Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания

(57) Использовани лей внутреннего с цилиндрами. Суи отключении части иодически прекр р ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1508003, кл.: Е 02 О 17/02, 1987.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ е: регулированиедвигатегорания с отключаемыми ность изобретения: при цилиндров двигателя пеащают подачу топлива и Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам регулирования двигателей внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами.Целью изобретения является повышение надежности работы двигателя.Предлагаемый способ поясняется схемой работы четырехтактного дизеля, фиг,1 и схемой системы управления двигателем;фиг.2.На фиг.1: "ВКЛе и еВЫКЛ" - режимы работы двигателя с включением и отключением части цилиндров 1, 2 и 3 - соответственно режимы работы выпускных, впускных клапанов и топливоподачи, 4 - изменение газообмен между отключенными цилиндрами и газовоэдушным трактом, Отключенные цилиндры заполняют отработавшими газами и сообщают с выпускным трактом. При отключении цилиндров их вначале.разобщают с впускным трактом, а затем с выпускным трактом, причем при подключении части цилиндров вначале их сообщают с выпускныл 1 трактом, а затем с впускным. После сообщения цилиндров с выпускным трактом измеряют значение температуры в цилиндрах, сравнивают и с эталоном и сообщают цилиндры с впускным трактом после достижения равенства или превышения измеряемого значения температуры над эталоном. 2 ил. температуры цилиндра, 5 - значение эталонной температуры цилиндра,еейНа фиг.2: 1 - 3 - отключаел 1 ые, а 4 - 6 - СОнеотключаемые цилиндры, 7 - выпускной, а8 - впускной тракты, 9 - впускной и 10 - (Лвыпускной газорасп ределительные клапаны, 11 и 12 - механизмы управления соответственно клапанами газораспределения итопливоподачей. 13 - форсунка, 14 - кулачковый вал, 15 - распределитель, 16 - насос,стрелками показано направление движенияжидкости и газа. ееавЪПри работе двигателя в режиме с отключенной группой цилиндров (например, нарежиме холостого хода) клапаны газораспределения и тополивоподача выключены,температура отключенных цилиндров имеетминимальное значение(определяемое условиями окружающей среды, режимов работыи т.д.),При подаче команды на подключение 5цилиндров вначале включают выпускныеклапаны 1, фиг,1. обеспечивая сообщениеотключенных цилиндров с выпускным трактом, затем включают впускные клапаны 2,сообщая цилиндры с впускным трактом. "0При подключении газораспределительнцхклапанов в названной последовательностив газовоздушных трактах не возникает явление разрыва газового потока и,как его след. ствия, помпажа компрессора 15(подтверждено экспериментом на двигателе 6 Ч Н 21/21).После начала осуществления в отключенных цилиндрах процессов "впуска" и"выпуска", подключают топливоподачу, и 20рабочий процесс в данных цилиндрах протекает так же, как и в постоянно работающих цилиндрах.Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом, 25В первом, изображенном на фиг.2, положении распределителя 15 рабочая жидкость, например масло, от насоса 16 не.поступает к механизмам управления 11 и 12,т.е, выходные каналы распределителя перекрыты, а, следовательно, газораспределительные клапаны находятся в выключенном(закрытом) положении и отключены йодачатоплива к форсункам 13 отключаемых цилиндров. 35Газораспределение и топливоподачанеотключаемых цилиндров 4 - 6 работают в:обычном режиме.При перемещении распределителя 15влево на фиг.1 во второе положение масло 40от насоса 16 поступает по трубопроводам кмеханизмам управления 11 выпускнымиклапанами 9 отключаемых цилиндров 1 - 3(механизмы управления.11 могут быть выполнены, например, в виде управляемых 45гидроштанг по а,с, В 1301991). При включении механизмов 11 выпускные клапаны 9начинают совершать возвратно-поступательные движения под действием кулачковна валу 14, т.е, отключаемые цилиндры сообщейы с выпускным трактом.Перемещение .распределителя 15 втретье положение обеспечивает сообщениенагнетательной лагистрали от насоса 16 струбопроводами; питающйми механизмы 55управления 11 выпускных 9 и впускных 10клапанов отключаемых цилиндров 1 - 3,При этом подключается к работе впускныеклапаны, т.е; цилиндры 1 - 3 сообщены свпускным и выпускным трактами. Дальнейшее перемещение распределителя 15 влево, в четвертое положение обеспечивает подачу масла ко всем механизмам управления 11, т,е, отключаемые цилиндры включаются в работу как по газоснабжению, так и по топливоподаче. Данное положение распределителя сохраняется и на последующих режимах работы двигателя (режимы нагрузок и т,д.).Возвращение распределителя 15 в исходное положение сопровождается отключением механизмов управления в обратной последовательности, т.е.:отключение топливоподачи, впускных клапанов, выпускных клапанов.Перемещение распределителя может осуществляться вручную, либо автоматически по заданному закону (например, про-. граммным управлением).Кроме того, после включения выпускных клапанов 1, фиг.1 через отключенные цилиндры двигателя начинают протекать отработавшие газы из выпускного тракта (на трактах "рабочий ход" и "впуск" в цилиндрах образуется разряжение); чем нагревают цилиндры до тех пор, пока значение измеренной в цилиндре температуры сравняется или превысит заданную эталонную температуру 5, После этого включают впускные клапаны.Измерения значения температуры в цилиндрах, сравнение с эталоном и управление распределителем может производиться, например, с помощью термопар, визуального контроля значения тем:пературы и. ручного, управления распределителем, а могут также эти процессы быть автоматйзированы,Отключение цилиндров производят в обратной последовательности,.т,е. вначале выключают топливоподачу в заданные цилиндры, затем отключают впускные клапаны и, после этого останавливают в закрытом положении выпускные клапаны,Возможность перетока отработавших газов в отключенные цилиндры и подогрев за счет этого последних поясняется следующим,Известно, что реальные двигатели имеют продолжительность открытия выпускных (как и впускных) клапанов, превышающую 180 поворота коленчатого вала (п,к.в.), т.е, такта "выпуска".Так например, двигатели типа ЧН 21/21 имеют продолжительность открытия выпускных клапанов превышающую 300 п.к.в т,е, примерно 1/3 хода поршня от ВМТ к НМТ выпускные клапаны находятся в открытом положении, причем, учитывая, что режимы с отключением цилиндров10 производят процесс всасывания отработавших газов из выпускного коллектора в ци 20 25 30 соответствуют минимальному диапазону скоростных режимов двигателя, проходное сечение клапанной щели, уменьшающееся в моменты открытия и закрытия клапанов, оказывает гораздо меньшее сопротивление потоку, чем если бы имели место режимы повышенных частот вращения, на которые и рассчитываются максимальные проходные сечения газораспределительных клапанов.Таким образом, за рабочий цикл при открытых выпускных клапанах поршни в отключенных цилиндрах дважды (на такте "впуск" и "рабочий ход") движением к Н "ЛТ линдры, Поступление горячих газов в отключенные и относительно холодные цилиндрыспособствует прогреву деталей камеры сгорания и цилиндров о целом,Кроме того, работа двигателя режиме сотключенными цилиндрами при закрытых газораспределительных клапанах сопровождается падением давления в этих цилиндрах до значений меньше атмосферного,что в свою очередь, не способствует повышению температуры внутри цилиндра в периоды тактов "сжатие" и "выпуск",При поступлении в цилиндры отработавших газов (в количестве, зависящем от давления в выпускном коллекторе и фаз работы клапанов) на тактах "сжатие" и "выпуск" температура рабочего тела добавочно повышается за счет процесса сжатия в цилиндре ("мятие" газа),Таким образом, предварительное включение выпускных клапанов относительно впускных способствует прогреву отключаемых цилиндров отработавшими газами.Мгновенное включение всех цилиндров при увеличении нагрузки не является обязательным.Так, например, впрактике наблюдается . часто реализуемый режим работы двигателя с отключением части цилиндров - это режим "горячего отстоя", т.е. когда двигатель, например в составе тепловоза, продолжительное время работает на холостом ходу. Переход на работу под нагрузкой при этом может осуществляться с предварительным прогревом отключенных цилиндров, причем работа двигателя при прогреве по предлагаемому способу сопровождается меньшим 40.45 50. значением расхода топлива (соответствующим работе двигателя с отключенной группой цилиндров), чем если бы на режимепрогрева были включены все цилиндры,Время прогрева в этом случае не регламентировано, а, кроме того, испытания, проведенные на двигателе 6 ЧН 21/21 во ВНИТИ,показали сокращение времени прогревадвигателя в варианте с частично выключенными цилиндрами на 15 - 20 Д.Таким образом, предложенный способрегулирования двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить надежность работы двигателя за счет исключения. явленияпомпажа в газовоздушном тракте и предварительного прогрева цилиндров отработавшими газами при организацииопределенной последовательности сообщения отключенных цилиндров с газовоздушными трактами и включения-выключениятопливоподачи.Предлагаемый способ регулированияпрошел экспериментальную проверку надвигателе 6 ЧР 21/21 со ВНИТИ и можетбыть использован на двигателях различного назначения и иных размерностей,ф ор мул а и зоб рете н ия1. Способ регулирования двигателявнутреннего сгорания, заключающийся в от-,1ключении и подключении части цилиндровпутем периодического прекращения топли-,воподачи и газообмена между отключенными цилиндрами и газовоздушным трактом,заполнения отключенных цилиндров отработавшими газами и частичного их вытеснения из цилиндра путем сообщенияцилиндров с выпускным трактом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыцениянадежности работы, при отключении цилиндров вначале их разобщают с впускнымтрактом, затем с выпускным, а при подключении части цилиндров вначале их сообщают с выпускным трактом, а затем - Свпускным,2. Способ по.п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что привключении цилиндров в работу, после сообщения их с выпускным трактом, измеряют значение температуры в цилиндрах, сравнивают ее с эталоном и сообщают цилиндры. с впускным трактом после достижения равенства или превышения измеряемого значения температуры над эталоном.Редакт каз 1623 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4(5 ГК нат "Патент", г. У оизводствен,но-издательскии ага рина 4 иг, ЯСоставитель В. Во Техред М.Моргента Р ектор М, Ткачг