СПОСОБ РАБОТЫ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02D17/02 

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_вопор 493^o и q_{циклопор} 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.

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.

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.