Способ работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: способ работы двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что отключаются на режимах холостого хода и малых нагрузках не одна и та же группа цилиндров или произвольные группы цилиндров, а те, топливо-подача которых наиболее сильно расстроена, и те, отключение которых при этом необходимо по условиям обеспечения уравновешенности всего двигателя. 15 ил., 1 табл.

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно транспортному. Целесообразно применение на многоцилиндровых двигателях, в которых более просто реализуются процессы отключения различных групп цилиндров без явного ухудшения общей динамики двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания с отключаемой группой цилиндров на режимах холостого хода [1] Недостатком такого способа отключения является постоянное отключение одних и тех же цилиндров. При этом отключение одних и тех же групп цилиндров способствует увеличению интенсивности отказов топливной аппаратуры, несимметричному износу деталей цилиндро-поршневой и шатунно-кривошипной групп двигателя.

Известен способ отключения части цилиндров двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и малых нагрузках [2] включающий систему отключения топливоподачи и газообмена выключенных цилиндров по сигналам электронного блока управления, определяющего основные параметры работы двигателя, передачи и вспомогательных систем. Однако в предлагаемой системе управления не учитывается техническое состояние топливной аппаратуры, имеющей на холостом ходу и малых нагрузках значительный разброс цикловых подач, особенно при интенсивной эксплуатации транспортного средства.

Увеличение неравномерности подачи топлива по цилиндрам, а также нестабильная работа комплектов зависят от эксплуатационного износа плунжерных пар, или форсунок и других деталей топливных систем высокого давления.

По основным признакам последняя публикация является прототипом предлагаемого способа работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.

Задачей изобретения является повышение топливной экономичности и снижение динамических нагрузок двигателя при увеличении разбора цикловых подач топливной аппаратуры различных цилиндров.

Задача решается тем, что электронный блок определяет количество и номера цилиндров, характеристики топливоподачи которых имеют наибольший разброс относительно опорного сигнала уставки, и формируют группу отключения этих цилиндров, а также цилиндров, отключение которых необходимо для обеспечения уравновешенности двигателя.

На фиг. 1 представлена схема двигателя, на котором реализован данный способ работы; на фиг. 2 -укрупненная схема электронного блока и датчиков (аналогично устройству по авт.св. СССР N 1249182); на фиг. 3 алгоритмы работы электронного блока; на фиг. 4 9 варианты отключения цилиндров двигателя типа 10Д12-400 и графики зависимости относительного крутящего момента по углу поворота коленчатого вала при данных вариантах отключения; на фиг. 10 14 то же при произвольном отключении цилиндров и групп цилиндров (не по данному способу) и на фиг. 15 вариант отключения цилиндров, полученный при решении примера.

Суть предлагаемого способа заключается в том, чтобы отключать на режимах холостого хода и малых нагрузках не одну и ту же группу цилиндров или произвольные группы цилиндров, а те, топливоподача которых наиболее сильно расстроена, и те, отключение которых необходимо по условиям обеспечения уравновешенности всего двигателя.

Способ работы реализуется следующим образом. При переводе рукоятки контроллера машиниста 1 на малые позиции или холостой ход в электронный блок управления 2 поступают сигналы от режимных датчиков 3 (например крутящего момента, частоты вращения вала двигателя и других), а также от датчиков, характеризующих техническое состояние топливной аппаратуры (например, датчиков цикловой подачи топлива4, максимального давления сгорания 5, температуры уходящих из цилиндров газов 6.

Электронный блок 2 определяет количество и номера цилиндров, характеристики топливоподачи которых значительно отличаются от опорных сигналов установки 7 и формирует группу отключения из этих цилиндров и цилиндров, отключение которых необходимо для обеспечения уравновешенности двигателя.

Отключение топливоподачи выполняется устройством 8, связанным непосредственно с форсункой 9 двигателя внутреннего сгорания.

Электронный блок управления 2 (см. фиг. 2) состоит из микропроцессора 10, связанного с одной стороны с контроллером 1, датчиком 3, 4, 5, 6 и установкой 7, а с другой усилителем сигнала 11, управляющим отключением форсунки путем воздействия на исполнительные органы 8.

В качестве демонстрации способа рассмотрим пример отключения групп цилиндров двигателя типа 1Д12-400 тепловоза ТГМ40.

После установки контроллера машиниста 1 в нулевую позицию в блок 12 сравнения (см. фиг.3) поступают данные от датчиков 4, 5, 6 и опорного сигнала уставки 7. Датчики, установленные непосредственно на цилиндрах, показывают: (см. табл. в конце текста). Данные уставки 7 следующие: P_Zопор 2,1 МПа; T_{в опор} 493^o и q_{цикл опор} 0,04 г/цикл.

Результаты сравнения поступают в блок 13 входных данных, где определяется количество и номера цилиндров подлежащих отключению. В примере: три цилиндра 2Л, 3Л и 5Пр. Эти данные поступают в базу 14 хранения всех вариантов отключения цилиндров и на первый вход дешифратора 15. Из базы 14 на второй вход дешифратора 15 поступают все возможные варианты отключения групп цилиндров для двигателя типа 1Д12-400. В соответствии с этим и данными от первого входа из блока 13 дешифратор отключает форсунки 9 цилиндров 2Л, 3Л, 5Пр (характеристики топливоподачи которых имеют наибольший разброс) и вместе с ними форсунки цилиндров 1Л, 4Пр и 6Пр (для обеспечения уравновешенности двигателя). Таким образом реализуется диагональная схема отключения шести цилиндров двигателя в соответствии с фиг. 6. Если же не отключить дополнительно 1Л, 40пр и 6Пр цилиндры, то динамические свойства двигателя значительно ухудшаются. Это видно из графика на фиг. 15.

Если, к примеру, по состоянию топливной аппаратуры требуется отключение 1Л и 05Л цилиндров, то формируется рядное отключение 1 6 цилиндров левого ряда по варианту фиг. 7.

Если же требуется отключение 1Пр, 3Пр, 4Л и 4Пр цилиндров, то формируется группа отключения из 8-и цилиндров по варианту фиг. 9. Попытка найти вариант отключения 6-и цилиндров в этом случае не получается из-за резкого ухудшения динамических качеств двигателя.

Оценка динамических свойств двигателя с различными вариантами отключения цилиндров (от одного до восьми цилиндров в группе) выполнялась по методике В. Ф. Сегаля [3] Результаты динамического расчета для наиболее распространенных вариантов отключения групп цилиндров по данному способу представлены на фиг. 5 9. Некоторые из обработанных вариантов произвольного отключения одного или группы цилиндров не по данному способу показана на фиг. 10 14. На всех графиках и в расчетах отмечена большая неравномерность крутящего момента и значииельные динамические нагрузки.

Аналогично можно найти группы отключения и других транспортных многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания.

Использование предлагаемого способа работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания позволит повысить топливную экономичность и снизить динамические нагрузки при отключении групп цилиндров на режимах холостого хода и малых нагрузок.

Формула изобретения

Способ работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в отключении топливоподачи группы цилиндров на режимах холостого хода и малых нагрузок по сигналам электронного блока, отличающийся тем, что электронный блок определяет количество и номер цилиндров, характеристики топливоподачи которых имеют наибольший разброс относительно опорного сигнала установки и формируют группу отключения этих цилиндров, а также цилиндров, отключение которых необходимо для обеспечения уравновешенности двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16