Система автоматического управления карбюраторным двигателем в режиме холостого хода

Система автоматического управления карбюраторным двигателем в режиме холостого хода

Реферат

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с карбюраторами, оснащенными электропневматическими (или электромагнитными) клапанами системы холостого хода.

Известна система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /1/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, электромагнитный клапан для отключения подачи топливовоздушной смеси через каналы системы холостого хода карбюратора и цепь управления электромагнитным клапаном, включающую блок управления, распределитель, блок отключения компрессии, блок отключения подачи топлива, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС, датчик положения дроссельной заслонки карбюратора и педаль акселератора.

Система обеспечивает снижение эксплуатационного расхода топлива за счет отключения подачи в принудительном режиме холостого хода (при накате, переключении передач и др.) при перекрытии канала системы холостого хода карбюратора электромагнитным клапаном.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Известна система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /2/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, два электромагнитных клапана для ограничения величины разряжения во впускном трубопроводе и цепь управления электромагнитными клапанами, включающую электронный блок, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС, датчик положения дроссельной заслонки карбюратора и педаль акселератора.

Система обеспечивает снижение эксплуатационного расхода топлива за счет отключения подачи в принудительном режиме холостого хода уменьшением величины разряжения во впускном трубопроводе при срабатывании электромагнитных клапанов.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Известна система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /2/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, два электромагнитных клапана (по числу камер карбюратора) для отключения подачи топлива через каналы системы холостого хода карбюратора и цепь управления электромагнитными клапанами, включающую электронный блок, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик положения дроссельной заслонки карбюратора и педаль акселератора.

Система обеспечивает снижение эксплуатационного расхода топлива за счет отключения подачи в принудительном режиме холостого хода при перекрытии каналов двух систем холостого хода карбюратора электромагнитными клапанами.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Известна система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /3/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, два электромагнитных клапана соответственно для отключения подачи топлива через каналы системы холостого хода и главной дозирующей системы карбюратора, цепь управления электромагнитными клапанами, включающую контроллер со встроенным полупроводниковым датчиком давления, двухканальный коммутатор, катушку зажигания, свечи и выключатель зажигания, датчик начала угловых импульсов, датчик температуры охлаждающей жидкости, кислородный датчик λ-зонд, датчик положения дроссельной заслонки карбюратора и педаль акселератора.

Система обеспечивает снижение эксплуатационного расхода топлива за счет отключения подачи в принудительном режиме холостого хода при перекрытии канала системы холостого хода и изменением пропускной способности главной дозирующей системы карбюратора своими электромагнитными клапанами.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Известна система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /4/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, дроссельную заслонку карбюратора и устройство регулирования состава топливовоздушной смеси, установленного на впускном трубопроводе, цепь управления дроссельной заслонкой и устройством, включающую блок управления, выполненный на базе микроконтроллера, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС, датчик давления газов в камере сгорания, датчик положения дифференциальной заслонки и датчик скорости углового перемещения дроссельной заслонки.

Система обеспечивает снижение эксплуатационного расхода топлива за счет отключения подачи в принудительном режиме холостого хода при перекрытии канала, сообщенного с устройством регулирования состава топливовоздушной смеси, или воздушного патрубка дифференциальной заслонкой.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода /5/, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания и электропневматический клапан для отключения подачи топливовоздушной смеси через каналы системы холостого хода карбюратора и цепь управления электропневматическим клапаном, включающую блок управления, датчик и измеритель частоты вращения коленчатого вала, датчик положения дроссельной заслонки и педаль акселератора.

Недостатком системы является невозможность автоматического управления потоком топливовоздушной смеси (или топлива) на самостоятельном режиме холостого хода (при остановках и стоянках автомобиля с работающим ДВС), что приводит к непроизводительному расходу топлива, увеличенной концентрации вредных веществ в отработавших газах, интенсивному нагаро- и смолоотложению на жиклерах карбюратора и деталях двигателя, повышенной скорости загрязнения свечей зажигания.

Заявленное изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков, и от его применения получен следующий технический результат: возможность автоматического управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) через выходные каналы карбюратора на самостоятельном режиме холостого хода в широком диапазоне регулирования ее состава.

Указанный технический результат достигается за счет применения системы автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода, содержащей карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, электропневматический (или электромагнитный) клапан для отключения подачи топливовоздушной смеси (или топлива) через каналы системы холостого хода карбюратора, и цепь управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном, включающую блок управления, датчик и измеритель частоты вращения коленчатого вала, датчик положения дроссельной заслонки и педаль акселератора, а также в цепь управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном параллельно подключается блок управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топливом), при этом выход блока управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном электрически соединен с входом блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива), информативные сигналы в который поступают от датчиков детонации, λ-зонда, температуры топлива в карбюраторе, температуры воздуха на входе в карбюратор, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе.

Подключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) к источнику питания происходит автоматически при отпущенной педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше нижних пределов частоты вращения коленчатого вала 500±20 мин^-1, напряжения на выходе с λ-зонда 0,4±0,05 В, температуры топлива в карбюраторе 0+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор минус 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 60+5°С, а также при подаче напряжения питания на электропневматический (или электромагнитный) клапан при включении цепи управления; отключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) происходит при нажатой педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше верхних пределов частоты вращения коленчатого вала 1200+20 мин^-1, температуры топлива в карбюраторе 30+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 95+5°С, причем возможно его дополнительное отключение, когда педаль акселератора отпущена и сработает блок управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном при частоте вращения коленчатого вала от 2800±20 мин^-1 до 1200±20 мин^-1 (при переходе на принудительный режим холостого хода, когда срабатывает штатный экономайзер принудительного холостого хода).

Новые отличительные признаки системы автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода заключаются в том, что имеется блок управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) через каналы системы холостого хода карбюратора, электрически соединенного с датчиками детонации, λ-зонда, температуры топлива в карбюраторе, температуры воздуха на входе в карбюратор, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе. Подключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) к источнику питания происходит автоматически при отпущенной педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше нижних пределов, а также при подаче напряжения питания на электропневматический (или электромагнитный) клапан; отключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) происходит при нажатой педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше верхних пределов, причем возможно его дополнительное отключение, когда педаль акселератора отпущена и сработает блок управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном при частоте вращения коленчатого вала от 2800±20 мин^-1 до 1200±20 мин^-1 (при переходе на принудительный режим холостого хода, когда срабатывает штатный экономайзер принудительного холостого хода). В системе автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода за нижние пределы информативных сигналов приняты минимальные значения частоты вращения коленчатого вала 500±20 мин^-1, напряжения на выходе с λ-зонда 0,4±0,05 В, температуры топлива в карбюраторе 0+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор минус 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 60+5°С, а за верхние пределы - максимальные значения частоты вращения коленчатого вала 1200+20 мин^-1, температуры топлива в карбюраторе 30+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 95+5°С.

На чертеже показана функциональная схема системы автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода.

Система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода содержит карбюратор 1, установленный на впускном трубопроводе 2, источник питания 34, электропневматический (или электромагнитный) клапан 25 для отключения подачи топливовоздушной смеси (или топлива) через каналы 7, 9, 10, 11, 12 системы холостого хода карбюратора и цепь управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном, включающую блок управления 24 электропневматическим (или электромагнитным) клапаном, блок управления 29 дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива), датчик 32 частоты вращения коленчатого вала, датчик 23 положения дроссельной заслонки 20 и педаль 30 акселератора, датчик 21 температуры воздуха на входе в карбюратор, датчик 22 температуры топлива в карбюраторе, датчик 35 температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя, датчик 36 λ-зонд, датчик 37 детонации двигателя, датчик 38 абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе.

Подключение электронного блока управления 24 электропневматическим клапаном и блока управления 29 дозированной подачей топливовоздушной смеси к источнику питания 34 происходит автоматически по информативным сигналам датчика 23 положения дроссельной заслонки 20, датчика 32 частоты вращения коленчатого вала, датчика 21 температуры воздуха на впуске, датчика 22 температуры топлива в карбюраторе, датчика 35 температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя, датчика 36 λ-зонда, датчика 37 детонации, датчика 38 абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе соответственно при отпущенной педали 30 акселератора и при значениях информативных сигналов выше нижних пределов, а также при подаче напряжения питания на электропневматический (или электромагнитный) клапан 25; отключение блока управления 29 дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) происходит при нажатой педали 30 акселератора и при значениях информативных сигналов выше верхних пределов, причем возможно его дополнительное отключение, когда педаль 30 акселератора отпущена и сработает блок управления 24 электропневматическим (или электромагнитным) клапаном 25 при частоте вращения коленчатого вала от 2800±20 мин^-1 до 1200±20 мин^-1 (при переходе на принудительный режим холостого хода). За нижние пределы информативных сигналов приняты минимальные значения частоты вращения коленчатого вала 500±20 мин^-1 напряжения на выходе с λ-зонда 0,4±0,05 В, температуры топлива в карбюраторе 0+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор минус 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 60+5°С, а за верхние пределы - максимальные значения частоты вращения коленчатого вала 1200+20 мин^-1, температуры топлива в карбюраторе 30+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 95+5°С.

Система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода работает следующим образом.

Для осуществления дозированной подачи топливовоздушной смеси на самостоятельном режиме холостого хода необходимо произвести подрегулировку карбюратора 1 винтом 17 количества смеси до частоты вращения коленчатого вала 1200±20 мин^-1, так как выше этой частоты вращения на принудительном режиме холостого хода срабатывает штатный экономайзер.

После пуска и прогрева двигателя до температуры 50+5°С по сигналам датчика 23 положения дроссельной заслонки 20, и датчиков 32, 35 соответственно частоты вращения коленчатого вала и охлаждающей жидкости на выходе из двигателя происходит автоматическое подключение блока управления 29 дозированной подачи топливовоздушной смеси (или топлива) к источнику питания 34. В зависимости от условий работы двигателя в самостоятельном режиме холостого хода информативные сигналы от датчиков 32, 21, 22, 35, 36, 37, 38 соответственно частоты вращения коленчатого вала, температуры воздуха на впуске в карбюратор, температуры топлива в карбюраторе, охлаждающей жидкости на выходе из двигателя, λ-зонда, детонации двигателя и абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе поступают в блок управления 29 дозированной подачи топливовоздушной смеси (или топлива), который формирует командный импульсный сигнал с различной периодичностью и продолжительностью и подает его в цепь электропневматического (электромагнитного) клапана 25.

Если на выходе блока управления 29 дозированной подачи топливовоздушной смеси (или топлива) поступает единичный сигнал, то при втягивании сердечника 26 электропневматического клапана 25 создается разрежение в наддиафрагменной полости пневматического клапана 14 и мембранный механизм 13 штатного экономайзера принудительного режима холостого хода открывает выходной канал 12 системы холостого хода карбюратора, что необходимо для подачи топлива из эмульсионного колодца 3 после главного топливного жиклера 8. По короткому связывающему каналу 7 топливо поступает через эмульсионную трубку 4, где смешивается с воздухом, и далее эмульсионная смесь поступает к эмульсионному жиклеру 5. В последующем эмульсионная смесь смешивается с воздухом, поступающим из второго воздушного жиклера 6. Далее канал 9 раздваивается и к плоскости разъема корпусов карбюратора он имеет выход через два канала. Первый канал 10 соединен с диффузором 16, где происходит дополнительное смешение эмульсионного топлива с воздухом. Топливовоздушная смесь по второму каналу 11 через полость щелевого переходного отверстия 19 движется к узлу холостого хода 16 и далее через регулировочный винт 15 системы холостого хода к смесительной камере. Если цепь блока управления 29 формирует нулевой сигнал, то сердечник 26 электропневматического (электромагнитного) клапана 25 за счет усилия пружины 27 возвращается в первоначальное положение, что приводит к сообщению наддиафрагменной полости с атмосферным штуцером 28. Атмосферное давление в наддиафрагменной полости пневматического клапана 14 воздействует на мембранный механизм 13 штатного экономайзера принудительного режима холостого хода, и выходной канал 12 системы холостого хода перекрывается. Далее процесс открытия и закрытия каналов системы холостого хода карбюратора электропневматическим (электромагнитным) клапаном повторяется. Периодически повторяющиеся циклы включения и выключения электропневматического (электромагнитного) клапана 25, зависящие от периодичности и продолжительности управляющего сигнала, приводят к регулируемому изменению пропускной способности выходного канала 12 системы холостого хода карбюратора и как следствие к дозированной подаче топливовоздушной смеси (или топлива) за дроссельную заслонку 20 карбюратора 1. С изменением информативных сигналов датчиков меняются параметры управляющих импульсных сигналов. Кроме того, электропневматический (электромагнитный) клапан 25 не только обеспечивает перемещение топливовоздушной смеси по каналам системы холостого хода, но и, увеличивая скорость потока смеси, улучшает качество перемешивания топлива и воздуха. При этом обеспечивается дисперсность, однородность и равномерное распределение топливовоздушной смеси по длине и поперечному сечению выходного канала 12 системы холостого хода.

Отключение блока управления 29 дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) от источника питания 34 происходит при нажатой педали 30 акселератора и при значениях информативных сигналов выше верхних пределов, причем возможно его дополнительное отключение, когда педаль 30 акселератора отпущена и сработает блок управления 24 электропневматическим (или электромагнитным) клапаном 25 при частоте вращения коленчатого вала от 2800±20 мин^-1 до 1200±20 мин^-1 (при переходе на принудительный режим холостого хода). В системе автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода за верхние пределы приняты максимальные значения частоты вращения коленчатого вала 1200+20 мин^-1, температуры топлива в карбюраторе 30+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 95+5°С.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. №2064601 Патент РФ, кл. F02D 41/02. Способ регулирования топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания и устройство его реализующее / В.А.Камков - 94013611/06; Заявл. 1994.04.18; Опубл. 1996.07.27.

2. Ходасевич А.Г. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей: Системы автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода / А.Г.Ходасевич, Т.И.Ходасевич - М.: Изд. "АНТЕЛКОМ", 2003. - С.95-105.

3. Игнатов А.П. Автомобили ВАЗ-2108, ВАЗ-21081, ВАЗ-21083, ВАЗ-2109, ВАЗ-21091, ВАЗ-21093, ВАЗ-21099. Руководство по ремонту, эксплуатации и обслуживанию / А.П.Игнатов, К.В.Новокшонов, К.Б.Пятков - М.: Изд. "Ливр", 1996. - С.135-145.

4. А.с. №95112450 Патент РФ, кл. F02D 43/00. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления / Г.Е.Шевяков - 95112450/0; Заявл. 1995.08.01; Опубл. 1997.08.10.

5. Тихомиров А.Н. Карбюраторы К-151. Устройство, ремонт, регулировка систем питания автомобилей ГАЗ, УАЗ, ИЖ. - М.: Изд. "Колесо", 2001. - С.15-18, С.29-33.

1. Система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода, содержащая карбюратор, установленный на впускном трубопроводе, источник питания, электропневматический (или электромагнитный) клапан для отключения подачи топливовоздушной смеси (или топлива) через каналы системы холостого хода карбюратора и цепь управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном, включающую блок управления, датчик и измеритель частоты вращения коленчатого вала, датчик положения дроссельной заслонки и педаль акселератора, отличающаяся тем, что в цепь управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном параллельно подключается блок управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива), при этом выход блока управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном электрически соединен с входом блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива), информативные сигналы в который поступают от датчиков детонации, λ-зонда, температуры топлива в карбюраторе, температуры воздуха на входе в карбюратор, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и абсолютного давления топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе.

2. Система автоматического управления работой карбюраторного двигателя в режиме холостого хода по п.1, отличающаяся тем, что подключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) к источнику питания происходит автоматически при отпущенной педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше нижних пределов частоты вращения коленчатого вала 500±20 мин^-1, напряжения на выходе с λ-зонда 0,4±0,05 В, температуры топлива в карбюраторе 0+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор (-)40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 60+5°С, а также при подаче напряжения питания на электропневматический (или электромагнитный) клапан при включении цепи управления; отключение блока управления дозированной подачей топливовоздушной смеси (или топлива) происходит при нажатой педали акселератора и при значениях информативных сигналов выше верхних пределов частоты вращения коленчатого вала 1200+20 мин^-1, температуры топлива в карбюраторе 30+5°С, температуры воздуха на входе в карбюратор 40+5°С, температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя 95+5°С, причем возможно его дополнительное отключение, когда педаль акселератора отпущена и сработает блок управления электропневматическим (или электромагнитным) клапаном при частоте вращения коленчатого вала от 2800±20 мин^-1 до 1200±20 мин^-1.