SU1534197A1 - Method of controlling a vehicle ic-engine - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить надежность управлени  двигателем внутреннего сгорани  /ДВС/ транспортного средства, который разделен на две группы цилиндров с разной степенью сжати  и выполнен с наддувом. При работе ДВС на режимах с нагрузкой от нул  до заданного значени  топливо и воздух под давлением подают в цилиндры 1 первой группы - с повышенной степенью сжати , а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превышении заданного значени  дополнительно подают воздух под давлением в цилиндры 2 второй группы - с пониженной степенью сжати  и с задержкой по времени подают в них топливо. Дл  наддува цилиндров 1 предусмотрен турбокомпрессор 4, а дл  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, подмешива  отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1. Дл  этого прикрывают заслонку 8 и приоткрывают заслонку 10. Измен   степень открыти  заслонок, измен ют количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха равной эталонному значению, соответствующему температуре воспламенени  топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно повышать путем одновременного дополнительного сжати  и подмешивани  The invention makes it possible to increase the reliability of controlling the engine of an internal combustion / ICE / vehicle, which is divided into two groups of cylinders with different degrees of compression and is made with supercharging. When the internal combustion engine is operating on modes with a load from zero to a predetermined value, fuel and pressurized air are supplied to cylinders 1 of the first group with a higher degree of compression, and on modes with a higher load, a signal that the set value is exceeded additionally, air is fed under pressure to cylinders 2 the second group - with a reduced degree of compression and with a time delay, serves them with fuel. A turbocharger 4 is provided for pressurization of cylinders 1, and a turbo compressor 5 is supercharged for pressurization of cylinders 2. A damper 8 is installed in the exhaust duct 9 of the turbocharger 4, and this duct communicates with the inlet duct 12 of cylinders 2 through pipeline 11 mixing the exhaust gases (exhaust gases) of the cylinders 1. To do this, shut off the shutter 8 and open the shutter 10. Change the opening degree of the shutters, change the amount of mixed gases and maintain the air temperature equal to the reference value, tvetstvuyuschemu ignition temperature of the fuel in the cylinder. Air temperature can be increased by simultaneous additional compression and mixing.

Description

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, подмешива  отработавшие газы (ОГ) цилиндров 1. Дл  этого прикрывают заслонку 8 и приоткрывают заслонку 10. Измен   степень открыти  заслонок, измер ютa damper 8 is installed and this path through pipe 11 communicates with the intake tract 12 of cylinder 2, before supplying air to the cylinders 2, its temperature is increased by mixing the exhaust gases (exhaust gases) of cylinders 1. To do this, cover the shutter 8 and open the damper 10. Change the degree of opening of the shutters measure

количество подмешиваемых газов и поддерживают температуру воздуха, равной эталонному значению, соответствующему температуре воспламенени  топлива в цилиндре. Температуру воздуха можно повышать путем одновременного дополнительного сжати  и подмешивани  ОГ. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.the amount of mixed gases and maintain the air temperature equal to the reference value corresponding to the ignition temperature of the fuel in the cylinder. The air temperature can be increased by simultaneously compressing and mixing exhaust gas. 1 hp ff, 4 ill.

Изобретение относитс  к области ашиностроени ; а именно к двигате м внутреннего сгорани , в частноси к управлению и регулированию оздухоснабжени  двигателей отклюением цилиндров и наддувом. Цепью изобретени   вл етс  повышение надежности.The invention relates to the field of ash engineering; namely, for engines of internal combustion, in particular, to control and regulate air supply to engines by engine shut-off and supercharging. The chain of the invention is to increase reliability.

На фиг.1 представлена схема реализации способа управлени  двигателем внутреннего сгорани , при котором повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производ т подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы; на фиг.2 - схема реализации способа управлени  двигателем внутреннего сгорани , при котором повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производ т путем его сжати  компрессором, приводимым от вала двигател , 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 сжати  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 повышени  давлени  в компрессоре Пк при различных величинах степени сжати  Ј в цилиндрах второй группы.Fig. 1 shows a scheme for implementing a method for controlling an internal combustion engine in which the temperature rise at the inlet to the cylinders of the second group is produced by mixing the exhaust gases from the cylinders of the first group; Fig. 2 is a diagram of an embodiment of a method for controlling an internal combustion engine in which the rise in air temperature at the inlet to the cylinders of the second group is performed by compressing it with a compressor driven from the engine shaft and simultaneously mixing the exhaust gases from the cylinders of the first group; FIG. 3 is a graph of the relative amount of exhaust gases q supplied from the exhaust path of the first group of cylinders to the intake path of the second group of cylinders, on the compression ratio Ј in the cylinders of the second group; Fig. 4 shows a graph of the dependences of the relative amount of exhaust gases q supplied from the exhaust path of the first group of cylinders to the inlet path of the second group, versus the degree of pressure increase in the compressor PC at different values of the compression ratio Ј in the second group of cylinders.

Автомобильный дизель, используемый дл  реализации способа управлени , состоит из двух групп 1 и 2 цилиндров с общим коленчатым валом 3, в первую из которых 1 объединены ци5The automobile diesel used to implement the control method consists of two groups of 1 and 2 cylinders with a common crankshaft 3, in the first of which 1 are combined

линдры с повышенной степенью сжати  Ј 14-17), снабженные турбокомпрессором 4, а во вторую группу 2-ци- линдры с пониженной степенью сжати linders with a high degree of compression (14-17), equipped with a turbo compressor 4, and in the second group 2-cylinders with a reduced degree of compression

0 Ј 7-10), снабженные трубокомпрес- сором 5.0 Ј 7-10), equipped with a pipe compressor 5.

Способ управлени  заключаетс  в 0 следующем.The control method is 0 as follows.

При запуске двигател  и на час5 тичных нагрузках (or нул  до заданного значени ) подачу топлива с помощью насоса 6 высокого давлени  осуществл ют только в цилиндры первой группы с повышенной степенью сжати .When the engine is started and at partial loads (or zero to a predetermined value), the fuel is supplied by means of a high-pressure pump 6 only to the first group of cylinders with a high degree of compression.

0 Органом 7 управлени  задают нагрузку этой группе цилиндров, определ ющую получаемую полезную работу в них. Открыта  заслонка 8 установленна  в выпускном тракте 9, обеспечивает0 The control body 7 sets the load for this group of cylinders, which determines the resulting useful work in them. Open the valve 8 is installed in the exhaust path 9, provides

. удаление отработавших газов в атмосферу . Закрыта  заслонка 10, установленна  в трубопроводе 11, св зывающем выпускной тракт 9 первой группы цилиндров с впускным трактом. removal of exhaust gases into the atmosphere. The valve 10 is closed, installed in the pipeline 11 connecting the exhaust pipe 9 of the first group of cylinders with the intake path

0 12 второй группы, перекрывает доступ отработавших газов во впускной тракт 12. С помощью открытой эас- (лонки 13, размещенной в патрубке, св зывающем впускной 12 и выпускной0 12 of the second group, blocks access of the exhaust gases to the intake tract 12. With the help of an open eas- (column 13 placed in the pipe connecting the inlet 12 and the exhaust

5 14 тракты второй группы цилиндров, обеспечиваетс  дополнительное снижение затрат мощности на прокручивание этой группы цилиндров, которые из-за низкой степени сжати  существенно5 14 paths of the second group of cylinders, provides an additional reduction in power consumption for the scrolling of this group of cylinders, which, due to the low degree of compression, are substantially

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 значени , при превышении ее заданного значени , соответствующий сигнал на подключение второй группы цилиндров от датчика 15 Величины цикловой подачи топлива, завис щей от положени  ор5Q less than traditional diesel. With a large load of working cylinders of the first group, corresponding to the air supply to them in the range of 0.5-1.0 maximum value, when the set value is exceeded, the corresponding signal to connect the second group of cylinders from the sensor 15 The magnitude of the fuel cycle, depending on the position op5

гана управлени  двигателем, например педали, поступает в блок 16 управлени , который вырабатывает сигналы управлени  заслонками 8,10 и 13 и рейкой топливного насоса 6. При подаче упом нутого сигнала от датчика 15 на подключение второй группы цилиндров заслонка 8 прикрываетс , заслонка 10 приоткрываетс , заслонка 13 закрываетс . При этом часть отработавших газов из первой группы цилиндров поступает в цилиндры второй группы. Тем самым осуществл ют передачу части тепло- вой энергии работающих цилиндров дл  повышени  температуры воздуха, подаваемого во вторую группу цилиндров , до эталонного значени , при котором обеспечиваетс  эффективное воспламенение и сгорание топлива. Относительное количество отработавших газов задаетс  величиной открыти  заслонок 8 и 10 и зависит от степени сжати  в цилиндрах второй группы. Зависимость минимального относительного количества отработавших газов от степени сжати , необходимого дл  достижени  температуры конца сжати  на уровне 400-430°С и, сЛедо- вательно, эффективного воспламенени  и сгорани  топлива в цилиндре, приведена на фиг.З. Передача части тепловой энергии в цилиндры второй группы только после поступлени  сигнала от датчика 15 позвол ет сократить врем  работы цилиндров первой группы с прикрытой заслонкой 8 и, следовательно, повысить топливную экономичность двигател . Пусковую подачу топлива в цилиндры второй группы осуществл ют соответст вующими секци ми топливного насоса 6 с задержкой по времени относительно начала подачи сигнала от датчика 15 на подключение, задаваемой блоком 16 управлени  и св занной с необходимостью создани  в цилиндрах с пониженной степенью сжати  благо- )при тных условий дл  эффективного воспламенени  второй группы по сигналам управл ющего блока заслонка 8 приоткрываетс , заслонка 10 прикрываетс , заслонка 13 остаетс  в закрытом положении. При этом с момента запуска второй группы цилиндров подачу отработавших газов по мере повышени  нагрузки двигател  снижают, приоткрыва  заслонку 10 и приоткрыва  заслонкThe engine control unit, for example, the pedals, enters the control unit 16, which produces control signals for the shutters 8,10 and 13 and the fuel pump rail 6. When the said signal is supplied from the sensor 15 to the connection of the second cylinder group, the shutter 8 is covered, the shutter 10 is slightly opened, flap 13 closes. In this part of the exhaust gases from the first group of cylinders enters the cylinders of the second group. Thus, a part of the heat energy of the working cylinders is transferred to increase the temperature of the air supplied to the second group of cylinders to a reference value at which efficient ignition and combustion of the fuel is ensured. The relative amount of exhaust gases is determined by the opening of the valves 8 and 10 and depends on the degree of compression in the cylinders of the second group. The dependence of the minimum relative amount of exhaust gases on the degree of compression necessary to achieve the temperature of the end of compression at 400–430 ° C and, consequently, effective ignition and combustion of fuel in the cylinder is shown in FIG. Transferring a portion of the heat energy to the second group of cylinders only after the signal from sensor 15 is received reduces the operating time of the first group of cylinders with the damper 8 covered and, consequently, increases the fuel efficiency of the engine. The starting fuel supply to the second group of cylinders is carried out by the corresponding sections of the fuel pump 6 with a time delay relative to the beginning of the signal from the sensor 15 to the connection specified by the control unit 16 and associated with the need to create a good pressure in the cylinders with a lower degree of compression In order to effectively ignite the second group by the signals of the control unit, the flap 8 opens, the flap 10 closes, the flap 13 remains in the closed position. In this case, since the launch of the second group of cylinders, the exhaust gas flow decreases as the engine load increases, opening the valve 10 and opening the valve

Q 0 25 о Q 0 25 o

ЕE

СWITH

5five

00

5five

19761976

8, по;шержива  значение температуры зар да на входе в цилиндры второй группы, равным эталонному, обеспечива  тем самым значение температуры смеси воздуха и отработавших газов в конце такта сжати , достаточное дл  воспламенени  в них топлива. Таким образом обеспечивают надежный запуск второй группы цилиндров и, следовательно , надежность работы двигател  в целом. Частична  рециркул ци  отработавших газов из первой во вторую группу цилиндров способствует также снижению токсичности отработавших газов цилиндров второй группы при частичных нагрузках в этой группе. Утилизаци  энергии отработавших газов, выход щих из цилиндров второй группы, осуществл етс  в турбине турбокомпрессора 5, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давлени  подаваемого в цилиндры этой группы воздуха, охлаждаемого в охладителе 17. Утилизаци  энергии отработавших газов, выход щих из цилиндров первой группы, при любом режиме работы двигател  осуществл етс  в турбине турбокомпрессора 4, компрессор которого обеспечивает требуемое повышение давлени  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 двигател  достигают увеличением подачи топлива в цилиндры второй группы. Регулирование давлени  наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры второй группы, осуществл етс  посредством блока управление, воздействующего на заслонку 13, в зависимости от сигнала датчика 15 или датчика давлени  воздуха, устанавливаемого после компрессора (не показан ). При снижении мощности двигател  и переходе его на режим частичных нагрузок с помощью блока 16 управлени , обрабатывающего сигнал от датчика 15, прекращают подачу топлива в цилиндры второй группы и открывают заслонку 13. При переходе дизел  на режим горного тормоза подачу топлива прекращают в обе группы цилиндров , заслонки 8 и 13 закрывают. Способ управлени , схема которого изображена на фиг.2, отличаетс  от8, the value of the charge temperature at the inlet to the second group of cylinders, equal to the reference one, thus ensuring that the temperature of the mixture of air and exhaust gases at the end of the compression stroke is sufficient to ignite the fuel in them. Thus, they ensure reliable start-up of the second group of cylinders and, therefore, reliability of the engine as a whole. The partial recirculation of exhaust gases from the first to the second group of cylinders also contributes to a reduction in the toxicity of the exhaust gases of cylinders of the second group under partial loads in this group. The energy of the exhaust gases leaving the cylinders of the second group is utilized in the turbine of the turbocompressor 5, whose compressor provides the required increase in pressure supplied to the cylinders of this group of air cooled in the cooler 17. The energy of the exhaust gases leaving the cylinders of the first group is discharged Any mode of operation of the engine is carried out in the turbine of the turbocharger 4, the compressor of which provides the required increase in pressure of the air supplied to the cylinders of this group. With a further increase in load, the fuel supply to the cylinders of both groups is increased, and when the maximum cyclic transmission value is reached to the first group of cylinders, further increase in engine power is achieved by increasing the fuel supply to the second group of cylinders. The charge air pressure supplied to the second group of cylinders is controlled by means of a control unit acting on the valve 13, depending on the signal from the sensor 15 or the air pressure sensor installed downstream of a compressor (not shown). When the engine power decreases and it goes into partial load mode using the control unit 16 that processes the signal from sensor 15, the fuel supply to the second group of cylinders is stopped and the valve 13 is opened. When the diesel engine switches to the mountain brake mode, the fuel supply is stopped to both groups of cylinders flaps 8 and 13 are closed. The control method, whose scheme is depicted in FIG. 2, differs from

изложенного выше тем, что с момента подачи сигнала на подключение второй группы цилиндров температуру воздуха, подаваемого в эту группу, повышают не только путем подмешивани  отработавших газов цилиндров первой группы, но и одновременно путем сжати  компрессором 18, приводимым от коленчатого вала 3 через привод 19 и муфгу 20. При этом в момент подачи упом нутого сигнала заслонку 13 закрывают и включают муфту 20 привода компрессора 18. Тем самым осущестнл етс  подвод одновременно двух видов энергии - час- ти тепловой и механической энергии, вырабатываемой в цилиндрах первой группы, дл  повышени  температуры воздуха, подаваемого  о вторую группу цилиндров. Минимальное относительное количество отработавших газов, подаваемых из выпускного тракта 9 первой группы цилиндров во впускной тракт второй группы цилиндров 2, определ етс  при различных степен х сжати  в зависимости от степени повышени  давлени  в компрессоре по графику на фиг.6.described above, since the moment the signal is supplied to connect the second group of cylinders, the temperature of the air supplied to this group is increased not only by mixing the exhaust gases from the cylinders of the first group, but also simultaneously by compressing the compressor 18 driven by the crankshaft 3 through the actuator 19 and at the moment of supplying the above signal, the valve 13 closes and turns on the clutch 20 of the compressor drive 18. Thus, two types of energy are supplied simultaneously - the parts of thermal and mechanical energy It is activated in the cylinders of the first group, to increase the temperature of air supplied to the second cylinder group. The minimum relative amount of exhaust gases supplied from the exhaust path 9 of the first group of cylinders to the intake path of the second group of cylinders 2 is determined at various degrees of compression depending on the degree of pressure increase in the compressor according to the diagram in FIG.

Особенностью описываемого варианта способа управлени   вл етс  также и то, что утилизацию энергии газов, выход щих из цилиндров второй группы, осуществл ют не только в турбине турбокомпрессора 5, но и в силовой турбине 21, установленной на одном валу с компрессором 18, избыточна  мощност которой при достижении положительного баланса мощностей в системе турбина- компрессор передаетс  через муфту 20 и привод 19 на коленчатый вал 3 дви- гател . При переходе двигател  на частичные нагрузки прекращают подачу топлива в цилиндры второй группы,выключают муфту 20 и полностью открывают заслонку 13.A feature of the described variant of the control method is that the energy utilization of the gases coming out of the cylinders of the second group is carried out not only in the turbine of the turbocharger 5, but also in the power turbine 21 installed on the same shaft with the compressor 18, the excess power of which when a positive balance of power in the turbine-compressor system is achieved, it is transmitted through the coupling 20 and the drive 19 to the crankshaft 3 of the engine. When the engine switches to partial loads, the fuel supply to the second group of cylinders is shut off, the clutch 20 is turned off and the flap 13 is fully opened.

Осуществл емый при этом варианте способа управлени  подвод одновременно двух видов энергии (тепловой и механической ) к второй группе цилиндровThe implementation of this variant of the control method simultaneously supplies two types of energy (thermal and mechanical) to the second group of cylinders.

кроме описанных эффектов, дополнительно обеспечит снижение дымности отработавших газов при пусковой подаче топлива благодар  уменьшению количества остаточных газов в цилиндрах второй группы и уменьшение дросселироваin addition to the described effects, it will additionally reduce the exhaust opacity when starting fuel supply due to a decrease in the amount of residual gases in the second group of cylinders and a decrease in throttling

„ „

5five

5five

00

ни  выпускного тракта первой группы и снижение нагрузки на муфту 20 привода компрессора, а следовательно, улучшение ее массогабаритных параметров .neither the exhaust path of the first group and the reduction of the load on the clutch 20 of the compressor drive, and consequently, the improvement of its weight and size parameters.

Таким образом способ управлени  дизелем транспортного средства обеспечивает стабильность воспламенени  топлива и надежность работы двигател  ..а всех режимах, повышение литровой мощности без увеличени  максимального давлени  сгорани .Thus, the method of controlling the diesel engine of a vehicle ensures the stability of the ignition of the fuel and the reliability of the engine, in all modes, increasing the liter capacity without increasing the maximum combustion pressure.

Claims (2)

1.Способ управлени  двигателем внутреннего сгорани  транспортного средства путем раздельного регулировани  подачи топлива и воздуха под давлением в две группы цилиндров с различной степенью сжати : первую - с повышенной степенью сжати  и вторую - с пониженной степенью сжати , при котором на режимах с нагрузкой от нул  до заданного значени  топливо и воздух подают в цилиндры первой группы, а на режимах с более высокой нагрузкой по сигналу о превышении заданного значени  дополнительно подают топливо и воздух в цилиндры второй группы и повышают температуру воздуха на нходе в цилиндры этой группы до эталонного значени , соответствующего температуре воспламенени  топлива в цилиндре.получени  полезной работы в цилиндрах и выпуске из них отработавших газов, отличающийс  тем, что,1. The method of controlling the internal combustion engine of a vehicle by separately regulating the supply of fuel and air under pressure to two groups of cylinders with different degrees of compression: the first with a high degree of compression and the second with a reduced degree of compression, in which modes with a load from zero to of a given value, fuel and air are supplied to the cylinders of the first group, and in modes with a higher load, the signal that the set value is exceeded additionally serves fuel and air to the cylinders of the second group and raise the temperature of the air in the cylinders of this group to a reference value corresponding to the ignition temperature of the fuel in the cylinder. obtaining useful work in the cylinders and exhausting them from gases, characterized in that с целью повышени  надежности, повышение температуры воздуха на входе в цилиндры второй группы производ т подмешиванием отработавших газов цилиндров первой группы и поддерживают ее значение равным эталонному путем изменени  количества подмешиваемых газов, причем подачу воздуха в цилиндры второй группы производ т после поступлени  сигнала, а подачу топлива - с задержкой по времени.in order to increase reliability, the air temperature at the inlet to the second group of cylinders is increased by mixing the exhaust gases of the first group of cylinders and maintaining its value equal to the reference by changing the amount of mixed gases, the air supplied to the second group of cylinders after the signal arrives, and the fuel - with a time delay. 2.Способ поп.1, отличающий с   тем, что перед подачей воздуха в цилиндры второй группы дополнительно повышают его давление относительно величины давлени  воздуха, подаваемого в цилиндры первой группы.2. Method pop. 1, characterized in that, prior to supplying air to the cylinders of the second group, its pressure is additionally increased relative to the pressure of air supplied to the cylinders of the first group. V 1,1 13 Ц 1,5 1.6 1,7 JfxV 1.1 13 C 1.5 1.6 1.7 Jfx Фиг.44