ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к двигателям внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами.

Известен двигатель внутреннего сгорания преимущественно транспортного средства, содержащий впускной и выпускной коллекторы, по меньшей мере один топливный насос с центробежным датчиком частоты вращения, гидравлически связанный с форсунками подачи топлива, орган регулирования подачи топлива, кинематически связанный с топливным насосом, и механизм отключения подачи топлива, выполненный в виде запорных органов с электромагнитным приводом, установленных в линиях связи форсунок с топливным насосом, и контактного датчика положения органа регулирования подачи топлива, установленного в электрической цепи управления электромагнитными приводами, причем датчик положения органа регулирования подачи топлива выполнен в виде качающегося поводка, кинематически связанного с органом регулирования подачи топлива и размещенного между подпружиненными фрикционными шайбами с ограниченным угловым перемещением, впускной коллектор связан с выпускным посредством перепускного канала и снабжен заслонкой с электромагнитным приводом, установленной с возможностью поочередного перекрытия впускного коллектора и перепускного канала, а электрическая цепь управления снабжена нормально разомкнутым выключателем, размещенным с возможностью взаимодействия с датчиком частоты вращения и включенным в цепь последовательно, а электромагнитный привод заслонки включен в электрическую цепь управления параллельно электромагнитным приводам запорных элементов [1]
Недостатком известного устройства является то, что при движении транспортного средства (автобуса) водитель не в состоянии дозировать величину тормозной силы, действующей на него, раздельно, или только за счет отключения подачи топлива в цилиндры двигателя, или при необходимости ее увеличения еще и за счет создания противодавления в системе выпуска отработавших газов. Это приводит во многих случаях к более интенсивному, чем это необходимо, падению скорости транспортного средства (автобуса) во время служебного подтормаживания, а затем к необходимости более интенсивного его разгона, что приводит к увеличению расхода топлива и выбросам в атмосферу токсичных компонентов с отработавшими газами. Вышеуказанное в конечном итоге ухудшает экологическую обстановку городов.

Цель изобретения снижение токсичности двигателя.

Цель достигается тем, что известный дизельный двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, содержащий впускной и выпускной (выхлопной) коллекторы, запорный элемент, установленный в выпускном (выхлопном) коллекторе, цилиндры, сообщенные с коллекторами, топливную систему, имеющую топливный насос высокого давления с регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя и органом дозирования топливоподачи с исполнительным механизмом, блок управления, связанный своим входом с исполнительным механизмом датчика обратного хода педали акселератора, и датчик оборотов (текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя), связанный с входом блока управления, снабжен задатчиком пороговой частоты вращения коленчатого вала двигателя, кнопкой управления запорного элемента и датчиком перемещения тормозной педали с включателем, запорный элемент установлен в выпускном (выхлопном) коллекторе с возможностью перекрытия последнего, а блок управления выполнен в виде блока сравнения, один из входов которого связан с упомянутым датчиком оборотов (частоты вращения коленчатого вала двигателя), а другой с задатчиком пороговой частоты его вращения, первой, второй, третьей и четвертой схем совпадения и выходного двухканального усилительного каскада, причем выход блока сравнения связан с одним из входов первой, второй и третьей схем совпадения, другой вход которых связан с выходом датчика обратного хода педали акселератора, с датчиком перемещения тормозной педали и кнопкой управления запорного элемента, один из входов четвертой схемы совпадения связан с выходом датчика обратного хода педали акселератора, а другой с выходом второй схемы совпадения, вход первого канала блока усиления связан с выходом первой схемы совпадения, а вход второго канала связан с выходом третьей и четвертой схем совпадения, выход первого канала связан с исполнительным механизмом органа дозирования топливоотдачи, а выход второго канала усиления связан с исполнительным механизмом запорного элемента, исполнительные механизмы выполнены в виде пневмоцилиндра с электромагнитным запорным клапаном и воздушного ресивера, сообщенного с приводной полостью пневмоцилиндра через электромагнитный запорный клапан, а выхлопной коллектор выполнен в виде двух патрубков, в каждом из которых размещается заслонка запорного элемента.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит впускной 1 и выпускной (выхлопной) 2 коллекторы, запорный элемент 3, установленный в выпускном (выхлопном) коллекторе 2, цилиндры 4, сообщенные с коллекторами 1, 2, топливную систему, имеющую топливный насос 5 высокого давления с регулятором 6 частоты вращения коленчатого вала двигателя и органом 7 дозирования топливоподачи с исполнительным механизмом, блок 8 управления, связанный своим входом с исполнительным механизмом датчика 9 обратного хода педали акселератора, датчик 10 оборотов (текущей частоты вращения) коленчатого вала двигателя, задатчик 11 пороговой частоты вращения коленчатого вала двигателя, кнопку 12 управления запорным элементом 3 и датчик 13 перемещения тормозной педали с включателем 14, причем запорный элемент 3 установлен в выпускном коллекторе 2 с возможностью перекрытия последнего, а блок управления выполнен в виде блока 15 сравнения, один из входов которого связан с датчиком 10 оборотов (текущей частоты вращения) коленчатого вала двигателя, а другой с задатчиком 11 пороговой частоты вращения, четырех двухвходовых схем 16-19 совпадения и выходного двухканального усилительного каскада 20, при этом выход блока 15 сравнения соединен с одним из выходов первой 16, второй 17 и третьей 18 схем совпадения, другой вход которых соответственно связан с выходом датчика 9 обратного хода педали акселератора, с датчиком 13 перемещения тормозной педали и кнопкой 12 управления запорным элементом 3, один из входов четвертой схемы 19 совпадения связан с выходом датчика 9 обратного хода педали акселератора, а другой с выходом второй схемы 17 совпадения, вход первого канала 21 блока усиления выходного двухканального усилительного каскада 20 связан с выходом первой схемы 16 совпадения, а вход второго канала 22 связан с выходом третьей 18 и четвертой 19 схем совпадения, выход первого канала 21 связан с исполнительным механизмом 23 органа дозирования топливоотдачи, а выход второго канала 22 усиления выходного двухканального усилительного каскада 20 связан с исполнительным механизмом 24 запорного элемента 3.

Каждый из исполнительных механизмов 23 и 24 выполнен в виде соответственно пневмоцилиндра 25 или пневмоцилиндра 26 и 27 с электромагнитным запорным клапаном соответственно 28 или 29, приводные полости которых через упомянутые электромагнитные запорные клапаны 28, 29 сообщены с воздушным ресивером 30.

Выхлопной (выпускной) коллектор 2 выполнен в виде двух патрубков 31 и 32, в каждом из которых размещается заслонка 33 или 34 запорного элемента 3.

Датчик 9 обратного хода педали акселератора, в свою очередь, включает непосредственно педаль 35 управления, жестко связанную с валиком 36, шарнирно установленным, с одной стороны, в кронштейне 37 салона (кабины), а с другой стороны в стакане 38, на наружной поверхности которого жестко укреплен кронштейн 39, на котором, в свою очередь, закреплен геркон или микропереключатель 40, и имеющем профрезерованные в стенках пазы 41, в которые вставлены штифт 42, запрессованный в отверстие на конце валика 36 перпендикулярно его оси, причем наружная сторона основания стакана 38 через приклеенный к ней фрикционный элемент 43 поджимается подпружиненной пятой 44, направляющая которой имеет квадратное сечение и подвижно установлена в другом кронштейне 45 салона (кабины), а на педали 35 укреплен постоянный магнит или рычажок (флажок) 46, воздействующий при ее определенном перемещении или на геркон, или на микропереключатель 40.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При движении транспортного средства (автобуса) с нажатой педалью 35 акселератора на выходе датчика 9 обратного хода, акселератора, а значит, и на одном из входов первой схемы 16 совпадения блока 8 управления присутствует нулевой сигнал. Это объясняется тем, что постоянный магнит или рычажок (флажок) 46 сдвинут в это время относительно геркона или микропереключателя 40 назад на величину свободного хода штифта 42 в пазах 41 стакана 38.

Если при этом частота вращения коленчатого вала двигателя выше порогового значения (значения уставки), то на выходе блока 15 сравнения и на втором входе первой схемы 16 совпадения присутствует единичный сигнал. Однако на выходе первой схемы 16 совпадения в это время присутствует нулевой сигнал. В итоге управляющий сигнал на пневматический электромагнитный клапан 28 не выдается и подача топлива в цилиндры двигателя осуществляется топливным насосом высокого давления в соответствии с положением его рейки. Никакого воздействия на подачу топлива в цилиндры двигателя не осуществляется также и в случае, если педаль 35 находится в нажатом состоянии, а частота вращения коленчатого вала двигателя ниже порогового значения (значения уставки), так как при этом на обоих входах и выходе первой схемы 16 совпадения блока 8 управления присутствуют нулевые уровни сигналов.

Однако, как только при движении транспортного средства (автобуса) водитель частично или полностью отпускает с любого предыдущего (начального) положения педаль 35 акселератора, на выходе датчика 9 обратного хода педали 35 появляется логическая единица, так как постоянный магнит или рычажок (флажок) 46, связанный с педалью 35, при ее движении назад на указанной выше величине свободного хода штифта 42 в пазах 41 включает контакты или геркона или микропереключателя 40.

Если при этом частота вращения коленчатого вала двигателя выше порогового значения (значения уставки), то на выходе блока 15 сравнения также присутствует логическая единица. В итоге на входы первой схемы 16 совпадения подаются две логические единицы с выходов датчика 9 обратного хода педали 35 акселератора и блока 15 сравнения. Последнее вызывает появление логической единицы на выходе первой схемы 16 совпадения и через первый канал 21 блока усиления выходного двухканального усилительного каскада 20 срабатывание пневматического электромагнитного запорного клапана 28, который приводит в действие шток пневмоцилиндра 25 и выключает таким образом подачу топлива в цилиндры двигателя транспортного средства (автобуса).

Транспортное средство (автобус) движется с частично или полностью отпущенной педалью 35 акселератора и выключенной подачей топлива. Если при этом в дальнейшем в какой-то момент времени частота вращения коленчатого вала двигателя станет ниже порогового значения (значения уставки), то на выходе блока 15 сравнения, а значит, и на одном из входов и выходе первой схемы 16 совпадения появляются логические нули. Управляющий сигнал с пневматического электромагнитного клапана 28 снимается, и подача топлива в цилиндры двигателя возобновится.

При воздействии на кнопку 12 управления заслонками 33, 34 запорного элемента 3 в патрубках 31, 32, осуществляемом водителем после частичного или полного отпускания педали 35 акселератора и выключения подачи топлива в цилиндры двигателя, и в случае, если при этом частота вращения его коленчатого вала превышает пороговое значение (значение уставки) и на выходе блока 15 сравнения и одном из входов третьей 18 схемы совпадения присутствуют единичные сигналы, единичный сигнал также поступает на второй вход третьей схемы 18 совпадения. В этом случае единичный сигнал с выхода третьей схемы 18 совпадения через второй канал 22 усиления вызывает срабатывание второго исполнительного механизма 24 и в первую очередь пневматического электромагнитного запорного клапана 29, который приводит в действие штоки пневмоцилиндров 26, 27, и заслонки 33, 34 запорного элемента 3 в патрубках 31, 32 поворачиваются и создают таким образом противодавление в системе выпуска отработавших газов при необходимости подтормаживания транспортного средства (автобуса).

При воздействии водителя на педаль основной тормозной системы, связанной с датчиком 13 ее перемещения, и при выключенном включателе 14 срабатывает только основная тормозная система транспортного средства (автобуса).

Если же включатель 14 включен, то при воздействии водителя на педаль основной тормозной системы на выходе датчика 13 и соответственно одном из входов второй схемы 17 совпадения присутствует также сигнал логической единицы.

Единичный сигнал с выхода второй схемы 17 совпадения поступает на один из входов четвертой схемы 19 совпадения. Так как ранее педаль 35 акселератора была отпущена, то и на втором входе четвертой схемы 19 совпадения также присутствует логическая единица. При этом единичный сигнал с выхода четвертой схемы 19 совпадения через второй канала 22 усиления вызывает срабатывание исполнительного механизма электромагнитного запорного клапана 29 и соответственно заслонок 33, 34 в патрубках 31, 32.

Таким образом, при воздействии водителя на педаль основной тормозной системы и включенном включателе 14 торможение транспортного средства (автобуса) осуществляется комбинированно, то есть, во-первых, за счет тормозной силы, создаваемой основной тормозной системой, во-вторых, двигателем (педаль 35 акселератора отпущена и подача топлива выключена) и, в-третьих, за счет создания противодавления в системе выпуска отработавших газов (заслонки 33, 34 закрывают патрубки 31 выпускного (выхлопного) коллектора).

Порядок управления при движении транспортного средства (автобуса) следующий.

При необходимости снижения скорости транспортного средства (автобуса) с небольшим темпом оператор (водитель) частично или полностью отпускает педаль 35 акселератора. При этом отсекается подача топлива в цилиндры дизельного двигателя и транспортное средство (автобус) двигается по инерции с небольшой величиной тормозной силы, создаваемой за счет тормозного момента двигателя.

При необходимости снижения скорости транспортного средства (автобуса) с более высоким темпом, чем в первом случае, оператор (водитель), оставляя педаль 35 акселератора в частично или полностью отпущенном состоянии, нажимает левой ногой на кнопку 12. При этом топливо в цилиндры двигателя так же, как и в предыдущем случае, не подается, а тормозная сила, действующая на транспортное средство (автобус), увеличивается за счет увеличения тормозного момента двигателя путем создания противодавления в системе выпуска отработавших газов.

При необходимости снижения скорости транспортного средства (автобуса) с большим темпом оператор (водитель) нажимает на педаль основной тормозной системы. В этом случае при включенном включателе 14 тормозная сила, действующая на транспортное средство, увеличивается за счет включения в работу основной тормозной системы, причем темп увеличения тормозной силы зависит от темпа перемещения педали основной тормозной системы. Так как при этом торможение транспортного средства (автобуса) осуществляется также и за счет увеличенного тормозного момента двигателя, устойчивость его при движении по дорогам со скользкими покрытиями повышается.

При выключенном включателе 14 оператор (водитель) может осуществлять торможение транспортного средства (автобуса) только за счет тормозной силы, создаваемой основной тормозной системой, выключив предварительно сцепление.

Реализация разработанного технического решения на транспортных средствах (автобусах), особенно в городских условиях эксплуатации, позволит уменьшить расход топлива и выбросы в атмосферу токсичных компонентов с отработавшими газами на 15-20% что улучшить экологическую обстановку городов.

Изобретение относится к транспортной технике, а более конкретно - к устройствам для выключения подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя транспортного средства. С целью снижения токсичности двигатель снабжен датчиком пороговой частоты вращения, кнопкой управления запорного элемента и датчиком перемещения тормозной педали с включателем. При частично или полностью отпущенной с любого начального положения педали управления подачей топлива с помощью электронного блока управления прекращается подача топлива в двигатель. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ транспортного средства, содержащий впускной и выпускной коллекторы, запорный элемент, установленный в коллекторе, цилиндры, сообщенные с коллекторами, топливную систему, имеющую топливный насос высокого давления с регулятором частоты вращения и органом дозирования топливоподачи с исполнительным механизмом, блок управления, связанный своими выходами с исполнительными механизмами датчика обратного хода педали акселератора, и датчик оборотов, связанный с входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности, двигатель снабжен задатчиком пороговой частоты вращения, кнопкой управления запорного элемента и датчиком перемещения тормозной педали с выключателем, запорный элемент установлен в выхлопном коллекторе с возможностью перекрытия последнего, а блок управления выполнен в виде блока сравнения, один из входов которого связан с датчиком оборотов, а другой с задатчиком пороговой частоты вращения, четырех двухвходовых схем совпадения и выходного двухканального усилительного каскада, причем выход блока сравнения соединен с одним из входов первой/, второй и третьей схем совпадения, другой вход которых соответственно связан с выходом датчика обратного хода педали акселератора, с датчиком перемещения тормозной педали и кнопкой управления запорного элемента, один из входов четвертой схемы совпадения связан с выходом датчика обратного хода педали акселератора, а другой с выходом второй схемы совпадения, вход первого канала блока усиления связан с выходом первой схемы совпадения, а вход второго канала с выходом третьей и четвертой схем совпадения, выход первого канала связан с исполнительным механизмом органа дозирования топливоотдачи, а выход второго канала усиления с исполнительным механизмом запорного элемента. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что исполнительные механизмы выполнены в виде пневмоцилиндра с электромагнитным запорным клапаном и воздушного ресивера, сообщенного с приводной полостью пневмоцилиндра через электромагнитный запорный клапан. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выхлопной коллектор выполнен в виде двух патрубков, в каждом из которых размещается заслонка запорного элемента.