Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК F02D17/02 

2.Способ no п. 1 отличающийся тем, что угловую продолжительность контрольного участка рабочих циклов задают в пределах двух тактов.

3.Устройство регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее форсунку, установленную в цилиндре и связанную с топливным насосом через запорный орган, электромагнит привода запорного органа, соединенный с источником тока.

и прерыватель тока электромагнита, кинематически связанный с валом двигателя, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения эффективности, электромагнит снабжен по меньшей мере двумя катушками, каждая из которых включена в цепь источника тока через прерыватель, причем одна из катушек снабжена задатчиком режима работы, выполненным в виде реостата и снабженным органом управления двигателем.

1. Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания путем чередования отключений и включений подачи топлива в цилиндры, отличающийся тем, что, с целью упрощения, расширения области применения и повышения эффективности, задают частоту враш,ения вала и соответствующее ей эталонное значение средней угловой скорости вала на контрольном участке рабочих циклов, имеюшем неизменную угловую продолжительность на такте сжатия, измеряют текущее значение угловой скорости, определяют знак разности между эталонным и текущим значениями указанной скорости в каждом рабочем цикле и по полученному знаку формируют сигнал на устранение этой разности, для чего осуществ.тяют соответствующее отключение или включение подачи топлива на последующем участке рабочего цикла.

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в устройствах для регулирования двигателей.

Цель изобретения - упрощение, расширение области применения и повышение эффективности регулирования двигателя.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществления регулирования двигателя предлагаемым способом.

Устройство содержит для каждого из цилиндров форсунку 1, связанную через нагнетательную магистраль 2 с топливным насосом 3 плунжерного типа, нерегулируемым по цикловой подаче. В нагнетательной магистрали перед каждой форсункой установлен нормально закрытый запорный орган 4 золотникового типа. Дренажной магистралью 5 он связан с полостью низкого давления насоса 3. Запорный орган кинематически связан с рабочим органом 6 электромагнита 7, также индивидуального для каждого из цилиндров.

Электромагнит имеет удерживающую 8 и тяговую 9 катушки. Удерживающая катушка одной из клемм соединена с источником 10 тока, связанным с электрической массой через замок 11. Другая клемма 8 связана с индивидуальным неподвижным контактом 12, установленным на корпусе 13 прерывателя. Тяговая катушка 9 одной из клемм связана с аналогичным контактом 14, а другой клеммой соединена с общим для всех цилиндров двигателя задатчиком 15 режима. Он выполнен в виде реостата, имеет рычаг 16 управления двигателем и может быть отнесен на пульт управления. Через задатчик режима катушка 9 каждого из электромагнитов связана с источником 10 тока. Неподвижные контакты 12 и 14, индивидуальные для каждого из цилиндров, размещены парами на корпусе 13 по его окружности с учетом сдвига рабочих процессов в цилиндрах. Для двухцилиндрового двигателя эти контакты

расположены в диаметрально противоположных точках, как показано на схеме.

В корпусе 13, размещенном на торце насоса 3, установлен ротор 17 прерывателя,

который в устройстве для многоцилиндрового двигателя является одновременно распределителем. Ротор жестко закреплен на продолжении вала 18 топливного насоса 3, кинематически связанного с коленчатым

Q валом двигателя. Через щетку 19 и корпус 13 ротор связан с электрической массой. Подвижные контакты ротора выполнены в виде токопроводных участков 20 и 21 на контактных дорожках, покрытых диэлектриком на остальных участках. Положение и

5 протяженность токопроводных участков зависят от типа и оборотности двигателя и связаны с фазами рабочего цикла так, что дуга участка 20 предшествует периоду подачи в цилиндр топлива и занимает, например, восьмую часть такта. Этот контрольный участок рабочего цикла для дизелей соответствует четвертой четверти такта сжатия, для быстроходного двигателя с впрыском бензина в такте сжатия этот участок длиннее и сдвинут на конечную часть такта

5 впуска. Дуга участка 21 по фазе рабочего цикла перекрывает участок 20 и, дополнительно, весь период подачи топлива в цилиндр.

Работу и регулирование двигателя устройство обеспечивает следующим образом.

0 Насос 3 осуществляет подачу топлива к каждому из запорных органов 4 в нерегулируемом количестве в соответствии с порядком работы цилиндров. При выключенном замке 11 электромагниты 7 постоянно обесточены и не срабатывают, а нормально закрытые запорные органы перепускают подаваемое топливо через дренажные магистрали 5 в полость низкого давления насоса 3. Поэтому покрутка двигателя при отключенном источнике 10 тока

Q не вызывает расход топлива.

При включенном замке 11 и конечном значении сопротивления задатчика 15 режима, установленного рычагом 16 соответственно требуемой скорости вала двигателя на регуляторном режиме, импульсы тока в катушках электромагнитов 7 возникают в соответствии с порядком работы цилиндров. В катушках 9 импульсы возникают в периоды замкнутого состояния контактов 20, а в катушках 8 - в период замкнутого состояния контактов 21 и при любом положении рычага 6 задатчика 15 режима. Срабатывание каждого электромагнита происходит в период одновременного включения в цепь источника тока его катушек 8 и 9, т. е. на участке.. рабочих циклов, предшествующем подаче топлива. При срабатывании электромагнита запорный орган 4 перекрывает дренажную магистраль 5 и сообщает насос с форсункой 1. Удержание запорного органа в заданном положении электромагнит обеспечивает с помощью катушки 8 на весь период подачи топлива. После окончания подачи при размыкании контактов 21 рабочий орган 6 электромагнита и запорный орган 4 возвращаются в исходное положение.

В каждом из последующих рабочих циклов, совершающихся в любом из цилиндров двигателя, срабатывание электромагнитов и подача в цилиндры топлива могут совершаться в указанной последовательности при условии, что сила тока в катушках 9 не меньще тока срабатывания электромагнита. Ток срабатывания зависит от конструкции электромагнита и связанного с его рабочим органом 6 запорного клапана 4 и для заданной конструкции величина постоянная. Действительная величина максимальной силы тока в катушке 9 при прочих одинаковых условиях зависит от длительности замкнутого состояния контактов 21 и уменьшается с ростом частоты вращения ротора 17, связанного с валом двигателя, а при неизменной частоте зависит от напряжения источника 10 тока и сопротивления в цепи, заданного рычагом 16. Поэтому для каждого положения рычага 16 при неизменном напряжении источника 10 тока есть ограниченная сверху предельная частота врашения вала двигателя, при которой срабатывания электромагнитов еще происходят во всех циклах.

Вследствие этого при неполных нагрузках двигатель всегда выходит на такой повышенный скоростной режим, заданный величиной сопротивления задатчика 15 режима, при котором электромагниты работают на пределе по току срабатывания и, следовательно, отзываются пропусками срабатывания и срабатыванием на межцикловые колебания значений средней угловой скорости вращения коленчатого вала на контрольном участке рабочих циклов, соответствующем периоду замкнутого состояния контактов 20. В тех циклах, в которых средняя угловая скорость вала на указанном участке превышает эталонное значение, соответствующее току срабатывания.

электромагниты не срабатывают, и происходит отключение подачи топлива. Если угловая скорость на участке не превышает эталон или равна ему, то электромагниты срабатывают и осуществляется подача топлива в соответствующий цилиндр. В минуту число циклов с положительной и отрицательной разностью скоростей зависит от нагрузки двигателя, определяющей разгон, а также замедление вала, например, в периоды, следующие за отключениями подачи топлива. Увеличение нагрузки вызывает более интенсивное замедление коленчатого вала в периоды, соответствующие пропускам сгорания в цилиндрах, поэтому число отключений сокращается прежде, чем изменится существенно частота вращения вала двигателя. При уменьщении нагрузки торможение вала менее интенсивное и число последовательных циклов с отключениями подачи топлива возрастает. Вследствие этого при работе двигателя на регуляторной характеристике регулирование осуществляется по импульсу, обусловленному изменением нагрузки и воспринимаемому тем же чувствительным элементом - электромагнитом. При полной нагрузке и пониженной (относительно заданной) частоте вращения вала этот импульс исчезает.

Такой автоматический контроль за знаком разности угловых скоростей в каждом

0 из рабочих циклов всегда направлен на устранение разности между текущим и эталонным значением угловой скорости, осуществляется с помощью электромагнитов запорных органов (исполнительных органов) и потому обеспечивает наиболее равномер5 уое чередование отключений подачи топлива или групп отключений и минимальные отключения частоты вращения вала от заданного значения. В результате получается регуляторная характеристика, близкая к астатической. Причем, качество регулирования возрастает при уменьщении разброса характеристик электромаТнитов (в многоцилиндровом двигателе) по току срабатывания и увеличении числа цилиндров и частоты вращения коленчатого вала.

На полной нагрузке пропуски подачи топлива исключаются, а при дальнейщем увеличении нагрузки частота вращения коленчатого вала снижается. В этом случае, соответствующем работе двигателя по

0 внешней характеристике, все цилиндры работают без пропусков сгорания, поскольку время замкнутого состояния контактов 20 всегда больше минимально необходимого для срабатывания электромагнитов и впрыска топлива. Наоборот, при разгрузке двигателя он разгоняется и автоматически переходит на регуляторную характеристику при достижении частоты вращения, заданной ранее положением рычага 16. Таким