Способ управления двигателем внутреннего сгорания транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК F02B37/00 F02D23/02 F02D17/02 

установлена заслонка 8 и этот тракт через трубопровод 11 сообщен с впускным трактом 12 цилиндров 2, перед подачей воздуха в цилиндры 2 повышают его температуру, подмешивая отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1. Для этого прикрывают заслонку 8 и приоткрывают заслонку 10. Изменяя степень открытия заслонок, измеряют

количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха, равной эталонному значению, соответствующему температуре воспламенения топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно повышать путем одновременного дополнительного сжатия и подмешивания ОГ. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение позволяет повысить надежность управления двигателем внутреннего сгорания /ДВС/ транспортного средства, который разделен на две группы цилиндров с разной степенью сжатия и выполнен с наддувом. При работе ДВС на режимах с нагрузкой от нуля до заданного значения топливо и воздух под давлением подают в цилиндры 1 первой группы - с повышенной степенью сжатия, а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превышении заданного значения дополнительно подают воздух под давлением в цилиндры 2 второй группы - с пониженной степенью сжатия и с задержкой по времени подают в них топливо. Для наддува цилиндров 1 предусмотрен турбокомпрессор 4, а для наддува цилиндров 2 - турбокомпрессор 5. В выпускном тракте 9 турбокомпрессора 4 установлена заслонка 8, и этот тракт через трубопровод 11 сообщен с впускным трактом 12 цилиндров 2, перед подачей воздуха в цилиндры 2 повышают его температуру, подмешивая отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1. Для этого прикрывают заслонку 8 и приоткрывают заслонку 10. Изменяя степень открытия заслонок, изменяют количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха равной эталонному значению, соответствующему температуре воспламенения топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно повышать путем одновременного дополнительного сжатия и подмешивания

Изобретение относится к области ашиностроения; а именно к двигатеям внутреннего сгорания, в частноси к управлению и регулированию оздухоснабжения двигателей отклюением цилиндров и наддувом. Цепью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 представлена схема реализации способа управления двигателем внутреннего сгорания, при котором повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производят подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы; на фиг.2 - схема реализации способа управления двигателем внутреннего сгорания, при котором повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производят путем его сжатия компрессором, приводимым от вала двигателя, и одновременным подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы; на фиг.З - график зависимости относительного количества отработавших газов q, подаваемых из выпускного тракта первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы цилиндров, от степени сжатия Ј в цилиндрах второй группы; на фиг.4 приведен график зависимостей относительного количества отработавших газов q, подаваемых из выпускного тракта первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы, от степени повышения давления в компрессоре Пк при различных величинах степени сжатия Ј в цилиндрах второй группы.

Автомобильный дизель, используемый для реализации способа управления, состоит из двух групп 1 и 2 цилиндров с общим коленчатым валом 3, в первую из которых 1 объединены ци5

линдры с повышенной степенью сжатия Ј 14-17), снабженные турбокомпрессором 4, а во вторую группу 2-ци- линдры с пониженной степенью сжатия

0 Ј 7-10), снабженные трубокомпрес- сором 5.

Способ управления заключается в 0 следующем.

При запуске двигателя и на час5 тичных нагрузках (or нуля до заданного значения) подачу топлива с помощью насоса 6 высокого давления осуществляют только в цилиндры первой группы с повышенной степенью сжатия.

0 Органом 7 управления задают нагрузку этой группе цилиндров, определяющую получаемую полезную работу в них. Открытая заслонка 8 установленная в выпускном тракте 9, обеспечивает

. удаление отработавших газов в атмосферу. Закрытая заслонка 10, установленная в трубопроводе 11, связывающем выпускной тракт 9 первой группы цилиндров с впускным трактом

0 12 второй группы, перекрывает доступ отработавших газов во впускной тракт 12. С помощью открытой эас- (лонки 13, размещенной в патрубке, связывающем впускной 12 и выпускной

5 14 тракты второй группы цилиндров, обеспечивается дополнительное снижение затрат мощности на прокручивание этой группы цилиндров, которые из-за низкой степени сжатия существенно

Q меньше, чем в традиционном дизеле. При большой нагрузке работающих цилиндров первой группы, соответствующей подаче воздуха в них в диапазоне 0,5-1,0 максимального значения, при превышении ее заданного значения, соответствующий сигнал на подключение второй группы цилиндров от датчика 15 Величины цикловой подачи топлива, зависящей от положения ор5

гана управления двигателем, например педали, поступает в блок 16 управления, который вырабатывает сигналы управления заслонками 8,10 и 13 и рейкой топливного насоса 6. При подаче упомянутого сигнала от датчика 15 на подключение второй группы цилиндров заслонка 8 прикрывается, заслонка 10 приоткрывается, заслонка 13 закрывается. При этом часть отработавших газов из первой группы цилиндров поступает в цилиндры второй группы. Тем самым осуществляют передачу части тепло- вой энергии работающих цилиндров для повышения температуры воздуха, подаваемого во вторую группу цилиндров, до эталонного значения, при котором обеспечивается эффективное воспламенение и сгорание топлива. Относительное количество отработавших газов задается величиной открытия заслонок 8 и 10 и зависит от степени сжатия в цилиндрах второй группы. Зависимость минимального относительного количества отработавших газов от степени сжатия, необходимого для достижения температуры конца сжатия на уровне 400-430°С и, сЛедо- вательно, эффективного воспламенения и сгорания топлива в цилиндре, приведена на фиг.З. Передача части тепловой энергии в цилиндры второй группы только после поступления сигнала от датчика 15 позволяет сократить время работы цилиндров первой группы с прикрытой заслонкой 8 и, следовательно, повысить топливную экономичность двигателя. Пусковую подачу топлива в цилиндры второй группы осуществляют соответст вующими секциями топливного насоса 6 с задержкой по времени относительно начала подачи сигнала от датчика 15 на подключение, задаваемой блоком 16 управления и связанной с необходимостью создания в цилиндрах с пониженной степенью сжатия благо- )приятных условий для эффективного воспламенения второй группы по сигналам управляющего блока заслонка 8 приоткрывается, заслонка 10 прикрывается, заслонка 13 остается в закрытом положении. При этом с момента запуска второй группы цилиндров подачу отработавших газов по мере повышения нагрузки двигателя снижают, приоткрывая заслонку 10 и приоткрывая заслонк

Q 0 25 о

Е

С

5

0

5

1976

8, по;шерживая значение температуры заряда на входе в цилиндры второй группы, равным эталонному, обеспечивая тем самым значение температуры смеси воздуха и отработавших газов в конце такта сжатия, достаточное для воспламенения в них топлива. Таким образом обеспечивают надежный запуск второй группы цилиндров и, следовательно, надежность работы двигателя в целом. Частичная рециркуляция отработавших газов из первой во вторую группу цилиндров способствует также снижению токсичности отработавших газов цилиндров второй группы при частичных нагрузках в этой группе. Утилизация энергии отработавших газов, выходящих из цилиндров второй группы, осуществляется в турбине турбокомпрессора 5, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давления подаваемого в цилиндры этой группы воздуха, охлаждаемого в охладителе 17. Утилизация энергии отработавших газов, выходящих из цилиндров первой группы, при любом режиме работы двигателя осуществляется в турбине турбокомпрессора 4, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давления воздуха, подаваемого в цилиндры этой группы. При дальнейшем повышении нагрузки увеличивают подачу топлива в цилиндры обеих групп, а при достижении максимальной величины цикловой передачи в цилиндры первой группы дальнейшее повышение мощности двигателя достигают увеличением подачи топлива в цилиндры второй группы. Регулирование давления наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры второй группы, осуществляется посредством блока управление, воздействующего на заслонку 13, в зависимости от сигнала датчика 15 или датчика давления воздуха, устанавливаемого после компрессора (не показан). При снижении мощности двигателя и переходе его на режим частичных нагрузок с помощью блока 16 управления, обрабатывающего сигнал от датчика 15, прекращают подачу топлива в цилиндры второй группы и открывают заслонку 13. При переходе дизеля на режим горного тормоза подачу топлива прекращают в обе группы цилиндров, заслонки 8 и 13 закрывают. Способ управления, схема которого изображена на фиг.2, отличается от

изложенного выше тем, что с момента подачи сигнала на подключение второй группы цилиндров температуру воздуха, подаваемого в эту группу, повышают не только путем подмешивания отработавших газов цилиндров первой группы, но и одновременно путем сжатия компрессором 18, приводимым от коленчатого вала 3 через привод 19 и муфгу 20. При этом в момент подачи упомянутого сигнала заслонку 13 закрывают и включают муфту 20 привода компрессора 18. Тем самым осущестнляется подвод одновременно двух видов энергии - час- ти тепловой и механической энергии, вырабатываемой в цилиндрах первой группы, для повышения температуры воздуха, подаваемого яо вторую группу цилиндров. Минимальное относительное количество отработавших газов, подаваемых из выпускного тракта 9 первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы цилиндров 2, определяется при различных степенях сжатия в зависимости от степени повышения давления в компрессоре по графику на фиг.6.

Особенностью описываемого варианта способа управления является также и то, что утилизацию энергии газов, выходящих из цилиндров второй группы, осуществляют не только в турбине турбокомпрессора 5, но и в силовой турбине 21, установленной на одном валу с компрессором 18, избыточная мощност которой при достижении положительного баланса мощностей в системе турбина- компрессор передается через муфту 20 и привод 19 на коленчатый вал 3 дви- гателя. При переходе двигателя на частичные нагрузки прекращают подачу топлива в цилиндры второй группы,выключают муфту 20 и полностью открывают заслонку 13.

Осуществляемый при этом варианте способа управления подвод одновременно двух видов энергии (тепловой и механической) к второй группе цилиндров

кроме описанных эффектов, дополнительно обеспечит снижение дымности отработавших газов при пусковой подаче топлива благодаря уменьшению количества остаточных газов в цилиндрах второй группы и уменьшение дросселирова

„

5

5

0

ния выпускного тракта первой группы и снижение нагрузки на муфту 20 привода компрессора, а следовательно, улучшение ее массогабаритных параметров .

Таким образом способ управления дизелем транспортного средства обеспечивает стабильность воспламенения топлива и надежность работы двигателя ..а всех режимах, повышение литровой мощности без увеличения максимального давления сгорания.

Формула изобретения

с целью повышения надежности, повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производят подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы и поддерживают ее значение равным эталонному путем изменения количества подмешиваемых газов, причем подачу воздуха в цилиндры второй группы производят после поступления сигнала, а подачу топлива - с задержкой по времени.

V 1,1 13 Ц 1,5 1.6 1,7 Jfx

Фиг.4