Система управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 18285 А 15 Р 02 7 0 ИСАНИ АТЕНТУ исследовательский .Соин, Ф.Г,Ким и ледовательский ство СССР /02, 1988, ЕНИЯ ДВИГАТЕГОРАНИЯ С ОТ- ДРАМИ Предполага ся к области ма к системам уп реннего сгоран рами. Цель иэоб вых свойств и работы двигате На чертеж мы управленияи выпусканные чеЗи 4 и ржит впускной спредвала, свяотключени соответственн клапанами гаэ о впуск ораспр м е 4 включают внутренниены 15 и 16, расхода 19 лючения 3 и ины 11 и 12,ые клапа уляторы(46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Всесоюзный научнотепловозный институт (72) Б.В.Евстифеев, Ю.В А. Ю,Почтарь(73) Всесоюзный научно-и тепловозный институт (56) Авторское свидетель М 1588888, кл. Р 02 О 17 (54) СИСТЕМА УПРАВЛ .ЛЕМ ВНУТРЕННЕГО С КЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИН емое изобретение относитшиностроения и, в частности равления двигателями внутия с отключаемыми цилиндретения - улучшение пускори повышенной надежности ля.е представлена схема систедвигателем внутреннего сгоран ия. Система соде ной 2 кулачки ра раз механизмы коромысла 5 и бс 7 и выпускным 8 ленин. Механизмы о штоки 9 и 10, пру полости 13 и 14 накопители 17 и 20 с дросселя(57) Использование: система позволяет улучшить пусковые свойства при повышенной надежности работы двигателя. Сущность изобретения; автоматическое управление последовательностью включения впускных и выпускных клапанов газораспределения достигается установкой между управляющими магистралями и механизмами отключения регуляторов расхода с дросселями с различными проходными сечениями, а также накопителей, обьем которых пропорционален задаваемому времени задержки включения клапанов в работу.2 з,п. ф-лы, 1 ил. Напорная магистраль 23 сообщена через распределительное устройство 24, включающее заслонку 25, с управляющими магистралями 26, 27 и 28 и со сливной магистралью 29; в которой установлен блок задержки 30.Управляющие магистрали 26 и 27 сообщены с механизмами отключения 3 и 4, а магистраль 28 - с механизмом отключения топливоподачи 31, установленном на топливном насосе высокого давления 32 и имеющим стравливающий клапан 33, сообщаяющий трубопровод высокого давления 34 с каналом слива топлива 35.Стрелками показано направление движения жидкости; штрих-пунктиром - второе положение заслонки 25, соответствующее режиму с отключением цилиндров.В исходном положении и при отсутствии подачи рабочей жидкости, например масла, в напорную магистраль 23 от источника давления (не показан), поворотная за 1828510слонка 25 распределительного устройства 24 сообщает напорную магистраль 23 с управляющими 26 и 27, а управляющую магистраль 28 - со сливной 29. Обратные клапаны 15 и 16 механизмов отключения 3 и 4 находятся в закрытом положении, а внутренние полости 13 и 14 (а также полости накопителей 17 и 18) опорожнены от масла. Штоки 9 и 10 под действием пружин 11 и 12 находятся в крайнем нижнем положении, контактируя с кулачками распредвала 1 и 2, Газораспределительные клапаны 7 и 8 находятся в закрытом положении. Вращение кулачков распредвала вызывает возвратно- поступательное перемещение подпружиненных штоков 9 и 10 внутри опорожненных полостей 13 и 14, не передавая перемещений на клапаны 7 и 8,Блок задержки 30 препятствует выходу масла из магистрали 29, оставшемуся от предыдущего цикла работы, что не позволя-. ет стравливающему клапану 33 вернуться в закрытое положение, чем обеспечивается сообщение трубопровода высокого давления 34 со сливным каналом 35.Цилиндры двигателя отключены как по газоснабжению, так и по топливоподаче,Система управления работает следующим образом,При запуске двигателя относительно холодное масло от источника давления подается в напорную магистраль 23 и через распределительное устройство 24 по управляющим магистралям 26 и 27 поступает к регуляторам расхода 19 и 20, выполненным в виде набора дросселей 21 и 22, причем проходное сечение каждого дросселя 21 в магистрали впускных клапанов большем, а количество меньше, чем дросселей 22 в магистрали выпускных клапанов, Суммарное проходное сечение дросселей 21 каждого регулятора расхода 19 меньше, чем суммарное проходное сечение дросселей 22 регулятора расхода 20. Из-за различного сопротивления. оказываемого дросселями при прохождении холодного масла, быстрее будет заполняться механизм 3 магистрали впускных клапанов, т.к. при большой вязкости масла решающее значение по величине расхода имеет проходное сечение единичного дросселя. В пределе, при достаточно малых дросселях 22 и значительной вязкости масла (при реальных давлениях) переток масла может полностью отсутствовать,Таким образом, при запуске холодного двигателя вначале включаются механизмы 3 и, соответственно, впускные клапачы 7, а затем механизмы 4 и выпускные клапаны 8.25 30 пуск через открывающиеся впускные 35 клапаны (опережение открытия впускныхклапанов до прихода поршня в верхнюю мертвую точку характерно для всех двигателей) сжатый воздух частично выталкивается в воздушный ресивер, нагревая его стенки.40 При этом, если во время запуска отключалась часть цилиндров двигателя, то нагретый воздух из ресивера заполняет неотключеннь 1 е цилиндры, а в случае отключения при запуске (прокрутке) всех цилинд ров, предварительное открытие впускныхклапанов обеспечивает прогрев цилиндров душного ресивера и воздушного заряда пе. ред поступлением в работающие цилиндры 50 при их включении,55 5 10 15 20 Временная задержка между включениями клапанов, кроме соотношения количества и величины проходных сечений дросселей, регулируется объемом (подюирается при сборке) накопителей 17 и 18. Масло, прошедшее через дроссели, вначале заполняет полости накопителей, а затем, преодолевая сопротивление обратного клапана 15 и 16, поступает в рабочие полости 13 или 14 механизмов отключения, т,е. в зависимости от соотношения объемов накопителей можно регулировать величину(расширять диапазон регулирования) задержки включения гаэораспределительных клапанов, причем величина объема накопителей пропорциональна требуемому времени задержки включения клапанов.После включения впускных клапанов, включаются (автоматически) выпускные клапаны, после чего блок задержки 30 открывает сливную магистраль 29 и масло опоражнивает механизм отключения топливоподачи 31, а возвратная пружина закрывает стравливающий клапан ЗЗ, чем обеспечивает подачу топлива от насоса 32 по трубопроводу 34 к цилиндрам двигателя,Опережающее включение впускных клапанов обеспечивает периодическое (на тактах "впуск") заполнение цилиндров воздухом, сжатие его на тактах "сжатие" и "выпуск" ("мятие" газа) и за счет этого повышение температуры воздушного заряда и стенок цилиндра, В конце такта "выдвигателя (от "мятия" в них воздуха), возПри включении цилиндров в работу на прогретом двигателе (при горячем масле) разница в сопротивлении проходных сечений единичных дросселей влияет меньше, нежели пропускная способность суммарного проходного сечения регуляторов расхода, а поскольку большее суммарное проходное сечение имеют регуляторы расхода в магистрали выпускных клапанов, тои первыми при горячем масле включаются в работу выпускные клапаны.Опережающее включение выпускных клапанов перед впускными при работе двигателя необходимо для.исключения эффекта помпажа (нарушения сплошности воздушного потока в ресивере), которое имеет место при опережающем включении впускных клапанов,Явление помпажа снижает надежность работы двигателя и может привести к нарушению узлов турбокомпрессора и деталей газовоздушного тракта.Кроме того, при подключении цилиндров в работу с опережающим включением выпусккых клапанов осуществляется прогрев отключаемых цилиндров отработавшими газами иэ выпускного коллектора (за счет запаздывания закрытия выпускных клапанов за верхнюю мертвую точку такта выпуска), что позволяет подготовить цилиндры для более быстрого принятия нагрузки.По команде на отключение цилиндров заслонку 25 распределительного устройства 24 переводят в положение, обозначенное на фиг. штрихпунктиром. При этом масло из напорной магистрали 23 поступает по магистрали 28 к механизму 31, где, воздействуя на его стравливающий клапан ЗЗ, перемещает его вправо и сообщает тем самым трубопровод высокого давления 34 с каналом слива топлива 35, т,е. топливоподача в дан.- ные цилиндры отключена.Одновременно с поворотом заслонки 25 прекращается подача масла к механизмам отключения 3 и 4, а масло, находящееся во внутренних полостях механизмов, выдавливается по зазорам между штоками 9 и 10 и корпусами механизмов 3 и 4, С опорожнением внутренних полостей штоки 9 и 10 свободно перемещаются внутри корпуса, не передавая возвратно-поступательного движения на газораспределительные клапаны - последние остаются в закрытом положении, т.е, цилиндры двигателя отключены по газоснабжению, а мехакизмы отключения подготовлены к последующему включению.Таким образом, установка в управляющих магистралях регуляторов расхода в виде дросселей с различными проходными сечениями обеспечивает при холодном масле при запуске двигателя опережающее включение впускных клапанов, а при работе двигателя на горячем масле и подключении цилиндров в работу - опережающее включение выпускных клапанов, Данная последовательность подключения газораспределительных клапанов обеспечивает предварительный прогрев поступающего воздушного заряда и деталей цилиндро 20 25 30 35 40 45 50 55 51015 поршневой группы при запуске двигателя и повышает надежность работы двигателя при подключении цилиндров В работу.Применительно к двигателю. типа Ч Н 21/21, оборудованному системой отключения группы из трех цилиндров, предварительное включение впускных клапанов перед выпускными при запуске двигателя обеспечивает повышение температуры воздуха перед цилиндрами (в воздушном ресивере) на 2030 С, а опережающее включение выпускных клапанов при подключении цилиндров в работу не приводит к заметному нарушению воздушного потока, либо другим явлениям отрицательного характера и повышает температуру в отключенных цилиндрах через 0,52,0 с нв 90.120 С,Предлагаемая система разрабатывается применительно к двигателям типа ЧН 21/21 Балаковского завода и может быть использована ка двигателях различного назначения и иных размерностей.Формула изобретения1. Система управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, содержащая гидравлические механизмы отключения впускных и выпускных клапанов, выполненные в виде гидро- цилиндров с подпружиненными штоками и рабочими полостями, соединенными через обратные клапаны с управляющими магистралями, распределительное устройство с одним входом и двумя выходами и блок задержки, причем вход распределительного устройства соединен с напорной.магистралью, первый его выход соединен с управляющими магистралями гидравлических механизмов отключения, а второй выходчерез блок задержки соединен со сливной магистралью, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения пусковых свойств при повышеннойой надежности в работе двигателя, система снабжена. регуляторами расхода, выполненными в виде дросселей и установленными междууправляющими магистралями и соответствующими гидравлическими механизмами отключения клапанов, причем проходное сечение одного дросселя, установленногоо между управляющей магистралью и гидравлическим механизмом отключения выпускных клапанов, больше . проходкого сечения одного дросселя, установле н ного между уп равля ющей магистралью и гидравлическим механизмом отключения выпускных клапанов, а количество и суммарное проходное сечение дросселей, установленных между управляющими магистралями и гидравлическими механизмами отключения впускных клапа1828510 Составитель Б.ЕвстифеевТехред М,МоргенталКарре ор каэ 2368 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 7нов, меньше, чем количество и суммарное проходное. сечение дросселей, установленных между управляющими магистралями и гидравлическими. механизмами отключения вьйфГкных клапанов. 52.Системапрп,1,отличоющаяся тем, что она снабжена накопителями, выполненными в виде полостей, каждая из которых включена между соответствующимирегуляторами расхода и обратным клапаном,3. Системапоп,1,отличающаяся тем, что накопители выполнены с обьемом, пропорциональным задаваемым временем задержки включения клапанов в работу,