Способ управления двигателем внутреннего сгорания транспортного средства

 

Изобретение позволяет повысить надежность управления двигателем внутреннего сгорания /ДВС/ транспортного средства, который разделен на две группы цилиндров с разной степенью сжатия и выполнен с наддувом. При работе ДВС на режимах с нагрузкой от нуля до заданного значения топливо и воздух под давлением подают в цилиндры 1 первой группы - с повышенной степенью сжатия, а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превышении заданного значения дополнительно подают воздух под давлением в цилиндры 2 второй группы - с пониженной степенью сжатия и с задержкой по времени подают в них топливо. Для наддува цилиндров 1 предусмотрен турбокомпрессор 4, а для наддува цилиндров 2 - турбокомпрессор 5. В выпускном тракте 9 турбокомпрессора 4 установлена заслонка 8, и этот тракт через трубопровод 11 сообщен с впускным трактом 12 цилиндров 2, перед подачей воздуха в цилиндры 2 повышают его температуру, подмешивая отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1. Для этого прикрывают заслонку 8 и приоткрывают заслонку 10. Изменяя степень открытия заслонок, изменяют количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха равной эталонному значению, соответствующему температуре воспламенения топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно повышать путем одновременного дополнительного сжатия и подмешивания

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН (19) (il) 97 А1 (51)5 Р 02 0 23/02, F 02 В 37/00, F 02 D 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГННТ СССР (21). 4393876/25-06 (22) 21. 03. 88 (46) 07.01.90. Вюл. Р 1 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) Г.Г.Тер-Мкртичьян, А.С. Красильников, С.А. Глаговский и С.Г Журавлев (53) 621.43.052 (088.8) (56) Патент Великобритании Ф 1102085, кл. F 1 В, опублик. 1968.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1270395, кл. F 02 В 37/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА (57) Изобретение позволяет повысить надежность управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства, который разделен на две группы цилиндров с разной степенью сжатия и выполнен с наддувом.

При работе ДВС на режимах с нагрузкой от нуля до заданного значения топливо и воздух под давлением подают в цилиндры t первой группы — с повышенной степенью сжатия,. а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превыюении заданного значения дополнительно подают воздух под давлением в цилиндры 2 второй группы - с пониженной степенью сжатия и с задержкой по времени подают в них топливо.

Для наддува цилиндров 1 предусмотрен турбокомпрессор 4, а для наддува цилиндров 2 — турбокомпрессор 5. В выпускном тракте 9 турбокомпрессора 4

1534197 количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха, равной эталонному значению, соответствующему температуре носпламенения топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно понышать путем одновременного дополнительного сжатия и подмешина...ния ОГ. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

t5

20 "следующем. установлена заслонка 3 и этот тракт через трубопровод 11 сообщен с впускным грактом 12 цилиндров 2, перед подачей воздуха н цилиндры 2 понышают его температуру, подмешивая отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1.

Для этого прикрывают заслонку 3 и приоткрывают заслонку 10. Изменяя степень открытия заслонок, измеряют

Изобретение относится к области машиностроения; а именно к двигателям внутреннего сгорания., н частности к управлению и регулированию ноздухоснабжения двигателей отключением цилиндров и наддуном.

Целью изобретения янляется повышеННе надежности.

На фиг.1 представлена схема реализации способа управления. двигателем внутреннего сгорания, при котором повышение температуры воздуха на. входе в цилиндры второй группы производяг подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы; на фиг.2 — схема реализации способа управления двигателем внутреннего сгорания, при котором повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производят путем его сжатия компрессором, приводимым от вала двигателя, и одновременным подмешиванием огработавших газов цилиндров первой группы; на фиг.3— график зависимости относительного количества отработавших газов q, подаваемых иэ выпускного тракта первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы цилиндров, от степени сжатия F. в цилиндрах второй группы; на фиг.4 приведен график зависимостей относительного количества отработавших газов q, подаваемых из выпускного тракта первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы, от степени повышения давления в компрессоре П при различных величинах степени сжатия Е в цилиндрах второй группы.

Айтомобильный дизель„ используемый для реализации способа управления, состоит из двух групп 1 и 2 ципиндрон с общим коленчатым валом 3, в первую из которых 1 объединены ци25

Ф линдры с повышенной степенью сжатия

14-17), снабженные турбокомпрессором 4, а но вторую группу 2-цилиндры с пониженной степенью сжатия — 7-10), снабженные трубокомпрессором 5.

Способ управления заключается в

При запуске двигателя и на частичных нагрузках (or нуля до заданного значения) подачу топлива с помощью насоса 6 высокого давления осуществляют только в цилиндры первой группы с повышенной степенью сжатия.

Органом 7 управления задают нагрузку этой группе цилиндров, определяющую получаемую полезную работу н них.

Открытая заслонка Sy установленная и выпускном тракте 9, обеспечивает удаление отработавших газов в атмосферу. Закрытая заслонка 10, установленная в трубопроводе 11, связывающем выпускной тракт 9 первой группы цилиндров с впускным трактом

12 второй группы, перекрывает доступ отработавших газов во впускной тракт 12. С помощью открытой зас,лонки 13, размещенной в патрубке, связывающем нлускной 12 и выпускной

14 тракты второй группы цилиндров, обеспечивается дополнительное снижение затрат мощности на прокручивание этой группы цилиндрон, которые из-за низкой степени сжатия сушественно меньше, чем в традиционном дизеле.

11ри большой нагрузке работающих цилиндров первой группы, соответствующей подаче воздуха в них в диапазоне 0,5-1,0 максимального значения, при превышении ее заданного значения, соответстнующий сигнал на подключение второй группы цилиндров от датчика 15 величины циклоной подачи топлива, зависящей от положения ор45

5 1534 гана управления двигателем, например, педали, поступает в блок 16 управления, который вырабатывает сигналы управления заслонками 8,10 и 13 и рейкой топливного насоса 6.

При подаче упомянутого сигнала от датчика 15 на подключение второй группы цилиндров заслонкà S прикрывается, заслонка 10 приоткрывается, заслонка 13 закрывается. При этом часть отработавших газов из первой группы цилиндров поступает в цилиндры второй группы. Тем самым осуществляют передачу части тепловой энергии работающих цилиндров для повышения температуры воздуха, подаваемого во вторую группу цилиндров, до эталонного значения, при котором обеспечивается эффективное

20 воспламенение и сгорание топлива.

Относительное количество отработавших газов задается. величиной открытия заслонок 8 и 10 и зависит от степени сжатия в цилиндрах второй 25 группы. Зависимость минимального относительного количества отработавших газов от степени сжатия, необходимого для достижения температуры конца сжатия на уровне 400-430 С и, следовательно, эффективного воспламенения и сгорания топлива в цилиндре, приведена на фиг.3. Передача части тепловой энергии в цилиндры второй группы только после поступления

35 сигнала от датчика 15 позволяет сократить время работы цилиндров первой группы с прикрытой заслонкой 8 и, следовательно, повысить топливную экономичность двигателя. Пусковую подачу топлива в цилиндры второй группы осуществляют соответст вующими секциями топливного насоса

6 с задержкой по времени относительно начала подачи сигнала от датчика

15 на подключение, задаваемой блоком 16 управления и связанной с необходимостью создания в цилиндрах с пониженной степенью сжатия благо1приятных условий для эффективного

50 воспламенения второй группы по сигналам управляющего блока заслонка 8 приоткрывается, заслонка 10 прикрывается, заслонка 13 остается в закрытом положении. При этом с момента за55 пуска второй группы цилиндров подачу отработавших газов по мере повышения нагрузки двигателя снижают, приоткрывая заслонку 10 и приоткрывая заслонку

t97 6

8, поддерживая значение темперач уры заряда на входе в цилиндры второй группы, равным эталонному, обеспечивая тем самым значение температуры смеси воздуха и отработавших газов в конце такта сжатия, достаточное для воспламенения в них топлива. Таким образом обеспечивают надежный запуск второй группы цилиндров и, следовательно, надежность работы двигателя в целом. Частичная рециркуляция отработавших газов из первой во вторую группу цилиндров способствует также снижению токсичности отработавших газов цилиндров второй группы при частичных нагрузках в этой группе °

Утилизация энергии отработавших газов, выходящих из цилиндров второй группы,. осуществляется в турбине турбокомпрессора 5, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давления подаваемого в цилиндры этой группы воздуха, охлаждаемого в охладителе 17. Утилизация энергии отработавших газов, выходящих из цилиндров первой группы, при любом режиме работы двигателя осуществляется в турбине турбокомпрессора 4, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давления воздуха, подаваемого в цилиндры этой группы. При дальнейшем повышении нагрузки увеличивают подачу топлива в цилиндры обеих групп, а при достижении максимальной величины цикловой передачи в цилиндры первой группы дальнейшее повышение мощности двигателя достигают увеличением подачи топлива в цилиндры второй группы. Регулирование давления наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры второй группы, осуществляется посредством блока управления, воздействующего на заслонку 13, в зависимости от сигнапа датчика 15 или датчика давления воздуха, устанавливаемого после компрессора (не показан). При снижении мощности двигателя и переходе его на режим частичных нагрузок с помощью блока 16 управления, обрабатывающего сигнал от датчика 15, прекращают подачу топлива в цилиндры второй группы и открывают заслонку 13. При переходе дизеля на режим горного тормоза подачу топлива прекращают в обе группы цилиндров, заслонки 8 и 13 закрывают.

Способ управления, схема которого изображена на фиг.2, отличается от

153ч197 изложенного выше тем,, что с момента подачи сигнала на подключение второй группы цилиндров температуру воздуха, подаваемого в эту группу, повышают не только путем подмешкванкя отработавших газов цилиндров первой группы, но и одновременна путем сжатия ком= прессором 18, приводимым от коленчатого вала 3 через привод 19 и муфту 20.10

При этом в момент подачи упомянутого сигнала заслонку 13. закрывают и включают муфту 20 привода компрессора 18.

Тем самым осуществляется подвод одповременно двух видов энергии — части тепловой и механической энергии, вырабатываемой в цилиндрах первой группы, для повышения температуры воздуха, подаваемого во вторую группу цилиндров. Минимальное относительное количество отработавших газов, подаваемых из выпускного тракта 9 первой группы ципиндров во впускной тракт второй группы цилиндров 2, определяется при различных степенях сжатия 25

B зависимости от степени повышения давления в компрессоре по графику на фиг..á.

Особенностью описываемого варианта способа управления является также и щ то, что утилизацию энергии газов, выходящих из цилиндров второй группы, осуществляют не только в r-óðáèíå гурбокомпрессора 5, но и в силовой турбине 21, установленной на одном валу с компрессором 18, избыточная мощность

35 которой при достижении положительного баланса мощностей в системе турбинакомпрессор передается через муфту 20 и привод 19 на коленчатый вал 3 двигателя. При переходе двигателя на частичные нагрузки прекращают подачу топлива в цилиндры второй .группы,выключают муфту 20 к полностью открывают заслонку 13.

Осуществляемый при этои варианте способа управления подвод одновременно двух видов энергии (тепловой и механической) к второй группе цилиндров, кроме описанных эффектов, дополнительно обеспечит снижение дымности отра50 ботавших газов при пусковой подаче топлива благодаря уменьшению количества остаточных газов в цилиндрах вто" рой группы и уменьшение дросселкрова ния выпускного тракта первой группы к снижение нагрузки на муфту 20 привода компрессора, а следовательно, улучшение ее массогабаритных параметров.

Таким образом способ управления дизелем транспортного средства обеспечивает стабильность воспламенения гоплива н надежность работы двигателя . а всех ре;кимах, повышение литровой мощности без увеличения максимального давления сгорания. формул а и з обретения

1. Способ управления двигателем внутреннего сгорания транспортного средства путем раздельного регулирования подачи топлива и воздуха под давлением в две группы цилиндров с различной степенью сжатия: первую— с повышенной степенью сжатия и вторую — с пониженной степенью сжатия, при котором на режимах с нагрузкой от нуля до заданного значения топливо ч воздух подают в цилиндры первой группы, а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превышении заданного значения дополнительно подают топливо и воздух в цилиндры второй группы и повышают температуру воздуха на входе в цилиндры этой группы до эталонного значения, соответствующего температуре воспламенения топлива в цилиндре, получения полезной работы в цилиндрах к выпуске из них отработавших газов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производят кодмешиванием отработавших газов цклиндров первой группы к поддерживают ее значение равным эталонному путем изменения количества подмешиваемых газов, причем подачу воздуха в цилиндры второй группы производят после поступления сигнала, а подачу топлива — с задержкой по времени.

2. Способ по п.I о т л и ч а юшийся тем, что перед подачей воздуха в цилиндры второй группы дополнительно повышают его давление относительно величины давленкя воздуха, подаваемого в цилиндры первой группы.

1534197

1534197

Д) (fE 73 14 (Рог.Ф

Составитель С. Глаговский .

Редактор Л. Гратилло Техред N,Äèäûê, Корректор Т. Малец

Заказ 29 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101