СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ Российский патент 2004 года по МПК F02D17/04 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления и регулирования двигателей внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами.

Известен способ отключения части цилиндров двигателя внутреннего сгорания, согласно которому отключают группу цилиндров путем поэтапного прекращения подачи топлива к форсункам, а затем отключают газораспределительный механизм. Включаются отключенные цилиндры в обратной последовательности (патент Российской Федерации №2062341, опубл. 20.06.1996).

Способ не обеспечивает ступенчатого регулирования мощности в зависимости от нагрузки на двигатель, что снижает эффективность отключения цилиндров двигателя.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами (авторское свидетельство СССР №1815377 опубл. 15.05.1993), согласно которому прекращают подачу топливовоздушной смеси в отключаемые цилиндры двигателя, при этом количество отключаемых цилиндров меняется в зависимости от нагрузки на двигатель.

Данный способ не учитывает температурного режима двигателя. Результатом снижения рабочей температуры двигателя является неполное сгорание топлива. Вследствие этого возрастает концентрация агрессивных смолистых фракций и нагарообразование на деталях цилиндропоршневой группы, что приводит к повышенному коррозионному износу деталей двигателя и увеличению расхода топлива.

Известен способ, положенный в основу управления двигателем внутреннего сгорания с изменяемым числом работающих цилиндров (патент Российской Федерации №2032824 опубл. 10.04.1995), согласно которому цилиндры отключают группами в определенной последовательности и с тактовым интервалом. Количество цилиндров в работающей группе меняют в зависимости от температурного и скоростного режимов работы двигателя.

У этого способа существуют два основных недостатка. Первый заключается в том, что отключаемые цилиндры охлаждаются и первые рабочие циклы при их включении проходят неэффективно, в результате увеличивается расход топлива и выбросы вредных веществ с отработавшими газами. При отключении цилиндра на один цикл охлаждение незначительно, поэтому негативные последствия снижения рабочей температуры незначительны. Отключение цилиндра больше, чем на один цикл, влечет за собой увеличение негативных последствий. Точная настройка таймера на обеспечение циклического отключения цилиндров с их чередованием строго через один цикл невозможна, так как длительность цикла работы двигателя изменяется при его эксплуатации. Второй недостаток заключается в том, что суммарное время работы каждого цилиндра двигателя без отключения различное, поэтому износ по цилиндрам двигателя неравномерный. В отключенном цилиндре износ цилиндропоршневой группы меньше, так как боковая сила, прижимающая поршень к стенкам цилиндра, по величине меньше, чем в работающем цилиндре.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности отключения части цилиндров двигателя внутреннего сгорания на режимах частичных нагрузок и холостом ходу.

Поставленная задача решается тем, что в способе управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, заключающемся в том, что прекращают подачу топлива, равномерно чередуя номера цилиндров через каждый цикл работы двигателя, измеряют температуру двигателя и сигнал положения педали газа с помощью датчика положения воздушной дроссельной заслонки и сравнивают их с заданными значениями, блокируя сигнал управления поданный электронным блоком управления на форсунки, логическим устройством, введенным в разрыв электрических цепей между электронным блоком управления и форсунками и считывающим сигналы с датчиков положения воздушной дроссельной заслонки и температуры двигателя. То есть отключение цилиндров производится по “бегущей волне” без повторений номеров отключаемых цилиндров за два цикла работы двигателя (1440° поворота коленчатого вала).

Реализацию данного способа рассмотрим на четырехцилиндровом бензиновом двигателе внутреннего сгорания, оснащенном системой распределительного впрыска топлива и с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 (ЗМЗ-4062).

В данном примере положение педали газа целесообразно определять с помощью датчика положения воздушной дроссельной заслонки, так как педаль с помощью тросика соединена с заслонкой.

На фиг.1 представлена схема управления системой питания двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.2а и б представлены варианты схем управления работой форсунок.

Схема управления системой питания двигателя внутреннего сгорания включает в себя штатную систему управления двигателем (электронный блок управления (ЭБУ), датчики, исполнительные элементы) и введенное в разрыв электрических цепей между ЭБУ и форсунками логическое устройство (ЛУ), которое предназначено для считывания сигналов с датчиков положения воздушной дроссельной заслонки и температуры двигателя, и в зависимости от значений этих сигналов пропускает или не пропускает сигнал управления, который подается ЭБУ к форсункам. В ЛУ запрограммированы определенные схемы управления фиг.2а и б. Схемы управления возможны различные (разная частота и порядок отключений). Так, например, на фиг.2а программу отключения назовем “1 через 4”, то есть каждый пятый сигнал управления, поданный с ЭБУ на форсунки, блокируется ЛУ, и поэтому форсунка, на которую выпадает этот сигнал, не открывается. Значит, в данный цилиндр поступает только воздух без топлива и в нем пропускается процесс сгорания (цилиндр отключен). На фиг.2б программа отключения - “1 через 2”, то есть каждый третий сигнал будет блокироваться ЛУ. Следует отметить, что для каждого двигателя внутреннего сгорания можно подобрать такую программу отключения цилиндров, при которой неравномерность крутящего момента будет минимальной.

Двигатель внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами будет работать следующим образом (см. таблицу): если температура двигателя ниже рабочей температуры, то логическое устройство не оказывает влияние на работу форсунок, и двигатель работает без отключения цилиндров; при достижении сигнала датчика температуры двигателя порогового значения и соответствующем сигнале датчика положения воздушной дроссельной заслонки логическое устройство реализует одну из схем управления работой форсунок (фиг.2а или б); если положение дроссельной заслонки соответствует холостому ходу, то схема управления работой форсунок показана на фиг.2б, если частичным нагрузкам, то фиг.2а.

Таким образом, отключение каждого из цилиндров двигателя производится не более чем на один пропуск сгорания, поэтому цилиндры охлаждаются незначительно и негативные последствия снижения рабочей температуры незначительны, а также суммарное время отключения каждого цилиндра будет одинаковым, поэтому износ цилиндропоршневой группы по цилиндрам двигателя будет равномерным.

Изобретение может быть использовано в системах управления и регулирования двигателей внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами. Способ управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами заключается в прекращении подачи топлива, при этом равномерно чередуются номера цилиндров через каждый цикл работы двигателя. Измеряют температуру двигателя и сигнал положения педали газа с помощью датчика положения воздушной дроссельной заслонки и сравнивают их с заданными значениями. Прекращение подачи топлива осуществляют, блокируя сигнал управления, поданный электронным блоком управления на форсунки. Блокировка осуществляется логическим устройством, введенным в разрыв электрических цепей между электронным блоком управления и форсунками и считывающим сигналы с датчиков положения воздушной дроссельной заслонки и температуры двигателя. Технический результат заключается в уменьшении охлаждения цилиндров, что приводит к уменьшению негативных последствия снижения рабочей температуры, а также к равномерному износу цилиндропоршневой группы. 2 ил., 1 табл.

Способ управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, заключающийся в том, что прекращают подачу топлива, равномерно чередуя номера цилиндров через каждый цикл работы двигателя, отличающийся тем, что измеряют температуру двигателя и сигнал положения педали газа с помощью датчика положения воздушной дроссельной заслонки и сравнивают их с заданными значениями, блокируя сигнал управления, поданный электронным блоком управления на форсунки, логическим устройством, введенным в разрыв электрических цепей между электронным блоком управления и форсунками и считывающим сигналы с датчиков положения воздушной дроссельной заслонки и температуры двигателя.