Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления

1. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), снабженного системами формирования топливно-воздушной смеси (ТВС), содержащими топливный бак, топливный насос, карбюратор, цилиндр, в полости которого сжигают топливо, поршень, диспергатор, расположенный в трубопроводе между карбюратором и цилиндром, и устройство для подачи воздуха или газа в карбюратор и в диспергатор, которые перемешивают топливо и воздух посредством кавитации смеси; систему топливоподачи с насосом и перепускным клапаном с электрическим управлением их затворами и систему искрового зажигания свечи; а также снабженного системой очистки выхлопных газов, установленной в выпускном канале и содержащей каталитический нейтрализатор, заслонку противодавления и датчик качества выхлопных газов, и системой автоматического управления работой исполнительных механизмов ДВС, электрически связанной с датчиками: качества выхлопных газов, датчиками температуры в коллекторах, датчиком оборотов вала двигателя и с микропроцессором, отличающийся тем, что ДВС управляют с помощью микропроцессорного устройства, программа которого формируется с учетом: априорной информации о значении электропроводности заливаемого в топливный бак бензина, определения в реальном масштабе времени его реального октанового числа при заливании в бак и в момент подачи ТВС во впускной канал рабочего цилиндра, измерения температуры топливной смеси, поступающей в цилиндр, а также температуры выхлопных газов, давления и влажности атмосферного воздуха, а также информации об отклонении этих параметров от номинальных эксплуатационных значений, которые устанавливаются на автозаводе при выпуске каждой серии автомобилей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения форсажного режима работы ДВС при запуске из холодного состояния, а также при его работе в режиме холостого хода, автоматически управляют работой впускного и/или выпускного клапанов и заслонкой противодавления, регулируя, таким образом, системы внутренней и внешней рециркуляции выхлопных газов, температуру выхлопных газов, а также условия устойчивого горения при различных атмосферных условиях.
3. Способ по п. 1, в котором датчик октанового числа устанавливают в бензопроводе на входе в топливный бак, перед карбюратором с ТВС и в трубопроводе между диспергатором и впускным коллектором, работающим на перепускные клапаны цилиндров.
4. Способ по п. 1, в котором канал внешней рециркуляции выхлопных газов заводят через управляемую заслонку на боковой вход диспергатора.
5. Способ по п. 1, в котором микропроцессор содержит генератор тактовых импульсов, работающий от датчика оборотов вала двигателя синхронно с оборотами коленчатого вала.
6. Способ по п. 1, в котором система автоматического управления механизмами не имеет датчиков сигналов обратной связи, если точность исполнения команд соизмерима или выше точности сигналов самих датчиков обратной связи.
7. Способ по п. 1, в котором управление автомобилем осуществляет система автоматического управления (САУ), а водителю отводится роль включения автомобиля, контроля за его движением и задания начального режима и программы движения.
8. Способ по п. 1, в котором в качестве исполнительных механизмов используют пьезоэлектрические столбики, пакеты актюаторов пьезокерамических шайб, подпружиненных снизу, или/и шаговый двигатель.
1
з
з
l
l
l
l
9. Способ по п. 8, в котором пользуют пакеты многослойных актюаторов с суммарным количеством слоев, равным n=Δ/δ, где Δ - длина пилообразного зубца сцепления, а δ - величина смещения одного элементарного слоя.
2
сц
см
сц
см
l
l
10. Способ по п. 8, в котором используют осевые силовые пакеты актюаторов с направлением оси поляризации пакетов перпендикулярно к оси актюаторов толкателя и с количеством слоев, равным n=Δ/δ, где Δ - величина перемещения пластин зубчатого сцепления, создаваемая актюатором управления для уверенного сцепления, а δ - величина смещения одного элементарного слоя актюатора управления.
а
b
11. Способ по п. 8, в котором удаленные от затвора правые концы кареток 38 ( и ) связывают жестко с элементами актюаторов пьезоэлектрического привода (ПЭП), а левые концы кареток (приближенные к клапану затвора) соединяют свободно, с возможностью проскальзывания при изменении величины зазора перепускного клапана.
12. Система ДВС для осуществления способа по п. 1, которая включает в себя ДВС с системой автоматического управления его работой, генератор тактовых импульсов, синхронизированный с оборотами коленчатого вала, датчики октанового числа, установленные на входе в топливный бак и на входе в впускной коллектор 27 для подачи через заслонку 9 ТВС в цилиндры, систему искрового зажигания; ПЭП с тремя пакетами многослойных актюаторов: управляющий осевой пакет, ориентированный перпендикулярно к силовому пакету-толкателю; и пакет актюатора сцепления, имеющий жесткую связь с перепускным клапаном цилиндра ДВС; заслонки с исполнительными механизмами ПЭП, управляемыми системой САУ; выпускной канал с системой внешней рециркуляции выхлопа, каталитический нейтрализатор, установленный в выпускной системе ДВС с заслонкой противодавления и с датчиком качества выхлопа; а также топливный бак с топливным насосом и диспергатором, в один из боковых входов которого заведен выход канала внешней рециркуляции.
13. Система по п. 12, в которой исполнительные механизмы ПЭП выполнены с использованием пьезокерамических составных столбиков многослойных актюаторов, позволяющие отказаться от использования сигналов датчиков обратной связи и упростить конструкцию двигателя.
14. Система по п. 12, которая содержит датчики октанового числа на входе в топливяный бак и на входе в впускной коллектор.
15. Система по п. 12, в которой диспергатор содержит диффузор и корпус с внутренней полостью, в которой расположены овальные обтекатели и пластины, с помощью которых обтекатели фиксируются в полости диспергатора; а также имеет три боковых канала (входа), расположенных по окружности, через 120°, напротив овальных обтекателей; в диспергатор подаются газы для перемешивания с атмосферным воздухом или горючим газом; благодаря интенсивному перемешиванию и кавитации газов обеспечивается увеличение поверхности соприкосновения воздуха и топлива, что приводит к полному сгоранию топлива.
16. Система по п. 12, в которой исполнительный механизм ПЭП содержит 3 пакета многослойных подпружиненных актюаторов разной длины и количества слоев; причем, максимальный по длине пакет-толкатель одним концом прикреплен к цилиндру и выполняет функции привода; минимальный - функции связи с перепускным клапаном и с зубчатым сцеплением; а силовой пакет актюаторов является управляющим и выполняет функции управления моментами открытия и закрытия клапана и регулировкой величины зазора перепускного клапана.