Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1977 года по МПК F02D17/02 

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения.

Известны способы регулирования двигателей внутреннего сгорания. Экономичность двигателей внутреннего сгорания на режимах частичных нагрузок снижается вследствие ухудшения условий . смесеобразования и сгорания топлива, а частые и резкие изменения нагрузок приводят к преждевременному выходу из строя деталей цилиндропоршневой группы. Для устранения отмеченных выше недостатков отключают подачу топлива в часть цилиндров, при этом остальные цилиндры работают с нагрузкой, близкой к номинальной, что обеспечивает сохранение относительно высоких экономических показателей.

Известны устройства для осуществления способа регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержаш,ие установленные в цилиндрах форсунки, каждая из которых сообщена с топливным насосом при номощи трубопровода.

Известны устройства, в которых отключение подачи топлива производят путем выведения рейки топливного насоса на нулевую иодачу.

В процессе регулирования двигателя по известному способу температурные условия деталей цилиндров с отключенной подачей топлива существенно отличаются от температурных условий остальных цилиндров. Ири включении цилиндров в работу в их деталях возникают дополнительные термические напряжения, что снижает их долговечность и надежность двигателя. Кроме того, в период стабилизации температурного режима, после включения цилиндра в работу, несколько снижается эффективность иснользования топлива, сжигаемого в этих цилиндрах.

С целью повышения надежности и экономичности двигателя подачу топлива в цилиндр отключают на один цикл поочередно, а циклы с отключенной подачей топлива чередуют через равные интервалы. В устройстве для

реализации описываемого способа в нагнетательной магистрали каждого топливного насоса установлен запорный орган с приводом, соединенным с коленчатым валом через прерыватель. Привод может быть выполнен в виде электромагнита, подключенного одной своей клеммой к источнику тока, а другой - к соединенному с тем же источником распределителю, снабженному подвижным и неподвижными контактами, первый из которых соединен

с коленчатым валом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 - распределитель, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез; на фиг. 4 - занорный орган золотникового типа.

Шесть топливных насосов 1 соединены каждый при помощи своей нагнетательной магистрали 2 с форсункой 3, установленной в одном из цилиндров дизеля. В каждой магистрали находится запорный орган 4 (фиг. 1, в соответствии с номерами цилиндров ИВь ИВ2, ИВз, ИВ4, ИВб, ИВб. Каждый из запорных органов снабжен электромагнитным приводом 5, подключенным одной своей клеммой к источнику 6 тока, а другой к соединенному с тем же источником распределителю 7. Вал 8 распределителя кинематически соединен с коленчатым валом дизеля и снабжен закрепленным на нем подвижным контактом 9 (ВК). Неподвижные контакты 10 (фиг. 1, Кь К2, Кз, К4, Ks и Кб в соответствии с номерами цилиндров) размещены в неподвижной крышке 11 корпуса 12 распределителя.

Запорный орган выполнен в виде золотника, корпус 13 которого при помощи штуцеров крепится в нагнетательной магистрали топливного насоса. Плунжер 14 золотника выполнен удлиненным, помещен в качестве сердечника в катушку электромагнитного привода 5 и подпружинен в последнем при помощи пружины 15. Уплотнение между корпусом и плунжером осуществляется при помощи сильфона 16. В плунжере предусмотрен канал а, перпендикулярный его оси, и ломаный канал б, сообщенный одним из своих торцевых отверстий с трубопроводом 17 слива избыточного топлива. Для направления утечки топлива между плунжером и корпусом золотника в сливной бак в корпусе предусмотрен дренажный канал в.

На режимах нагрузок, близких к номинальной, контакты К разомкнуты, схема регулирования обесточена и двигатель работает без пропусков вспышек. При снижении нагрузки рейка управления топливными насосами движется на уменьшение подачи топлива (вправо) и замыкает контакты К, в результате чего подается питание на вращающийся контакт ВК распределителя. В положении, изображенном на фиг. 1, замыкаются контакты ВК и Ki и подается импульс на привод индивидуального включателя первого цилиндра ИВь Момент замыкания контактов ВК и Ki совпадает с началом нагнетательного хода плунжера топливного насоса первого цилиндра, а продолжительность замыкания равна продолжительности нагнетательного хода плунжера. При подаче импульса на привод золотника плунжер смещается, а канал подачи топлива к форсункам перекрывается.

Таким образом, каждая пара контактов (ВК и К) служит прерывателем в цепи питания привода плунжера током. При этом канал б обеспечивает перепуск топлива из нагнетательной магистрали в расходную емкость, после чего контакты ВК и Ki размыкаются, а привод обесточивается. При повороте коленчатого вала в двигателе происходит шесть вспышек в соответствии с порядком работы цилиндров. Передаточное отношение i от коленчатого вала к распределителю подачи топлива

равно семи, что обеспечивает пропустш вспышек через каждые 420° угла поворота коленчатого вала. В результате этого после отключения первого цилиндра обеспечивается отключение третьего, затем пятого и т. д. Таким образом обеспечивается поочередное отключение подачи топлива в цилиндр на один цикл через равные интервалы. При увеличении нагрузки на двигатель рейка топливных насосов движется в сторону увеличения подачи топлива (влево) и при положении, соответствующем цикловым подачам, близким к подачам на номинальной нагрузке, размыкает контакты К. Двигатель начинает

работать без пропусков вспышек.

Углы поворота коленчатого вала, через которые происходят отдельные пропуски вспглщек, можно рассчитать по формуле

ОЛЛ1 Z k

а ЗбО„- -,

где а - угол поворота коленчатого вала (в градусах) между отдельными пропусками вспышек в цилиндрах двигателя;

т-коэффициент тактности, равный 1 для двухтактного двигателя и 2 для четырехтактного;

Z - число цилиндров двигателя; , 2, 3,... - безразмерная величина,

определяюп,ая диапазон мощностей, в которых производится регулирование.

Например, для пятицилиндрового двигателя прн знаке «+ в формуле при в двигателе будет пропуск каждой шестой вспышки, при - каждый седьмой вспышки, - каждой восьмой вспышки и т. д.

Устройство позволяет использовать отключение цилиндров для регулирования в различных диапазонах мощностей. Например в первом диапазоне - пропуск каждой восьмой вспышки; во втором диапазоне - пропуск каждой четвертой вспышки; в третьем диапазоне - пропуск каждой второй вспышки с соответствующим уменьшением мощности двигателя.

Предлагаемый способ регулирования и устройство для его реализации помимо экономического эффекта, выражающегося в уменьшении расхода топлива на режимах частичных нагрузок и холостом ходу двигателя, в результате отключения подачи топлива в отдельные цилиндры обеспечивает сохранение одинаковой тепловой напряженности всех цилиндров, отсутствие резких изменений температурного режима деталей цилиндропоршиевой группы прн включении и выключении цилиндров, что повышает надежность и долговечность двигателя в целом. Кроме того, облегчается возможность применения способа на двигателях большой размерности. Преимущество предлагаемого способа заключается также в том, что при частых изменениях нагрузки уменьшаются температурные перепады деталей, и двигатель

постоянно готов к приему нагрузки вплоть до номинальной, что является особенно важным для главных двигателей ледоколов, буксиров, рыбопромысловых судов. Следует отметить, что изобретение может быть одинаково успешно использовано как на двухтактных двигателях, так и на четырехтактных.

Формула изобретения

1.Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания путем отключения подачи топлива в цилиндры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, подачу топлива в цилиндры отключают на один цикл поочередно.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем.

что циклы с отключенной подачей топлива чередуют через равные интервалы.

3.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее установленные в цилиндрах

форсунки, каждая из которых соединена с топливным насосом при помощи нагнетательной магистрали, отличающееся тем, что в нагнетательной магистрали установлен запорный орган с приводом, соединенным с коленчатым валом через прерыватель.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электромагнита, подключенного одной своей клеммой к источнику тока, а другой - к соединенному с

тем же источником распределителю, снабженному подвижным и неподвижными контактами, первый из которых кинематически соединен с коленчатым валом.

Р

iiitTJ

Ml

. ( 1L..

#0:,|й:а-1 /Вл fxSSijt/e.-ffe ;-а,Щз

- juciif-VM/г

1j

иг. 1

ID

A-A

Фиг. 2 f3