 connected to the electrical mass through lock 11. Another terminal 8 is connected to an individual fixed contact 12 mounted on the chopper body 13. The coil 9 of one of the terminals is connected to a similar contact 14, and the other terminal is connected to a common mode indicator 15 for a common engine cylinder. It is made in the form of a rheostat, has an engine control lever 16 and can be assigned to a control panel. Through the mode setter, the coil 9 of each of the electromagnets is connected to the current source 10. Fixed contacts 12 and 14, individual for each of the cylinders, are placed in pairs on the housing 13 along its circumference, taking into account the shift of the working processes in the cylinders. For a two-cylinder engine, these contacts

расположены в диаметрально противоположных точках, как показано на схеме.located at diametrically opposite points, as shown in the diagram.

В корпусе 13, размещенном на торце насоса 3, установлен ротор 17 прерывател ,In the housing 13 placed on the end of the pump 3, the rotor 17 of the chopper is installed,

который в устройстве дл многоцилиндрового двигател вл етс одновременно распределителем . Ротор жестко закреплен на продолжении вала 18 топливного насоса 3, кинематически св занного с коленчатымwhich in the device for a multi-cylinder engine is simultaneously a distributor. The rotor is rigidly fixed to the continuation of the shaft 18 of the fuel pump 3, kinematically connected with the crankshaft

Q валом двигател . Через щетку 19 и корпус 13 ротор св зан с электрической массой. Подвижные контакты ротора выполнены в виде токопроводных участков 20 и 21 на контактных дорожках, покрытых диэлектриком на остальных участках. Положение иQ engine shaft. Through the brush 19 and the housing 13, the rotor is connected to the electrical mass. The moving contacts of the rotor are made in the form of conductive sections 20 and 21 on the contact tracks covered with dielectric in the remaining sections. Position and

5 прот женность токопроводных участков завис т от типа и оборотности двигател и св заны с фазами рабочего цикла так, что дуга участка 20 предшествует периоду подачи в цилиндр топлива и занимает, например, восьмую часть такта. Этот контрольный участок рабочего цикла дл дизелей соответствует четвертой четверти такта сжати , дл быстроходного двигател с впрыском бензина в такте сжати этот участок длиннее и сдвинут на конечную часть такта5, the length of the conductive sections depends on the type and engine speed and is associated with the phases of the operating cycle so that the arc of section 20 precedes the period of fuel supply to the cylinder and takes, for example, the eighth part of the cycle. This control portion of the duty cycle for diesel engines corresponds to the fourth quarter of the compression stroke, for a high-speed engine with petrol injection in the compression stroke, this section is longer and shifted to the final part of the stroke

5 впуска. Дуга участка 21 по фазе рабочего цикла перекрывает участок 20 и, дополнительно , весь период подачи топлива в цилиндр .5 inlets. The arc of section 21 in the phase of the operating cycle overlaps section 20 and, additionally, the entire period of fuel supply to the cylinder.

Работу и регулирование двигател устройство обеспечивает следующим образом.The operation and regulation of the engine device provides as follows.

0 Насос 3 осуществл ет подачу топлива к каждому из запорных органов 4 в нерегулируемом количестве в соответствии с пор дком работы цилиндров. При выключенном замке 11 электромагниты 7 посто нно обесточены и не срабатывают, а нормально закрытые запорные органы перепускают подаваемое топливо через дренажные магистрали 5 в полость низкого давлени насоса 3. Поэтому покрутка двигател при отключенном источнике 10 тока0 The pump 3 feeds fuel to each of the locking bodies 4 in an unregulated quantity in accordance with the order of operation of the cylinders. When the lock 11 is turned off, the electromagnets 7 are permanently de-energized and do not work, and the normally closed shut-off members transfer the supplied fuel through the drainage lines 5 to the low pressure cavity of the pump 3. Therefore, the engine is turned off when the current source 10 is disconnected

Q не вызывает расход топлива.Q does not cause fuel consumption.

При включенном замке 11 и конечном значении сопротивлени задатчика 15 режима , установленного рычагом 16 соответственно требуемой скорости вала двигател на регул торном режиме, импульсы тока в катушках электромагнитов 7 возникают в соответствии с пор дком работы цилиндров . В катушках 9 импульсы возникают в периоды замкнутого состо ни контактов 20, а в катушках 8 - в период замкнутого состо ни контактов 21 и при любом положении рычага 6 задатчика 15 режима. Срабатывание каждого электромагнита происходит в период одновременного включени в цепь источника тока его катушек 8 и 9, т. е. на участке.. рабочих циклов, предшествующем подаче топлива. При срабатывании электромагнита запорный орган 4 перекрывает дренажную магистраль 5 и сообщает насос с форсункой 1. Удержание запорного органа в заданном положении электромагнит обеспечивает с помощью катушки 8 на весь период подачи топлива. После окончани подачи при размыкании контактов 21 рабочий орган 6 электромагнита и запорный орган 4 возвращаютс в исходное положение.When the lock 11 is turned on and the final resistance value of the mode setpoint adjuster 15 is set by the lever 16 according to the required speed of the motor shaft in the control mode, current pulses in the coils of electromagnets 7 appear in accordance with the order of operation of the cylinders. In coils 9, impulses occur during periods of a closed state of contacts 20, and in coils 8 — during a period of closed conditions of contacts 21 and at any position of the lever 6 of the setting device 15 of the mode. The operation of each electromagnet occurs during the period of simultaneous connection of the coils 8 and 9 in the current source circuit, i.e., in the section of operating cycles preceding the fuel supply. When the electromagnet is triggered, the locking member 4 closes the drainage line 5 and informs the pump with the injector 1. The electromagnet provides the locking member in a predetermined position with the help of the coil 8 for the entire period of the fuel supply. After the end of the supply, when the contacts 21 are opened, the working body 6 of the electromagnet and the locking body 4 return to their original position.

В каждом из последующих рабочих циклов , совершающихс в любом из цилиндров двигател , срабатывание электромагнитов и подача в цилиндры топлива могут совершатьс в указанной последовательности при условии, что сила тока в катушках 9 не меньще тока срабатывани электромагнита . Ток срабатывани зависит от конструкции электромагнита и св занного с его рабочим органом 6 запорного клапана 4 и дл заданной конструкции величина посто нна . Действительна величина максимальной силы тока в катушке 9 при прочих одинаковых услови х зависит от длительности замкнутого состо ни контактов 21 и уменьшаетс с ростом частоты вращени ротора 17, св занного с валом двигател , а при неизменной частоте зависит от напр жени источника 10 тока и сопротивлени в цепи, заданного рычагом 16. Поэтому дл каждого положени рычага 16 при неизменном напр жении источника 10 тока есть ограниченна сверху предельна частота врашени вала двигател , при которой срабатывани электромагнитов еще происход т во всех циклах.In each of the subsequent work cycles performed in any of the engine cylinders, the electromagnet actuation and fuel supply to the cylinders can be performed in the specified sequence, provided that the current in the coils 9 is not less than the electromagnet actuation current. The tripping current depends on the design of the electromagnet and the shut-off valve 4 connected with its working body 6 and for a given construction the value is constant. The actual value of the maximum current in the coil 9, all other conditions being the same, depends on the duration of the closed state of contacts 21 and decreases with increasing frequency of rotation of the rotor 17 connected to the motor shaft, and at a constant frequency depends on the voltage of the current source 10 and resistance the circuit defined by the lever 16. Therefore, for each position of the lever 16 with a constant voltage of the current source 10, there is a limited upper limit frequency of the motor shaft vrasheni, at which the electromagnets are still triggered one t in all cycles.

Вследствие этого при неполных нагрузках двигатель всегда выходит на такой повышенный скоростной режим, заданный величиной сопротивлени задатчика 15 режима, при котором электромагниты работают на пределе по току срабатывани и, следовательно, отзываютс пропусками срабатывани и срабатыванием на межцикловые колебани значений средней угловой скорости вращени коленчатого вала на контрольном участке рабочих циклов, соответствующем периоду замкнутого состо ни контактов 20. В тех циклах, в которых средн углова скорость вала на указанном участке превышает эталонное значение , соответствующее току срабатывани .As a result, at incomplete loads, the engine always goes to such an increased speed mode, specified by the resistance value of the unit setpoint 15 mode, in which the electromagnets operate at the actuation current limit and, therefore, are responded to gaps in the actuation of the mean angular velocity of the crankshaft to control portion of the working cycles corresponding to the period of the closed state of the contacts 20. In those cycles in which the average angular velocity of the shaft on the MC The run area exceeds the reference value corresponding to the trigger current.

электромагниты не срабатывают, и происходит отключение подачи топлива. Если углова скорость на участке не превышает эталон или равна ему, то электромагниты срабатывают и осуществл етс подача топлива в соответствующий цилиндр. В минуту число циклов с положительной и отрицательной разностью скоростей зависит от нагрузки двигател , определ ющей разгон, а также замедление вала, например, в периоды, следующие за отключени ми подачи топлива. Увеличение нагрузки вызывает более интенсивное замедление коленчатого вала в периоды, соответствующие пропускам сгорани в цилиндрах, поэтому число отключений сокращаетс прежде, чем изменитс существенно частота вращени вала двигател . При уменьщении нагрузки торможение вала менее интенсивное и число последовательных циклов с отключени ми подачи топлива возрастает. Вследствие этого при работе двигател на регул торной характеристике регулирование осуществл етс по импульсу, обусловленному изменением нагрузки и воспринимаемому тем же чувствительным элементом - электромагнитом. При полной нагрузке и пониженной (относительно заданной ) частоте вращени вала этот импульс исчезает.electromagnets do not work, and the fuel supply is shut off. If the angular velocity at the site does not exceed or is equal to the standard, then the electromagnets are activated and the fuel is supplied to the corresponding cylinder. Per minute, the number of cycles with positive and negative velocity differences depends on the engine load, which determines acceleration, as well as the shaft deceleration, for example, during the periods following the fuel supply shutdown. Increasing the load causes a more intense deceleration of the crankshaft during periods corresponding to the combustion passes in the cylinders, so the number of shutdowns is reduced before the engine shaft speed changes significantly. When the load decreases, the shaft braking is less intensive and the number of consecutive cycles with fuel supply shut off increases. As a result, when the engine is operating on a regulatory characteristic, the regulation is carried out on a pulse caused by a change in load and perceived by the same sensitive element — an electromagnet. At full load and a lower (relative to a predetermined) shaft rotation frequency, this pulse disappears.

Такой автоматический контроль за знаком разности угловых скоростей в каждомSuch automatic control over the sign of the difference in angular velocity in each

0 из рабочих циклов всегда направлен на устранение разности между текущим и эталонным значением угловой скорости, осуществл етс с помощью электромагнитов запорных органов (исполнительных органов) и потому обеспечивает наиболее равномер5 уое чередование отключений подачи топлива или групп отключений и минимальные отключени частоты вращени вала от заданного значени . В результате получаетс регул торна характеристика, близка к астатической . Причем, качество регулировани возрастает при уменьщении разброса характеристик электромаТнитов (в многоцилиндровом двигателе) по току срабатывани и увеличении числа цилиндров и частоты вращени коленчатого вала.0 of the working cycles is always aimed at eliminating the difference between the current and the reference value of the angular velocity, carried out by means of electromagnets of the locking bodies (actuators) and therefore provides the most uniform alternation of fuel supply shutdowns or groups of outages and minimum shutdowns of the shaft rotation frequency from the specified value . As a result, a regulatory characteristic is obtained that is close to an astatic one. Moreover, the quality of regulation increases with a decrease in the variation of the characteristics of electromagnit (in a multi-cylinder engine) over the actuation current and an increase in the number of cylinders and the frequency of rotation of the crankshaft.

На полной нагрузке пропуски подачи топлива исключаютс , а при дальнейщем увеличении нагрузки частота вращени коленчатого вала снижаетс . В этом случае, соответствующем работе двигател поAt full load, fuel misses are eliminated, and with a further increase in load, the crankshaft speed decreases. In this case, the corresponding engine operation

0 внешней характеристике, все цилиндры работают без пропусков сгорани , поскольку врем замкнутого состо ни контактов 20 всегда больше минимально необходимого дл срабатывани электромагнитов и впрыска топлива. Наоборот, при разгрузке двигател он разгон етс и автоматически переходит на регул торную характеристику при достижении частоты вращени , заданной ранее положением рычага 16. Таким0 external characteristic, all cylinders operate without combustion gaps, since the time of the closed state of contacts 20 is always longer than the minimum required for the operation of electromagnets and fuel injection. On the contrary, when the engine is unloaded, it accelerates and automatically switches to the control characteristic when the rotational speed is reached, previously set by the position of the lever 16. Thus

Claims

1. The method of regulating the internal combustion engine by alternating shutdowns and turns on the fuel supply to the cylinders, characterized in that, in order to simplify, expand the scope and improve efficiency, set the shaft speed and the corresponding reference value of the average angular velocity of the shaft at the control section of workers cycles having a constant angular duration on the compression stroke, measure the current value of the angular velocity, determine the sign of the difference between the reference and current values of the specified the speed in each working cycle and the received sign form a signal to eliminate this difference, for which they carry out the corresponding shutdown or inclusion of fuel supply in the subsequent section of the working cycle.

2. The method according to π. 1 'characterized in that the angular duration of the control section of the operating cycles is set within two cycles.

3. The control device of the internal combustion engine, comprising a nozzle mounted in the cylinder and connected to the fuel pump through a shut-off element, a shut-off drive electromagnet connected to a current source, and an electromagnet current chopper kinematically connected to the engine shaft, characterized in that, with In order to expand the scope and increase efficiency, the electromagnet is equipped with at least two coils, each of which is connected to the current source circuit through a chopper, one of the coils being The engine is equipped with an operating mode adjuster made in the form of a rheostat and equipped with an engine control element.