Система регулирования многоцилиндрового дизеля Советский патент 1991 года по МПК F02D17/02 F02M63/02 

Изобретение относится к области автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам регулирования дизелей путем отключения части цилиндров на режимах малых нагрузок и холостому ходу.

Цель изобретения - повышение качества регулирования.

На фиг. 1 изобажена система регулирования дизеля отключением цилиндров; на фиг.2 - устройство подачи топлива в отдельный цилиндр двигателя; на фиг. 3 - осциллограммы изменения давления Рн в линии давления, хода Ькл обратного клапана, изменения напряжения Окл и хода Икл обратного клапана при подаче напряжения на его привод в функции от угла р поворота вала; на фиг. 4 - временные сигналы на элементах схемы фиг. 2.

Система регулирования содержит обратный клапан 1 для каждого цилиндра, открывающийся внутрь линии 2 высокого давления (ЛВД) (фиг. 2). Клапан может быть выполнен в виде отдельного узла и установлен между топливным насосом 3 высокого давления (ТНВД) и форсункой 4, закрытого типа, без изменения конструкции существующих типов топливной аппаратуры. Управление клапаном 1 осуществляется электромагнитным приводом 5. Последовательно с обратным клапаном 1 расположен источник 6 давления топлива, редукционный клапан 7 и магистраль 8 слива топлива. Электромагнитный привод каждого клапана 1 управляется системой электронного ре- гулирования, содержащее датчик 9 поворота коленвала (фиг.1), импульсный датчик 10 частоты вращения вала, задатчик (орган управления двигателем) 11, усилители-формирователи 12 и 13 сигналов датчиков 9 и 10, кольцевой счетчик 14, преобразователь 15 частоты в напряжение, компаратор 16, коммутатор 17, элемент ИЛИ 18, RS-триггеры 19-22, дифференциатор 23 и усилители 24-27 мощности. Число RS-триггеров 19-22, усилителей 24-27, обратных клапанов 1 с электромагнитным приводом 5 равно числу цилиндров дизеля.

Система регулирования работает следующим образом.

После подачи топлива насосом 3 вследствие посадки нагнетательного клапана на свое седло (не показано) происходит разгрузка ЛВД 2, сопровождающаяся интенсивным колебательным процессом (фиг. 3). В определенные моменты давление топлива Рн в ЛВД 2 может быть ниже атмосферного или определенного уровня давления, создаваемого источником 6 давления. В этом случае в точке Б (фиг. 3) обратный клапан 1 открывается под воздействием разницы давлений, а в момент В закрывается. Если до прихода к клапану 1 импульса низкого давления на обмотку электромагнитного привода 5 подать напряжение, то клапан 1 останется в открытом положении (ход him1, фиг. 3) и следующий импульс высокого давления впрыска стравится через открытый клапан 1 на слив.

0 Таким образом произойдет отключение цилиндра. После обесточивания электромагнитного привода 5 клапан 1 закрывается под усилием возвратной пружины. Следует отметить, что открытие клапана 1 осуществ5 ляется только под воздействием гидродинамических процессов, происходящих в ЛВД, поэтому усилие, развиваемое электромагнитным приводом, и потребляемая им мощность минимальны. При этом электронный

0 регулятор работает следующим образом.

При работе двигателя на один из входов компаратора 16 с задатчика 11 поступает CHI нал определенного уровня. Датчик 9 меток поворота коленвала генерирует частот5 ныйсигнал,которыйв

усилителе-формирователе 12 преобразовывается к необходимому виду (например, меандр) и далее в преобразователе 15 частоты в напряжение принимает вид постоянного

0 напряжения, пропорционального частоте вращения коленвала На выходе компаратора 16 в зависимости от величин входных сигналов появляется напряжение либо высокого уровня, либо низкого, при этом на5 пряжение высокого уровня будет соответствовать сигналу (команде) на отключение цилиндра, т.е. на удержание обратного клапана в открытом состоянии. Управление клапанами 1 осуществляет0 ся через RS-триггеры 19-22. На выходе RS- триггеров 19-22 постоянно присутствует напряжение высокого уровня и соответственно клапаны 1 удерживаются в открытом состоянии.

5 Для примера примем, что порядок работы цилиндров двигателя 1-4 (в принципе ключи коммутатора 17 можно выполнить под любой порядок работы цилиндров). Датчик 10 оборотов установлен у кулач0 кового вала (не показано) топливного насоса 3 и генерирует один импульсный сигнал за два оборота коленвала. Этот сигнал появляется за 90° по кулачковому валу насоса, до начала впрыска топлива в первый цилиндр,

5 что соответствует 180° поворота коленвала двигателя (фиг. 4, Ui). Импульс датчика 10, преобразователя в усилителе-формирователе 13 по форме и амплитуде обнуляет счетчик 14, который в свою очередь устанавливает коммутатор 17 в первое положение при котором сигнал управления1 j ом- паратора 16 поступает на RS-триггер 19 электромагнитного привода 5 обратного клапана 1 первог цилиндра Счетчик 14 начинает подсчет импульсов поворота (-олен- вала двигателя и, если количество меток за один оборот раьно 360. то через каждые 180° поворота когснвала счетчик вырабатывает сигнал на управление коммутатором (U2, Оз, U4 Us, фиг. 4), т е. на подключение компаратора 17 к триггеру следующего цилиндра Эти же сигналы, проходя через зле- мент ИЛИ 18, принимая импульсный вид в дифференциаторе 23 (Uo, на фиг. ), поступают нэ установочные входы S всех RS-триг- геров 19-22 и пзреводят их выходы в высокоэ состояние. Если ранее ня выходах RS-триггеров присутствовало напряжение высокого уровня, то это воздействие не изменит их состояние, опрокидывается только тот RS-триггер на вь ходе которого находилось нулевое напряжение Допустим на выходе компаратора 16 напряжение низкого уровня (Uy, фиг. 4) При подключении коммутатором 17 этого напряжения (т С., фиг. 4) на вход RS-триггера 19 первого цилиндра он перебрасывается в низкое состояние (Us фиг. 4), соответствующий элек ромагнит- нь,й привод 5 клапана обесточивается Ктз- пан 1 закрывается и приблизитепьно через 180° поворота колеивала происходит впрыск топлива в первый цилиндр (Pi фиг. 4). Однако с приходом след/ющего импуг са с дифференциатора 23 RS-триггер 19 устанавливается в высокое состояние Эгот импульс появляется во время впрыска топлива а первый цилиндр и подача напряжения на электромагнитный привод не оказывает влияния на топливоподачу, но по завершении впрыска обратный клапан открывается и фиксируется в этом состоянии электромагнитным приводом.

При изменении состояния выхода компаратора 16 на высокий уровень, т.е необходимости уменьшения мощности, отдаваемой двигателем, этот высокий уровень подключается компаратором 16 к R триггеру 20 электромагнитного привода 5 соответствующего (следующего по порядку работы) цилиндра. Однако на выходе RS- триггера 20 уже присутствует напряжение высокого уровня (Ug). В результате обратный клапан этого цилиндра остается в открытом состоянии и с приходом через 180° поворота коленвала импульса давления впрыска он стравливается через открытый клапан, происходит отключение цилиндра на один цикл его работы PZ.

По завершении двух оборотов коленвг- ла или одного оборота кулачкового вала топливного насоса дг г-шк. 1C час готы аращения генерирует импульс, который перектюн JCT коммутатор 17 на R5- риггер -ллектромаг- ни.нпго ПРИВОДЯ 5 перво о цилиндра Таким

образом осуществляв сч защита (установка системы в исходное состояние за каждые два оборота к онвала) от паразитных сигналов.

Существующие системы электронного

0 регулирования двигателей, механические и гидравлические регуляторы осуществляют перемещение рейки топливного насоса при набросе 100% нагоуз-и- за0 г, независимо or скоростного режима лзбогJ двигателя

5 Данная система позволяет обеспечить личение цикловой лодзчи ТОПЛИРЭ Oi мини мальной до максимальной вс.го за два оборота коленЕЭ1а. При частг.те вращения 600 об/мин это соответствует о 05 г з При

0 1500 ob/мин - 0,02 с, что значи -льне меьч ше, чем / существующих систем Формула изпбретения Система регулирования многоцилинд рового дизеля, содержащая топливный на5 сое высокого давления связанный линиями высокого давления с форсунками, устройства для откпючен лп цилиндров, выполнен- НИР з виде управляемых оОратных клепаное с электромагнитным приводом, которые ус) тэновлены в ка-кдой линии высокого давления с возмомностью ОГСЭЫТРЯ внутрь их полости, и схему управления электромагнитным приводом управляемых обратных клапанов, имеющую задатчик датчики угла

5 поворота колончатого вала д татечя и час тоты вращения усилители-формирователи и блок управления, к входам которого подключены задатчик и через усилители-формирователи датчики угла поворота

0 коленчатого вала и частоты врощения, а выходы через усилители мощности подключены к электромагнитным приводам обратных клапаное, отличающаяся ем, что, : целью повышения качества регулирования,

5 блок управления выполнен в виде преобразователя частоты в напряжение, компаратора, коммутатора, кольцевое счетчика, блока ИЛИ. дифференциатора и триггеров, причем выход усилителя-формирователя

0 датчика угла поворота вала связан параллельно с кольцевым счетчиком и с последовательно соединенными преобразователем частоты в напряжение, компаратором и ком- мутзтором, выходы которого связаны ие5 пооредстовнно с Р-ьходами триггеров, а через блок ИЛИ и дифференциатор - с Р- . входами триггеров, подключенный к усилителям мощности, а кольцевой счетчик включен выходами в линии связи коммутатора с блоком ИЛИ.

Фиг. г

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить качество регулирования. В линиях высокого давления каждого цилиндра установлены обратные клапаны с электромагнитным приводом 5, которые позволяют отключать подачу топлива в соответствующих цилиндрах. Электромагнитные приводы 5 подлюче- ны к блоку управления, выполненному в 0 г-тЩвиде усилителей 24-27 мощности и RS-триг- геров 19-22, S-входы которыч соединены между собой и подключены к выходу дифференциатора 23, а R-входы к соответствующим выходам коммутатора 17. Управляющие входы коммутатора 17 подключены к соответствующим выходам кольцевого счетчика 14 и одновременно к входам логического элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с входом дифференциатора 23. Кольцевой счетчик 14 имеет два входа, первый из которых соединен с усилителем формирователем 12 датчика 9 поворота коленчатого вала, а второй - с усилителем- формирователем 13 датчика 10 частоты вращения. Первый вход кольцевого счетчика 14 соединен также с входом преобразователя 15 частоты в напряжение, выход которого подключен к первому входу компаратора 16. Второй вход компаратора 16 соединен с за- датчиком 11, а выход компаратора 16 - с коммутатором 17. Система обеспечивает изменение цикловой подачи топлива от нуля до максимума всего за два оборота коленчатого вала.4 ил. ъ Ј г / х ел VI VI О СО

-/

Фиг 5

Pi

Л

.4