RU2820102C1 - Tank acceleration improvement device - Google Patents

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines with compression ignition and turbocharging. Tank acceleration improvement device comprises engine (1) with intake and exhaust manifolds (2) and (26) connected with turbocharger (27). There is high pressure fuel pump (4) with an electromechanical fuel injection start angle corrector (7), connected to engine injectors (25), crankshaft position sensor (8), electric fuel pump (11) and electromagnetic injectors (3) installed in intake manifold (2) and connected to fuel rail (5). In addition, there are additional fuel tank (24), fuel supply union (6), coolant temperature sensor (13) installed in the cooling system pipeline, exhaust gas temperature sensors (29) installed in exhaust manifolds (26), tachogenerator (10) and control unit. Control unit (14) is made with possibility of switching on, indication of emergency modes, selection of fuel type, power increase level, control of electromagnetic injectors, electromechanical corrector of fuel injection start angle. Control unit (14) is connected to the on-board network, to the fuel injection start angle electromechanical corrector (7), to crankshaft position sensor (8), to the electric fuel pump, with coolant temperature sensor (13), with exhaust gas temperature sensors (28), with tachogenerator (10), with fuel pedal position sensor (20) and with brake pedal position sensor (22). In addition, the turbocompressor is equipped with an adjustable nozzle assembly with control mechanism (28) connected to control unit (14). Control unit (14) is connected to additional fuel temperature sensor (9) installed in fuel rail (25), and electromagnetic fuel valve (12) installed in fuel line. Control unit (14) is configured to correct the moment of the beginning of injection of additional fuel and its amount when outputting a signal to electromagnetic injectors (3) taking into account the crankshaft rotation frequency and temperature of the additional fuel.

EFFECT: provision of possibility to supply additional fuel from fuel system.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и турбонаддувом.The invention relates to the field of engine building, namely to piston internal combustion engines with compression ignition and turbocharging.

В процессе движения танка возникает необходимость изменять скорость его движения. Способность танка изменять скорость движения называется приемистостью, ее оценивают по характеристике разгона. Характеристика разгона - зависимость скорости и пути разгона танка от времени разгона. Следовательно, для улучшения приемистости необходимо сокращать время разгона до максимально возможной скорости движения и поддерживать ее. При движении танка на местности внешнее сопротивление непрерывно меняется, что приводит к изменению скорости движения машины. Для поддержания заданной (максимальной) скорости движения танка сила тяги по двигателю должна быть равной потребной силе тяги в конкретных дорожных условиях, а для разгона машины превосходить ее. Величина силы тяги по двигателю зависит от мощности силовой установки (СУ) танка и его веса, параметров трансмиссии и гусеничного движителя. Таким образом для увеличения приемистости танка необходимо в первую очередь увеличивать мощность СУ. Существуют различные способы увеличения мощности СУ. Наиболее перспективным с точки зрения минимального внесения изменений в конструкцию СУ является кратковременное форсирование (КФ). В настоящее время известно много способов КФ СУ в том числе заключающихся в добавлении (впрыске) дополнительно топлива (далее - под дополнительным топливом понимается дизельное топливо, бензин, керосин), воды, газа и их смесей во впускной коллектор. Танки эксплуатируются в различных климатических зонах, где температура окружающего воздуха может изменяться не только в течении года, но и в течении суток от положительных до отрицательных значений. Физические свойства жидкостей изменяются под воздействием температуры. Использование воды в условиях отрицательных температур невозможно, из-за перехода ее в твердое состояние. Также определенные трудности вызывает обеспечение качества используемой воды (степень очитки, жесткость). Кроме того, использование воды может привести к коррозии деталей цилиндропоршневой группы, а в случае неисправности системы и поступления большого количества воды в цилиндры СУ может возникнуть гидроудар. Использование газа сопряжено с повышенной взрывоопасностью и сложностью аппаратуры для дозированной подачи. Использование взрывоопасных топлив в танках нецелесообразно. Поэтому наиболее рациональным является обогащение воздушного заряда дополнительным топливом. Увеличение мощности СУ при ее КФ зависит от количества добавленного дополнительного топлива во впускной коллектор. Регулирование количества дополнительного топлива, добавляемого во впускной коллектор, осуществляется продолжительностью открытия форсунок. Для исключения нарушения нормального процесса сгорания всего поданного в цилиндры СУ топлива (дополнительного топлива и топлива, впрыскиваемого через форсунки двигателя), необходимо корректировать угол опережения впрыска топлива в топливном насосе высокого давления (ТНВД) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (КВ), а при подаче дополнительного топлива момент начала открытия электромагнитных форсунок, который должен быть согласован с фазами газораспределения и частотой вращения КВ. Увеличение уровня мощности СУ зависит от количества дополнительного топлива впрыснутого во впускной коллектор. Плотность топлива изменяется в зависимости от температуры, следовательно, за одно и тоже время срабатывания форсунки количество впрыснутого дополнительного топлива имеющего различную температуру будет неодинаковым. Поэтому для обеспечения заданного уровня увеличения мощности СУ необходимо корректировать продолжительность открытия форсунок с учетом температуры дополнительного топлива. Для экономичной работы необходимо также корректировать начало открытия форсунок с учетом фаз газораспределения, чтобы часть дополнительного топлива не удалялась во время продувки цилиндра. Для обеспечения полноты сгорания всего топлива (дополнительного топлива и топлива, впрыскиваемого через форсунку топливной системы) поступающего в цилиндры СУ необходимо обеспечить их наполнение достаточным количеством воздуха. В СУ без наддува невозможно добиться значительного повышения уровня мощности, динамичности и экономичности из-за ограничения рядом факторов влияющих на наполнение цилиндров воздушным зарядом (веса циклового заряда воздуха). В современных танках используются СУ с турбонаддувом (далее по тексту под СУ понимается СУ, содержащая двигатель с турбонаддувом), позволяющим улучшить процессы газообмена и увеличить вес циклового заряда воздуха. Вместе с тем на переходных режимах работы таких СУ возникают условия, когда происходит рассогласование расходных характеристик турбокомпрессора (ТК) и СУ вследствие отставания разгона ТК от разгона КВ. В таких случаях возникает период, когда воздуха подаваемого в цилиндры СУ недостаточно для сгорания всего топлива, это приводит к снижению динамичности, величины крутящего момента, мощности и топливной экономичности. Следовательно, на переходных режимах работы СУ необходимо осуществлять регулирование ТК. Работа на форсированном режиме при поступлении с воздушным зарядом в цилиндры СУ дополнительного топлива сопряжена с увеличением температуры газов в камере сгорания и изменением периода задержки воспламенения. Так как способ КФ не предполагает замену деталей СУ на более прочные, то при работе на режиме КФ необходимо обеспечить надежность их работы. При достижении предельных параметров СУ (например температуры охлаждающей жидкости или деталей газоотводящего тракта) необходимо отключать режим КФ, на период нормализации теплового состояния деталей СУ, чтобы не допустить их повреждений и обеспечить надежность работы СУ. При этом целесообразно для увеличения быстродействия отключения КФ ориентироваться не только на температуру ОЖ, но и температуру отработавших газов (ОГ). Это объясняется тем, что СУ имеет теплоинерционность, а следовательно детали цилиндропоршенвой группы могут работать какое-то время (пока температура ОЖ увеличивается) при температурах свыше предельно допустимых, что может привести к их разрушению и неработоспособности СУ.As the tank moves, it becomes necessary to change its speed. The ability of a tank to change its speed is called throttle response, and is assessed by its acceleration characteristics. Acceleration characteristic - the dependence of the speed and acceleration path of the tank on the acceleration time. Therefore, to improve throttle response it is necessary to reduce the acceleration time to the maximum possible speed and maintain it. When a tank moves on the ground, the external resistance continuously changes, which leads to a change in the speed of the vehicle. To maintain a given (maximum) speed of a tank, the thrust force on the engine must be equal to the required thrust force in specific road conditions, and to accelerate the vehicle must exceed it. The amount of engine thrust depends on the power of the tank's power unit (PU) and its weight, transmission parameters and tracked propulsion. Thus, to increase the tank’s acceleration, it is necessary first of all to increase the power of the control unit. There are various ways to increase the power of the control system. The most promising from the point of view of minimal changes to the design of the control system is short-term forcing (SF). Currently, many methods of CF SU are known, including those that involve adding (injecting) additional fuel (hereinafter, additional fuel means diesel fuel, gasoline, kerosene), water, gas and their mixtures into the intake manifold. Tanks are operated in various climatic zones, where the ambient temperature can change not only throughout the year, but also during the day from positive to negative values. The physical properties of liquids change under the influence of temperature. The use of water in conditions of negative temperatures is impossible, due to its transition to a solid state. Also, certain difficulties are caused by ensuring the quality of the water used (degree of sedum, hardness). In addition, the use of water can lead to corrosion of parts of the cylinder-piston group, and if the system malfunctions and a large amount of water enters the cylinders of the control system, a hydraulic shock may occur. The use of gas is associated with an increased risk of explosion and the complexity of the equipment for dosing. The use of explosive fuels in tanks is impractical. Therefore, the most rational option is to enrich the air charge with additional fuel. The increase in power of the control system at its CF depends on the amount of additional fuel added to the intake manifold. The amount of additional fuel added to the intake manifold is controlled by the duration of the opening of the injectors. To avoid disruption of the normal combustion process of all fuel supplied to the cylinders of the control system (additional fuel and fuel injected through engine injectors), it is necessary to adjust the fuel injection advance angle in the high-pressure fuel pump (HPF) depending on the crankshaft speed (CV), and when additional fuel is supplied, the moment at which the electromagnetic injectors begin to open, which must be coordinated with the valve timing and rotation speed of the engine. The increase in the power level of the control system depends on the amount of additional fuel injected into the intake manifold. The density of the fuel changes depending on the temperature, therefore, during the same time of operation of the injector, the amount of injected additional fuel having different temperatures will not be the same. Therefore, to ensure a given level of increase in power of the control system, it is necessary to adjust the duration of opening of the injectors taking into account the temperature of the additional fuel. For economical operation, it is also necessary to adjust the beginning of the opening of the injectors, taking into account the valve timing, so that part of the additional fuel is not removed during cylinder purging. To ensure complete combustion of all fuel (additional fuel and fuel injected through the fuel system injector) entering the cylinders of the control system, it is necessary to ensure that they are filled with a sufficient amount of air. In a naturally aspirated control system, it is impossible to achieve a significant increase in the level of power, dynamism and efficiency due to limitations by a number of factors affecting the filling of the cylinders with air charge (the weight of the cyclic air charge). Modern tanks use a turbocharged control system (hereinafter referred to as a control system containing a turbocharged engine), which improves gas exchange processes and increases the weight of the cyclic air charge. At the same time, in transient operating modes of such control systems, conditions arise when there is a mismatch in the flow characteristics of the turbocompressor (TC) and the control system due to the acceleration of the compressor lagging behind the acceleration of the compressor. In such cases, a period occurs when the air supplied to the cylinders of the control unit is not enough to burn all the fuel, this leads to a decrease in dynamics, torque, power and fuel efficiency. Consequently, in transient operating modes of the control system it is necessary to regulate the TC. Operation in forced mode when additional fuel enters the CS cylinders with an air charge is associated with an increase in the temperature of the gases in the combustion chamber and a change in the ignition delay period. Since the CF method does not involve replacing CS parts with stronger ones, when operating in the CF mode it is necessary to ensure the reliability of their operation. When the limiting parameters of the control system are reached (for example, the temperature of the coolant or parts of the gas exhaust path), it is necessary to turn off the CF mode for the period of normalization of the thermal state of the control system parts in order to prevent their damage and ensure the reliability of the control system. In this case, it is advisable to increase the speed of switching off the CF to focus not only on the coolant temperature, but also on the temperature of the exhaust gases (EG). This is explained by the fact that the control system has thermal inertia, and therefore the parts of the cylinder-piston group can operate for some time (while the coolant temperature increases) at temperatures above the maximum permissible, which can lead to their destruction and the inoperability of the control system.

Известно устройство для обогащения воздушного заряда (Патент на изобретение Российской Федерации RU 2330173 C2, опубл. 27.07.2008 Бюл. №21) содержащее электромагнитные форсунки, размещенные во впускном трубопроводе дизеля, электрический насос, электронный блок управления, источник питания, датчики частоты вращения коленчатого вала, положения рейки топливного насоса высокого давления, температуры охлаждающей жидкости и допустимого снижения напряжения бортовой сети, при этом имеется датчик согласования фаз газораспределения, электрически соединенный с электронным блоком управления, причем число электромагнитных форсунок соответствует числу цилиндров дизеля и они размещены напротив впускных клапанов газораспределения с возможностью подачи активатора на их поверхность. Изобретение позволяет равномерно распределять активатор по цилиндрам двигателя на такте впуска в соответствии с фазами газораспределения, а также отключать устройство при достижении температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) и (или) снижению напряжения бортовой сети до определенных значений.A device for enriching the air charge is known (Patent for invention of the Russian Federation RU 2330173 C2, published on July 27, 2008 Bulletin No. 21) containing electromagnetic injectors located in the diesel intake pipe, an electric pump, an electronic control unit, a power source, crankshaft speed sensors shaft, rack position of the high-pressure fuel pump, coolant temperature and permissible reduction in on-board network voltage, while there is a valve timing matching sensor electrically connected to the electronic control unit, and the number of electromagnetic injectors corresponds to the number of diesel cylinders and they are located opposite the intake valves with the possibility of supplying an activator to their surface. The invention makes it possible to evenly distribute the activator among the engine cylinders during the intake stroke in accordance with the valve timing, and also to turn off the device when the coolant temperature is reached and (or) the on-board network voltage decreases to certain values.

Недостатками известного устройства является незначительный уровень повышения мощности, низкая динамичность СУ и экономичность СУ из-за отсутствия наддува. Отсутствие возможности обеспечения заданного уровня увеличения мощности СУ в различных климатических условия и на переходных режимах. Отсутствие обеспечения нормального процесса сгорания всего поданного в цилиндры СУ топлива из-за отсутствия корректировки угла опережения впрыска топлива и начала подачи дополнительного топлива. Отсутствие обеспечения надежности работы СУ при КФ (низкое быстродействие аварийного отключения КФ). Таким образом данное техническое решение будет не эффективным при использовании для повышения приемистости танка.The disadvantages of the known device are the insignificant level of power increase, the low dynamics of the control system and the efficiency of the control system due to the lack of supercharging. The inability to provide a given level of increase in the power of the control system in various climatic conditions and in transient modes. Lack of ensuring the normal combustion process of all fuel supplied to the cylinders of the control system due to the lack of adjustment of the fuel injection advance angle and the start of supply of additional fuel. Lack of ensuring reliability of the control system operation during CF (low speed of emergency shutdown of CF). Thus, this technical solution will not be effective when used to increase the tank’s throttle response.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой за прототип является «Система кратковременного форсирования силовой установки танка с устройством корректировки угла начала впрыска топлива» (Патент на полезную модель Российской Федерации RU 194935 U1, опубл. 30.12.2019 Бюл. №1), содержащая воздушные баллоны, воздушный фильтр, редуктор, трубопроводы, электропневмоклапан, электрический топливный насос, впускные коллекторы, турбопоршневой дизельный двигатель внутреннего сгорания, вихревые электромагнитные форсунки по числу цилиндров, электрический жидкостной насос, электронный блок управления, выключатель, микровыключатель, педаль подачи топлива, резервуар для воды, датчик согласования фаз газораспределения, электромеханический корректор угла начала впрыска топлива. Технический результат достигается тем, что система дополнительно содержит электромеханический корректор угла начала впрыска топлива что позволяет снизить механическую нагруженность деталей СУ.The closest in technical essence and accepted as a prototype is the “System for short-term boosting of the tank power plant with a device for adjusting the angle of the start of fuel injection” (Utility model patent of the Russian Federation RU 194935 U1, published 12/30/2019 Bulletin No. 1), containing air cylinders , air filter, reducer, pipelines, electro-pneumatic valve, electric fuel pump, intake manifolds, turbo-piston diesel internal combustion engine, vortex electromagnetic injectors according to the number of cylinders, electric liquid pump, electronic control unit, switch, microswitch, fuel pedal, water tank, valve timing sensor, electromechanical corrector of the fuel injection start angle. The technical result is achieved by the fact that the system additionally contains an electromechanical corrector of the fuel injection start angle, which makes it possible to reduce the mechanical load of the control system parts.

Недостатками системы кратковременного форсирования силовой установки танка с устройством корректировки угла начала впрыска топлива является использование ее только в условиях положительных температур из-за применения воды. Отсутствие возможности обеспечения заданного уровня увеличения мощности СУ в различных климатических условия, отсутствие регулировки ТК на переходных режимах работы СУ. Отсутствие корректировки начала момента впрыска дополнительного топлива для исключения нарушения процесса горения всего поданного в цилиндры СУ топлива. Отсутствие аварийного отключения режима КФ для обеспечения надежности работы СУ. Отсутствие возможности подачи дополнительного топлива во впускной коллектор из топливной системы СУ.The disadvantages of the system of short-term boosting of the tank power plant with a device for adjusting the angle of the start of fuel injection is its use only in conditions of positive temperatures due to the use of water. Lack of ability to provide a given level of increase in power of the control system in different climatic conditions, lack of adjustment of the fuel control system during transient operating modes of the control system. Lack of adjustment of the beginning of the injection moment of additional fuel to avoid disruption of the combustion process of all fuel supplied to the cylinders of the control system. No emergency shutdown of the CF mode to ensure reliable operation of the control system. Inability to supply additional fuel to the intake manifold from the SU fuel system.

Техническим результатом заявляемого предложения является обеспечение заданного уровня увеличения мощности СУ в различных климатических условия и на переходных режимах СУ. Обеспечение нормального процесса сгорания топлива. Обеспечение надежной работы СУ. Обеспечение возможности подачи дополнительного топлива из топливной системы СУ.The technical result of the proposed proposal is to ensure a given level of increase in the power of the control system in various climatic conditions and in transient modes of the control system. Ensuring normal fuel combustion process. Ensuring reliable operation of the control system. Ensuring the possibility of supplying additional fuel from the SU fuel system.

Технический результат достигается тем, что устройство улучшения подвижности танка, содержащее двигатель с выпускными и впускными коллекторами соединенными с турбокомпрессором, топливный насос высокого давления с электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива соединенный с форсунками двигателя, датчик положения коленчатого вала, электрический топливный насос, электромагнитные форсунки установленные во впускном коллекторе и соединенные с топливной рампой, дополнительный топливный бак, штуцер подачи топлива, датчик температуры охлаждающей жидкости установленный в трубопроводе системы охлаждения, датчики температуры отработавших газов установленные в выпускных коллекторах, тахогенератор, блок управления выполненный с возможностью включения, индикации аварийных режимов, выбора вида топлива, уровня увеличения мощности, управления электромагнитными форсунками, электромеханическим корректором угнала начала впрыска топлива и соединенный с бортовой сетью, с электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива, с датчиком положения коленчатого вала, с электрическим топливным насосом, с датчиком температуры охлаждающей жидкости, с датчиками температуры отработавших газов, с тахогенератором, датчиком положения педали подачи топлива, датчиком положения педали тормоза отличающееся тем, что дополнительно в турбокомпрессор установлен регулируемый сопловой аппарат с управляющим механизмом соединенный с блоком управления, который соединен с датчиком температуры дополнительного топлива установленным в топливной рампе, электромагнитным топливным краном установленным в топливной магистрали, при этом блок управления выполнен с возможностью корректировки момента начала впрыска дополнительного топлива и его количества при выдачи сигнала на электромагнитные форсунки с учетом частоты вращения коленчатого вала и температуры дополнительного топлива.The technical result is achieved by the fact that a device for improving the mobility of the tank, containing an engine with exhaust and intake manifolds connected to a turbocharger, a high-pressure fuel pump with an electromechanical corrector of the fuel injection start angle connected to engine injectors, a crankshaft position sensor, an electric fuel pump, electromagnetic injectors installed in the intake manifold and connected to the fuel rail, an additional fuel tank, a fuel supply fitting, a coolant temperature sensor installed in the cooling system pipeline, exhaust gas temperature sensors installed in the exhaust manifolds, a tachogenerator, a control unit configured to turn on, indicate emergency modes, select type of fuel, level of power increase, control of electromagnetic injectors, electromechanical corrector of the start of fuel injection and connected to the on-board network, with electromechanical corrector of the start of fuel injection angle, with a crankshaft position sensor, with an electric fuel pump, with a coolant temperature sensor, with sensors exhaust gas temperature, with a tachogenerator, a fuel pedal position sensor, a brake pedal position sensor, characterized in that additionally an adjustable nozzle apparatus with a control mechanism is installed in the turbocharger connected to a control unit, which is connected to an additional fuel temperature sensor installed in the fuel rail, an electromagnetic fuel a valve installed in the fuel line, while the control unit is configured to adjust the start moment of injection of additional fuel and its quantity when issuing a signal to the electromagnetic injectors, taking into account the crankshaft speed and temperature of the additional fuel.

Способ заключается в следующем при движении в сложных дорожно-грунтовых условиях (ДГУ) для увеличения мощности СУ механик-водитель включает питание на блоке управления и осуществляет на нем также выбор уровня повышения мощности, вида дополнительного топлива подаваемого во впускной коллектор двигателя через электромагнитные форсунки, место из которого осуществляется забор дополнительного топлива (дополнительный топливный бак или топливная система СУ). Блок управления после включения системы анализирует постоянно поступающие в него сигналы о положении КВ с датчика положения КВ СУ, о частоте вращения КВ с тахогенератора, о температуре подаваемого дополнительного топлива с датчика температуры дополнительного топлива, о температуре ОЖ с датчика температуры ОЖ, о температуре ОГ с датчиков температуры ОГ, о положении педали подачи топлива с датчика положения педали подачи топлива, о положении педали тормоза с датчика положения педали тормоза.The method is as follows: when driving in difficult road and soil conditions (DGU), to increase the power of the control system, the driver turns on the power on the control unit and also selects the level of power increase, the type of additional fuel supplied to the engine intake manifold through electromagnetic injectors, the location from which additional fuel is taken (additional fuel tank or SU fuel system). After turning on the system, the control unit analyzes the signals constantly received by it about the position of the CV from the CV SU position sensor, about the rotation speed of the CV from the tachogenerator, about the temperature of the supplied additional fuel from the additional fuel temperature sensor, about the coolant temperature from the coolant temperature sensor, about the exhaust gas temperature from exhaust gas temperature sensors, fuel pedal position from the fuel pedal position sensor, brake pedal position from the brake pedal position sensor.

При полностью выжатой педали подачи топлива, температуре ОЖ не превышающей предельно допустимого значения устанавливаемого для СУ предприятием разработчиком, температуре отработавших газов не превышающих предельно допустимого значения устанавливаемого для СУ предприятием разработчиком и отпущенной педали тормоза, блок управления выдает сигналы на включение электроклапана топливного крана, электрического топливного насоса и сигналы на срабатывание (открытие и закрытие) электромагнитных форсунок.When the fuel pedal is fully depressed, the coolant temperature does not exceed the maximum permissible value set for the control system by the developer enterprise, the exhaust gas temperature does not exceed the maximum permissible value established for the control system by the developer enterprise and the brake pedal is released, the control unit issues signals to turn on the electric valve of the fuel valve, electric fuel pump and signals to operate (opening and closing) electromagnetic injectors.

Для обеспечения экономичной работы на режиме КФ блок управления на основе анализа данных от датчика положения КВ выдает сигнал на срабатывание (открытие и закрытие) электромагнитных форсунок в момент, когда клапан выпуска закрыт, а клапан впуска открыт. Таким образом исключается возможность удаления вместе с ОГ части подаваемого во впускной коллектор дополнительного топлива, в момент продувки цилиндра СУ при перекрытии клапанов.To ensure economical operation in the HF mode, the control unit, based on analysis of data from the HF position sensor, issues a signal to activate (open and close) the electromagnetic injectors at the moment when the exhaust valve is closed and the intake valve is open. This eliminates the possibility of removing, along with the exhaust gas, part of the additional fuel supplied to the intake manifold at the time of purging the control unit cylinder when the valves are closed.

Для обеспечения нормального процесса сгорания всего поданного в цилиндры СУ топлива момент начала впрыска (открытия электромагнитных форсунок) дополнительного топлива устанавливается блоком управления в зависимости от частоты вращения и положения КВ. Блок управления выдает сигнал на электромеханический корректор угла начала впрыска топлива изменяя угол начала впрыска топлива в цилиндры СУ форсунками двигателя в зависимости от уровня увеличения мощности (количества дополнительного топлива подаваемого во впускной коллектор), а также частоты вращения КВ. Таким образом исключается раннее воспламенение топлива в цилиндре СУ и нарушения процесса сгорания.To ensure the normal combustion process of all fuel supplied to the cylinders of the control system, the moment of the start of injection (opening of electromagnetic injectors) of additional fuel is set by the control unit depending on the rotation speed and position of the CV. The control unit sends a signal to the electromechanical corrector of the fuel injection start angle, changing the start angle of fuel injection into the cylinders of the control system by the engine injectors depending on the level of power increase (the amount of additional fuel supplied to the intake manifold), as well as the engine speed. This prevents early ignition of the fuel in the control unit cylinder and disruption of the combustion process.

Для обеспечения установленного уровня мощности блок управления устанавливает время срабатывания электромагнитных форсунок в зависимости от температуры дополнительного топлива. Для обеспечения полноты сгорания всего поданного в цилиндры СУ топлива при рассогласовании расходных характеристик турбокомпрессора и СУ вследствие отставания разгона ТК от разгона КВ, блок управления на основе данных о частоте вращения КВ выдает сигнал на управляющий механизм РСА, который изменяет положение лопаток РСА. Давление перед лопатками РСА возрастает и увеличивается скорость истечения ОГ на лопатки турбинного колеса ТК, увеличивая скорость его вращения. Компрессорное колесо, жестко связанное с турбинным колесом ТК, также увеличивает скорость вращения. В результате увеличивается давление и объем воздуха во впускном коллекторе СУ. При увеличении оборотов КВ СУ блок управления выдает сигнал на поворот лопаток РСА в исходное состояние. Таким образом улучшаются процессы газообмена и увеличивается вес циклового заряда воздуха на переходных режимах работы СУ.To ensure the set power level, the control unit sets the response time of the electromagnetic injectors depending on the temperature of the additional fuel. To ensure complete combustion of all fuel supplied to the CS cylinders when there is a mismatch between the flow characteristics of the turbocharger and the CS due to the TC acceleration lagging behind the CV acceleration, the control unit, based on data on the CV rotation frequency, issues a signal to the RSA control mechanism, which changes the position of the RSA blades. The pressure in front of the RSA blades increases and the speed of exhaust gas flow onto the blades of the TC turbine wheel increases, increasing its rotation speed. The compressor wheel, rigidly connected to the TK turbine wheel, also increases the rotation speed. As a result, the pressure and volume of air in the SU intake manifold increases. When the speed of the CV SU increases, the control unit issues a signal to rotate the RSA blades to their original state. In this way, gas exchange processes are improved and the weight of the cyclic air charge increases during transient operation modes of the control system.

Для обеспечения заданного уровня увеличения мощности СУ в различных климатических условиях блок управления устанавливает длительность срабатывания электромагнитных форсунок в зависимости от температуры дополнительного топлива. Таким образом обеспечивается одинаковое количество дополнительного топлива подаваемого во впускной коллектор с учетом изменения его плотности в зависимости от температуры.To ensure a given level of increase in power of the control system in various climatic conditions, the control unit sets the duration of operation of the electromagnetic injectors depending on the temperature of the additional fuel. This ensures that the same amount of additional fuel is supplied to the intake manifold, taking into account changes in its density depending on temperature.

Для обеспечения надежности работы СУ на режиме КФ блок управления прекращает выдачу сигналов на срабатывание электромагнитных форсунок в случаях превышения предельно допустимой температуры ОГ, превышения предельно допустимой температуры ОЖ, частоты вращения КВ свыше предельно допустимой, изменения положения педали тормоза от исходного. Во всех аварийных случаях прекращения работы СУ в режиме КФ на блоке управления загорается соответствующая индикация. Повторное включение режима КФ возможно после нормализации теплового состояния СУ или прекращения торможения, о чем будет свидетельствовать отсутствие индикации на блоке управления. Таким образом исключается аварийные режимы работы СУ при КФ.To ensure reliable operation of the control system in the CF mode, the control unit stops issuing signals to activate the electromagnetic injectors in cases of exceeding the maximum permissible exhaust temperature, exceeding the maximum permissible coolant temperature, exceeding the maximum permissible CV rotation speed, or changing the position of the brake pedal from the original one. In all emergency cases of stopping the operation of the control system in the CF mode, the corresponding indication lights up on the control unit. Re-enabling the CF mode is possible after the thermal state of the control system has normalized or the braking has stopped, as evidenced by the absence of an indication on the control unit. This eliminates emergency operating modes of the control system during CF.

Предлагаемое устройство для реализации способа улучшения приемистости танка (далее - Устройство) представлено на фиг. 1. Предлагаемое Устройство содержит двигатель 1 (фиг.1) с установленными впускными 2 и выпускными 26 коллекторами, которые соединены с ТК 27 имеющего регулируемый сопловой аппарат (РСА) (не показан) с управляющим механизмом 28. В выпускных коллекторах 26 на подводящих трубопроводах к турбинной части ТК 27 установлены датчики 29 температуры отработавших газов. Форсунки 25 соединены топливной магистралью с ТНВД 4 механически связанного через электромеханический корректор 7 угла начала впрыска топлива с КВ двигателя 1 через механизм передач (не показан), на котором с установлен датчик 8 положения коленчатого вала. Также механизм передач (не показан) механически связан с тахогенератором 10 (механическая связь не показана). Подвод топлива к ТНВД 4 осуществляется от топливных фильтров тонкой очистки топлива (ТФТОТ) (не показаны) по трубопроводу подсоединенному к штуцеру 6 подачи топлива. Электромагнитные форсунки 3 установлены во впускной коллектор 2 напротив цилиндров двигателя 1. Подвод дополнительного топлива к ним осуществляется от топливной рампы 5 с установленным в ней датчиком 9 температуры дополнительного топлива и подсоединенной к электрическому топливному насосу 11, который соединен топливной магистралью с электромагнитным топливным краном 12 в свою очередь соединенного с топливными магистралями от штуцера 6 подачи топлива и дополнительного топливного бака 24. В трубопроводе (не показан) системы охлаждения двигателя 1 установлен датчик 13 температуры охлаждающей жидкости. В отделении управления на педали подачи топлива 21 установлен датчик 20 положения педали подачи топлива, а на педали тормоза 23 установлен датчик 22 положения педали тормоза. Также в отделении управления установлен блок управления 14 с тумблером 15 включения, панелью 16 индикации, дискретным переключателем 17 уровня увеличения мощности, дискретным переключателем 18 вида дополнительного топлива, дискретным переключателем 19 источника питания дополнительным топливом. Блок управления 14 электрически соединен с бортовой сетью танка, электромагнитными форсунками 3, электромеханическим корректором 7 угла начала впрыска топлива, датчиком 8 положения коленчатого вала, датчиком 9 температуры дополнительного топлива, датчиком 13 температуры охлаждающей жидкости, датчиком 20 положения педали топлива, датчиком 22 положения педали тормоза, управляющим механизмом 27 РСА, датчиками 28 температуры отработавших газов.The proposed device for implementing a method for improving tank pickup (hereinafter referred to as the Device) is shown in Fig. 1. The proposed Device contains an engine 1 (Fig. 1) with installed inlet 2 and exhaust 26 manifolds, which are connected to a TC 27 having an adjustable nozzle apparatus (ASA) (not shown) with a control mechanism 28. In the exhaust manifolds 26 on the supply pipelines to In the turbine part of TK 27, exhaust gas temperature sensors 29 are installed. The injectors 25 are connected by a fuel line to the injection pump 4, which is mechanically connected through an electromechanical corrector 7 of the fuel injection start angle from the HF engine 1 through a gear mechanism (not shown), on which a crankshaft position sensor 8 is installed. Also, the gear mechanism (not shown) is mechanically connected to the tachogenerator 10 (mechanical connection not shown). Fuel is supplied to the injection pump 4 from fine fuel filters (FFP) (not shown) through a pipeline connected to fuel supply fitting 6. Electromagnetic injectors 3 are installed in the intake manifold 2 opposite the engine cylinders 1. Additional fuel is supplied to them from the fuel rail 5 with an additional fuel temperature sensor 9 installed in it and connected to an electric fuel pump 11, which is connected by a fuel line to a 12 V electromagnetic fuel valve in turn connected to the fuel lines from the fuel supply fitting 6 and the additional fuel tank 24. A coolant temperature sensor 13 is installed in the pipeline (not shown) of the engine cooling system 1. In the control compartment, a fuel pedal position sensor 20 is installed on the fuel pedal 21, and a brake pedal position sensor 22 is installed on the brake pedal 23. Also installed in the control compartment is a control unit 14 with a toggle switch 15, an indication panel 16, a discrete power increase level switch 17, a discrete switch 18 for the type of additional fuel, a discrete switch 19 for the additional fuel power source. The control unit 14 is electrically connected to the tank's on-board network, electromagnetic injectors 3, electromechanical corrector 7 of the fuel injection start angle, crankshaft position sensor 8, additional fuel temperature sensor 9, coolant temperature sensor 13, fuel pedal position sensor 20, pedal position sensor 22 brakes, control mechanism 27 RSA, sensors 28 exhaust gas temperature.

Предлагаемое Устройство работает следующим образом. Механик-водитель в случае необходимости увеличить мощность СУ на блоке управления 14 включает тумблер 15 питание от бортовой электрической сети подается на элементы Устройства о чем свидетельствует индикатор на панели индикации 16. Перемещая дискретный переключатель 17 механик-водитель выбирает уровень повышения мощности, и выбирает источник питания топливом перемещая дискретный переключатель 19 выбора источника питания дополнительным топливом (основная топливная система или дополнительный топливный бак). Далее он выбирает переключением дискретного переключателя 19 выбора источника питания дополнительным топливом вид дополнительно подаваемого топлива, в соответствии с тем видом топлива, что заправлено в основную топливную систему (не показана) или находиться дополнительном топливном баке 24. После установки дискретного переключателя 19 выбора источника питания дополнительным топливом блок управления 14 выдает сигнал на включение электромагнитного топливного крана 12, который обеспечивает подачу топлива от выбранного источника совмещая выбранную топливную магистраль (от основной топливной системы через штуцер 6 подачи топлива или от дополнительного топливного бака 24) с топливной магистралью электрического топливного насоса 11. После включения электромагнитного топливного крана 12 блок управления дает сигнал на включение электрического топливного насоса 11, который подает под давлением дополнительное топливо в топливную рампу 5, температуру дополнительного топлива измеряет установленный в ней датчик 9 измерения температуры дополнительного топлива. Электрический топливный насос 11 снабжен редукционным клапаном (не показан), который предотвращает повышение давления в топливной рампе 5 свыше предельно допустимого. При выжиме педали 21 подачи топлива до упора датчик 20 положения педали подачи топлива выдает сигнал в блок управления 14, который выдает сигнал на срабатывание (открытие и закрытие) электромагнитных форсунок 3. Момент открытия электромагнитных форсунок 3 устанавливается блоком управления 14 в зависимости от положения КВ двигателя 1 в тот момент, когда выпускной клапан закрыт, а впускной открыт (клапаны не показаны). Информацию об этом блок управления получает от датчика 8 положения коленчатого вала. При этом для того чтобы процесс сгорания всего поданного в цилиндры (не показаны) двигателя 1 топлива (от электромагнитных форсунок 3 и форсунок 25) происходил нормально момент открытия электромагнитных форсунок 3 корректируется блоком управления 14 в зависимости от частоты вращения КВ, вида дополнительного топлива и уровня повышения мощности. Кроме того, блок управления 14 выдает сигнал на электромеханический корректор 7 угла начала впрыска топлива изменяя момент начала подачи топлива в цилиндр через форсунки 25 в зависимости от частоты вращения КВ, вида дополнительного топлива и уровня повышения мощности. Длительность открытия электромагнитных форсунок 3 устанавливается блоком управления 14 в зависимости от частоты вращения КВ, вида дополнительного топлива и уровня повышения мощности, а также от температуры дополнительного топлива. Таким образом исключается возможность удаления вместе с ОГ части подаваемого во впускной коллектор 2 дополнительного топлива, в момент продувки цилиндров при перекрытии клапанов, а также исключается раннее воспламенение топлива в цилиндре двигателя 1 и нарушения процесса сгорания топлива.The proposed Device works as follows. The driver, if necessary, increases the power of the control unit on the control unit 14 turns on the toggle switch 15. Power from the on-board electrical network is supplied to the elements of the Device, as evidenced by the indicator on the display panel 16. By moving the discrete switch 17, the driver selects the level of power increase, and selects the power source fuel by moving the discrete switch 19 for selecting the power source for additional fuel (main fuel system or additional fuel tank). Next, he selects by switching the discrete switch 19 for selecting a power source with additional fuel, the type of additional fuel supplied, in accordance with the type of fuel that is filled into the main fuel system (not shown) or located in the additional fuel tank 24. After installing the discrete switch 19 for selecting an additional power source fuel control unit 14 issues a signal to turn on the electromagnetic fuel valve 12, which provides fuel supply from the selected source by combining the selected fuel line (from the main fuel system through the fuel supply fitting 6 or from the additional fuel tank 24) with the fuel line of the electric fuel pump 11. After When the electromagnetic fuel valve 12 is turned on, the control unit gives a signal to turn on the electric fuel pump 11, which supplies additional fuel under pressure to the fuel rail 5, the temperature of the additional fuel is measured by the sensor 9 installed in it for measuring the temperature of the additional fuel. The electric fuel pump 11 is equipped with a pressure reducing valve (not shown), which prevents the pressure in the fuel rail 5 from increasing above the maximum permissible. When the fuel pedal 21 is pressed all the way, the fuel pedal position sensor 20 outputs a signal to the control unit 14, which issues a signal to operate (open and close) electromagnetic injectors 3. The opening moment of the electromagnetic injectors 3 is set by the control unit 14 depending on the position of the HF engine 1 at the moment when the exhaust valve is closed and the inlet valve is open (valves not shown). The control unit receives information about this from crankshaft position sensor 8. At the same time, in order for the combustion process of all fuel supplied to the cylinders (not shown) of the engine 1 (from the electromagnetic injectors 3 and injectors 25) to occur normally, the opening moment of the electromagnetic injectors 3 is adjusted by the control unit 14 depending on the rotation speed of the HF, the type of additional fuel and the level increasing power. In addition, the control unit 14 sends a signal to the electromechanical corrector 7 of the fuel injection start angle, changing the moment at which fuel begins to be supplied to the cylinder through the injectors 25, depending on the rotation speed of the CV, the type of additional fuel and the level of power increase. The duration of opening of the electromagnetic injectors 3 is set by the control unit 14 depending on the rotation speed of the HF, the type of additional fuel and the level of power increase, as well as on the temperature of the additional fuel. This eliminates the possibility of removing, along with the exhaust gas, part of the additional fuel supplied to the intake manifold 2 at the time of purging the cylinders when the valves are closed, and also eliminates early ignition of the fuel in the engine cylinder 1 and disruption of the fuel combustion process.

При низких оборотах КВ двигателя 1 (сигнал об этом в блок управления 14 поступает от тахогенератора 10) и включения Устройства в режим КФ (подачи дополнительного топлива во впускной коллектор 2 через электромагнитные форсунки 3) блок управления 14 выдает команду на исполнительный механизм 28 РСА, который поворачивает лопатки уменьшая проходное сечение соплового аппарата (не показан). ОГ с большей скоростью подаются на лопатки турбинного колеса (не показаны) ТК 27 увеличивая скорость его вращения и скорость вращения жестко с ним связанного компрессорного колеса (не показано) ТК 27. В результате увеличивается давление и объем воздуха во впускном коллекторе 2. При увеличении оборотов КВ блок управления 14 выдает сигнал исполнительный механизм 28 РСА при этом лопатки РСА поворачиваются в исходное состояние. Таким образом улучшаются процессы газообмена и увеличивается вес циклового заряда воздуха на переходных режимах работы СУ.At low speeds of the HF engine 1 (a signal about this to the control unit 14 comes from the tachogenerator 10) and the Device is turned on in the HF mode (supplying additional fuel to the intake manifold 2 through electromagnetic injectors 3), the control unit 14 issues a command to the actuator 28 RSA, which rotates the blades reducing the flow area of the nozzle apparatus (not shown). The exhaust gases are fed at a higher speed to the blades of the turbine wheel (not shown) TK 27, increasing the speed of its rotation and the speed of rotation of the compressor wheel rigidly connected to it (not shown) TK 27. As a result, the pressure and volume of air in the intake manifold 2 increases. With increasing speed The HF control unit 14 issues a signal to the RSA actuator 28, and the RSA blades rotate to their original state. In this way, gas exchange processes are improved and the weight of the cyclic air charge increases during transient operation modes of the control system.

Когда температура ОГ и (или) температура ОЖ превышает предельно допустимую, о чем информация с датчиков 28 температуры ОГ и датчика 13 температуры ОЖ соответственно поступает в блок управления 14, который прекращает выдачу сигнала на электромагнитные форсунки 3.When the exhaust gas temperature and (or) the coolant temperature exceeds the maximum permissible, information about this from the exhaust gas temperature sensors 28 and the coolant temperature sensor 13, respectively, is sent to the control unit 14, which stops issuing a signal to the electromagnetic injectors 3.

Когда механик-водитель нажимает педаль тормоза 23, сигнал об этом с датчика 22 положения педали тормоза поступает в блок управления 14, который прекращает выдачу сигнала на срабатывание электромагнитных форсунок 3. Когда педаль 21 подачи топлива перемещается из крайнего положения, сигнал об этом с датчика 20 положения педали подачи топлива поступает в блок управления 14, который прекращает выдачу сигнала на электромагнитные форсунки 3. Таким образом, исключаются аварийные режимы работы СУ при КФ и обеспечивается надежность ее работы.When the driver presses the brake pedal 23, a signal about this from the brake pedal position sensor 22 is sent to the control unit 14, which stops issuing a signal to operate the electromagnetic injectors 3. When the fuel pedal 21 moves from its extreme position, a signal about this from the sensor 20 The position of the fuel pedal is sent to the control unit 14, which stops issuing a signal to the electromagnetic injectors 3. Thus, emergency operation modes of the control system during CF are eliminated and the reliability of its operation is ensured.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ и устройство улучшения приемистости танка обеспечивают улучшение его подвижности в различных дорожных условиях за счет улучшения характеристики разгона, повышения значений мощности и крутящего момента двигателя, а также улучшения топливной экономичности его работы, в том числе и на переходных режимах работы. Обеспечивают надежность при работе двигателя за счет предотвращения его работы в аварийном режиме. А также обеспечивается поддержание заданного уровня увеличения мощности в различных климатических условиях.Compared to the prototype, the proposed method and device for improving the tank's acceleration improves its mobility in various road conditions by improving acceleration characteristics, increasing engine power and torque, as well as improving the fuel efficiency of its operation, including in transient operating modes. Ensure reliability during engine operation by preventing its operation in emergency mode. It also ensures that the specified level of power increase is maintained in various climatic conditions.

Claims (1)

Устройство улучшения приемистости танка, содержащее двигатель с выпускными и впускными коллекторами, соединенными с турбокомпрессором, топливный насос высокого давления с электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива, соединенный с форсунками двигателя, датчик положения коленчатого вала, электрический топливный насос, электромагнитные форсунки, установленные во впускном коллекторе и соединенные с топливной рампой, дополнительный топливный бак, штуцер подачи топлива, датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный в трубопроводе системы охлаждения, датчики температуры отработавших газов, установленные в выпускных коллекторах, тахогенератор, блок управления, выполненный с возможностью включения, индикации аварийных режимов, выбора вида топлива, уровня увеличения мощности, управления электромагнитными форсунками, электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива и соединенный с бортовой сетью, с электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива, с датчиком положения коленчатого вала, с электрическим топливным насосом, с датчиком температуры охлаждающей жидкости, с датчиками температуры отработавших газов, с тахогенератором, датчиком положения педали подачи топлива, датчиком положения педали тормоза, отличающееся тем, что дополнительно в турбокомпрессор установлен регулируемый сопловой аппарат с управляющим механизмом, соединенный с блоком управления, который соединен с датчиком температуры дополнительного топлива, установленным в топливной рампе, электромагнитным топливным краном, установленным в топливной магистрали, при этом блок управления выполнен с возможностью корректировки момента начала впрыска дополнительного топлива и его количества при выдаче сигнала на электромагнитные форсунки с учетом частоты вращения коленчатого вала и температуры дополнительного топлива.A device for improving the throttle response of a tank, containing an engine with exhaust and intake manifolds connected to a turbocharger, a high-pressure fuel pump with an electromechanical corrector of the fuel injection start angle connected to engine injectors, a crankshaft position sensor, an electric fuel pump, electromagnetic injectors installed in the intake manifold and connected to the fuel rail, an additional fuel tank, a fuel supply fitting, a coolant temperature sensor installed in the cooling system pipeline, exhaust gas temperature sensors installed in the exhaust manifolds, a tachogenerator, a control unit configured to turn on, indicate emergency modes, select type of fuel, level of power increase, control of electromagnetic injectors, electromechanical corrector of the starting angle of fuel injection and connected to the on-board network, with electromechanical corrector of the starting angle of fuel injection, with a crankshaft position sensor, with an electric fuel pump, with a coolant temperature sensor, with sensors exhaust gas temperature, with a tachogenerator, a fuel pedal position sensor, a brake pedal position sensor, characterized in that an adjustable nozzle apparatus with a control mechanism is additionally installed in the turbocharger, connected to a control unit, which is connected to an additional fuel temperature sensor installed in the fuel rail , an electromagnetic fuel valve installed in the fuel line, wherein the control unit is configured to adjust the start moment of injection of additional fuel and its quantity when issuing a signal to the electromagnetic injectors, taking into account the crankshaft rotation speed and the temperature of the additional fuel.