УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВС

Полезная модель относится к устройствам управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с возможностью дополнительной коррекции исходного управляющего сигнала.
Из патента США №4541378 (публ. 17.09.1985 г.) известно устройство управления дроссельной заслонкой ДВС. Устройство управления включает в себя педаль акселератора с датчиком положения педали, блок управления и электродвигатель привода дроссельной заслонки, управляемый по сигналу блока управления. При изменении положения педали акселератора изменяется сигнал датчика положения педали. Измененный сигнал поступает в блок управления, где обрабатывается наряду с другими сигналами датчиков контроля состояния автомобиля и ДВС. Результирующий измененный выходной сигнал блока управления поступает на электродвигатель, изменяя положение его ротора, на валу которого закреплена дроссельная заслонка. Изменением положения дроссельной заслонки осуществляется управление работой ДВС.
Рассмотренное устройство управления работой ДВС выполнено по жесткой схеме между приводом дроссельной заслонки и сигналом датчика положения педали акселератора без возможности коррекции при различных условиях работы.
Известно устройство управления работой ДВС, описанное в патенте США №4727838 (публ. 01.03.1988 г.), взятое за прототип. Устройство управления включает в себя педаль акселератора с датчиком положения педали, генератор задания открытия дроссельной заслонки, контроллер управления дроссельной заслонкой, электродвигатель привода дроссельной заслонки и компенсатор, выполняющий функции коррекции состояния генератора открытия дроссельной заслонки. Датчик положения педали акселератора, генератор задания, контроллер управления и электродвигатель привода дроссельной заслонки соединены последовательно, а компенсатор своим входом соединен с линией связи между датчиком положения педали и генератором задания открытия дроссельной заслонки, а выход компенсатора соединен со вторым входом указанного генератора. Кроме того, компенсатор имеет второй вход для получения сигналов рабочих параметров ДВС. Согласно патенту сигнал компенсации поступает в генератор задания открытия дроссельной заслонки непосредственно перед и после процесса ускорения, а сигнал рабочего параметра - непосредственно перед ускорением.
Однако в описанном устройстве управления работой ДВС отсутствует коррекция сигнала датчика положения педали акселератора в процессе ускорения, что не позволяет управлять динамическими характеристиками ДВС.
Задачей полезной модели является усовершенствование устройства управления работой ДВС с целью изменения и оптимизации динамических характеристик ДВС при различных внешних условиях и различных внешних командах управления.
Указанная задача в устройстве управления работой ДВС, содержащем педаль акселератора с датчиком положения педали и контроллер управления ДВС, в частности, приводом дроссельной заслонки ДВС, решается тем, что в электрическую цепь между датчиком положения педали акселератора и контроллером последовательно включен корректор сигнала датчика положения педали, содержащий усилитель-делитель сигнала.
Корректор сигнала датчика положения педали акселератора может дополнительно содержать электрический переключатель, блок коммутации входного сигнала с датчика положения педали акселератора и блок коммутации выходного сигнала в контроллер управления ДВС, причем электрический переключатель связан с блоком коммутации входного сигнала, а блоки коммутации соединены линией, параллельной усилителю-делителю сигнала.
Корректор сигнала датчика положения педали акселератора также может содержать электронный переключатель-регулятор по температуре окружающей среды, блок коммутации входного сигнала с датчика положения педали акселератора и блок коммутации выходного сигнала в контроллер управления ДВС, причем электронный переключатель связан с блоком коммутации входного сигнала с возможностью изменения коэффициента усиления сигнала с датчика положения педали, а блоки коммутации соединены линией, параллельной усилителю-делителю сигнала.
Кроме того, корректор сигнала датчика положения педали акселератора дополнительно может быть снабжен электронным блоком обучения с возможностью оперативной коррекции коэффициента усиления в зависимости от скорости нажатия на педаль акселератора, связанным с блоком коммутации входного сигнала с датчика положения педали акселератора и усилителем-делителем сигнала, причем блок коммутации входного сигнала и блок коммутации выходного сигнала в контроллер управления ДВС соединены линией, параллельной усилителю-делителю сигнала.
Входной разъем корректора сигнала датчика положения педали акселератора выполнен, как правило, соответствующим выходному разъему датчика педали акселератора, а выходной разъем корректора выполнен предпочтительно
соответствующим входному штатному разъему, идущему на датчик положения педали акселератора жгута проводов контроллера управления ДВС.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «новизна». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в промышленности и на транспорте, в частности в системах управления ДВС, поэтому оно соответствует условию «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 показана блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая корректор сигнала датчика положения педали.
На фиг.2 изображена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора электрический переключатель и блоки коммутации.
На фиг.3 приведена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора электронный переключатель-регулятор по температуре окружающей среды и блоки коммутации.
На фиг.4 представлена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора одновременно электрический переключатель, электронный переключатель-регулятор по температуре окружающей среды и блоки коммутации.
На фиг.5 изображена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора электронный блок обучения и блоки коммутации.
На фиг.6 представлена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора одновременно электронный блок обучения, электронный переключатель-регулятор по температуре окружающей среды и блоки коммутации.
На фиг.7 приведена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора электронный переключатель по сигналу (сигналам) с датчика (датчиков) состояния систем и агрегатов ДВС и/или автомобиля и блоки коммутации.
На фиг.8 изображена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора электронный блок диагностики исправности элементов корректора и блоки коммутации.
На фиг.9 представлена блок-схема устройства управления работой ДВС, содержащая в составе корректора световой индикатор его состояния и диагностики.
На фиг.10 показан график сигналов на входе и выходе корректора сигнала датчика положения педали акселератора.
На фиг.11 приведен график изменения коэффициента усиления сигнала в корректоре в зависимости от скорости нажатия на педаль акселератора.
Устройство (фиг.1) управления работой двигателя внутреннего сгорания содержит педаль акселератора с датчиком 1 положения педали и контроллер 2 управления ДВС, в частности приводом 3 дроссельной заслонки ДВС. В электрическую цепь между датчиком 1 положения педали акселератора и контроллером 2 последовательно включен корректор 4 сигнала датчика 1 положения педали, содержащий усилитель-делитель 5 сигнала.
Корректор 4 (фиг.2) сигнала датчика 1 положения педали акселератора дополнительно может содержать электрический переключатель 6, блок 7 коммутации входного сигнала с датчика 1 положения педали акселератора и блок 8 коммутации выходного сигнала в контроллер 2 управления ДВС, причем электрический переключатель 6 связан с блоком 7 коммутации входного сигнала, а блоки 7, 8 коммутации соединены линией, параллельной усилителю-делителю 5 сигнала. Электрический переключатель 6 выполнен в виде позиционного переключателя, условно, «спорт-норма» или в виде линейного датчика изменения сигнала с возможностью плавного изменения коэффициента усиления сигнала с датчика 1 положения педали акселератора от режима, условно, «норма» до режима «спорт» и обратно.
Корректор 4 (фиг.3, 4) сигнала датчика положения педали акселератора также может дополнительно содержать электронный переключатель 9 по температуре окружающей среды, а также уже вышеназванные блок 7 коммутации входного сигнала с датчика 1 положения педали акселератора и блок 8 коммутации выходного сигнала в контроллер 2 управления ДВС. Электронный переключатель 9 связан с блоком 7 коммутации входного сигнала с возможностью изменения коэффициента усиления сигнала с датчика 1 положения педали, а блоки 7, 8 коммутации соединены линией, параллельной усилителю-делителю 5 сигнала. Электронный переключатель 9 может быть выполнен с возможностью ступенчатого изменения коэффициента усиления сигнала с датчика 1 положения педали или с возможностью плавного изменения коэффициента усиления сигнала с датчика 1 положения педали.
Кроме того, корректор 4 (фиг.5, 6) сигнала датчика 1 положения педали акселератора может дополнительно содержать электронный блок 10 обучения, выполненный с возможностью оперативной коррекции коэффициента усиления в зависимости от скорости нажатия на педаль акселератора. Блок 10 обучения, как правило,
связан с блоком 7 коммутации входного сигнала с датчика 1 положения педали акселератора и усилителем-делителем 5 сигнала, причем блок 7 коммутации входного сигнала и блок 8 коммутации выходного сигнала в контроллер 2 управления ДВС соединены линией, параллельно усилителю-делителю 5 сигнала.
Как правило, наиболее предпочтителен вариант, когда входной электрический разъем корректора 4 сигнала датчика 1 положения педали акселератора выполнен соответствующим выходному разъему датчика 1 положения педали, а выходной разъем корректора 4 выполнен соответствующим входному штатному разъему жгута проводов контроллера 2 управления ДВС.
Кроме этого, корректор 4 (фиг.7) сигнала датчика 1 положения педали акселератора дополнительно содержит электронный переключатель 11, связанный с одним или несколькими датчиками 12 состояния систем и агрегатов ДВС и автомобиля. В качестве датчиков 12 состояния систем и агрегатов ДВС использованы датчик оборотов коленчатого вала, и/или датчик расхода воздуха, поступающего в двигатель, и/или датчик разрежения во впускном коллекторе ДВС, и/или датчик детонации и другие подобные датчики. В качестве датчиков 12 автомобиля использованы датчик неровной дороги, и/или датчик скользкой дороги, и/или датчик дождя и другие подобные датчики.
Корректор 4 (фиг.8) сигнала датчика 1 положения педали акселератора в одном из вариантов исполнения может дополнительно содержать электронный блок 13 диагностики исправности элементов корректора 4.
Для оперативного информирования водителя устройство управления работой ДВС содержит световой индикатор 14 состояния корректора 4 (фиг.9) сигнала датчика 1 положения педали акселератора и результатов его диагностики. Световой индикатор 14 расположен, в частности, на панели приборов автомобиля.
Устройство управления работой ДВС (фиг.1) функционирует следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора поступает в усилитель-делитель 5 корректора 4, где преобразуется в выходной сигнал, например, в одну из линий 1...6, изображенных на фиг.10 и, далее, направляется через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки ДВС.
Устройство, изображенное на фиг.2, работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора и сигнал с электрического переключателя 6, например, «спорт-норма», поступают в блок 7 коммутации входного сигнала, где происходит выбор типа характеристики выходного сигнала с корректора 4. Сигнал выбора типа характеристики поступает в усилитель-делитель 5, где выбирается соответствующая характеристика выходного сигнала с корректора 4. Далее, преобразованный сигнал
направляется в блок 8 коммутации выходного сигнала и через контроллер 2 управления ДВС передается на привод 3 дроссельной заслонки. При выборе типа характеристики сигнала с корректора 4 без его изменения относительно входа он направляется из блока 7 в блок 8 по линии, параллельной усилителю-делителю 5 сигнала.
Работа устройства, показанного на фиг.3, осуществляется следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора и сигнал с электронного переключателя 9, например, «зима-лето», зависящий от температуры окружающей среды, поступают в блок 7 коммутации входного сигнала, где происходит выбор типа характеристики выходного сигнала с корректора 4 датчика 1 положения педали акселератора. Сигнал выбора типа характеристики поступает в усилитель-делитель 5, где и берется соответствующая характеристика выходного сигнала с корректора 4, который, в свою очередь, направляется через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки. При выборе типа характеристики сигнала с корректора 4 без его изменения относительно входа он направляется из блока 7 в блок 8 по линии, параллельной усилителю-делителю 5 сигнала. Изменение сигнала с электронного переключателя 9 может быть выполнено ступенчатым при понижении окружающей температуры и ее достижении заданного значения, например, 0°С с переходом с режима «лето» на режим «зима» и обратным переходом с гистерезисом по температуре, например при повышении окружающей температуры до +2°С. Изменение сигнала с электронного переключателя 9 может быть сделано плавным в зависимости от окружающей температуры для плавного изменения коэффициента усиления сигнала с датчика 1 в усилителе-делителе 5.
Устройство, изображенное на фиг.4, работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора, сигнал с электрического переключателя 6 («спорт-норма») и сигнал с электронного переключателя 9 «зима-лето», зависящий от температуры окружающей среды, поступают в блок 7 коммутации входного сигнала, где происходит выбор типа характеристики выходного сигнала с корректора 4 сигнала датчика 1 педали акселератора. Приоритет переключения может быть, например, по электронному переключателю «зима-лето» в зависимости от окружающей температуры. Сигнал выбора типа характеристики поступает в усилитель-делитель 5, где и выбирается соответствующая характеристика выходного сигнала с корректора 4, который, в свою очередь, направляется через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки.
Устройство, изображенное на фиг.5, работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора через блок 7 коммутации входного сигнала поступает в электронный блок 10 обучения для корректировки коэффициента усиления в
зависимости от скорости нажатия на педаль акселератора, а далее, через усилитель-делитель 5, направляется через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки.
Устройство, изображенное на фиг.6, работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 положения педали акселератора и с электронного переключателя 9, например «зима-лето», поступают в блок 7 коммутации входного сигнала, кроме этого, сигнал с датчика 1 положения педали акселератора поступает в электронный блок 10 обучения для корректировки коэффициента усиления в зависимости от скорости нажатия на педаль акселератора, а далее, через усилитель-делитель 5, направляется через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки. Приоритет переключения может быть, например, по электронному переключателю 9 в зависимости от окружающей температуры, а не по коэффициенту усиления с электронного блока 10 обучения.
Устройство, показанное на фиг.7, работает следующим образом. Сигнал датчика 1 положения педали акселератора дополнительно корректируется по величине (величинам) по одному или нескольким датчикам 12 состояния систем и агрегатов ДВС и автомобиля в электронном переключателе 11, связанным с блоком 7 коммутации входного сигнала. В качестве датчиков 12 состояния систем и агрегатов ДВС использованы датчик оборотов коленчатого вала, и/или датчик расхода воздуха, поступающего в двигатель, и/или датчик разрежения во впускном коллекторе ДВС, и/или датчик детонации и другие подобные датчики. В качестве датчиков 12 автомобиля использованы датчик неровной дороги, и/или датчик скользкой дороги, и/или датчик дождя и другие подобные датчики.
Устройство, изображенное на фиг.8, работает следующим образом. При обнаружении неисправности элементов корректора 4 электронный блок 13 диагностики выдает сигнал в блок 7 коммутации входных сигналов, при этом сигнал датчика 1 положения педали акселератора направляется параллельно усилителю-делителю 5 из блока 7 в блок 8 и, далее, через контроллер 2 управления ДВС на привод 3 дроссельной заслонки.
Устройство, приведенное на фиг.9, работает следующим образом. При переключении с характеристики типа «норма» на тип «спорт» или с типа «зима» на тип «лето» с блока 7 коммутации входного сигнала подается команда на включение или выключение светового индикатора 14. При обнаружении неисправности элементов корректора 4 электронный блок 13 диагностики выдает сигнал на световой индикатор 14 состояния корректора 4 (фиг.9) сигнала датчика 1 положения педали акселератора и результатов его диагностики. Световой индикатор 14 расположен, в частности, на панели приборов автомобиля.
2
1
2
Сигнал по линии 2 фиг.10 предназначен для начинающих обучаться вождению и для людей, предпочитающих плавную и спокойную манеру езды на автомобиле. Характеристика по линии 2 фиг.10 ограничивает открытие дроссельной заслонки (менее 100%). Этим ограничивается максимальный мощностной режим работы ДВС, т.к. уровень сигнала в точке А с датчика положения педали меньше 100% при ее нажатии на 100%. Разница между степенью открытия дроссельной заслонки точки A и А будет тем больше, чем меньше скорость нажатия на педаль акселератора.
3
3
Сигналы 3...6 на фиг.10 для летней или спортивной манеры езды. В точке А для этих характеристик дроссельная заслонка открыта полностью на 100% даже при неполном нажатии на педаль акселератора, т.е. на угол α. Это позволяет динамичней повысить мощность и крутящий момент ДВС, например, для спортивного режима или режима «летнего» разгона автомобиля.
1
1
1
педали
1
На фиг.11 точка k соответствует коэффициенту наклона характеристики сигнала, выходящего с датчика 1 положения педали акселератора. Зона, ограниченная прямоугольником (0, k, а, (dα/dt)), соответствует понижению коэффициента наклона характеристики сигнала, выходящего с корректора сигнала (характеристика 2 на фиг.10), а зона вне данного прямоугольника - увеличению коэффициента наклона характеристики вышеназванного сигнала (характеристики 3...6 на фиг.10).
Таким образом, полезной моделью усовершенствовано устройство управления ДВС, в котором изменены и оптимизированы динамические характеристики ДВС при различных внешних условиях и различных внешних командах управления.