RU2824691C1 - Diesel engine control method - Google Patents
Diesel engine control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824691C1 RU2824691C1 RU2023118950A RU2023118950A RU2824691C1 RU 2824691 C1 RU2824691 C1 RU 2824691C1 RU 2023118950 A RU2023118950 A RU 2023118950A RU 2023118950 A RU2023118950 A RU 2023118950A RU 2824691 C1 RU2824691 C1 RU 2824691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- sensor
- air
- engine
- control unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.The invention relates to the field of engine building, namely to piston internal combustion engines with compression ignition.
Из теории движения гусеничных машин известно, что движение возможно, если сила тяги по двигателю больше суммарной силы внешнего сопротивления или равна ей и меньше силе тяги по сцеплению или равна ей. Подвижность танка характеризуется быстроходностью и автономностью. Быстроходность танка – способность перемещаться с максимальной скоростью. Быстроходность включает в себя маневренность – способность танка изменять направление и скорость движения. Автономность танка – способность преодолевать заданные расстояния без дополнительных заправок. На быстроходность (маневренность) влияет мощность двигателя, а на автономность – величина удельного расхода топлива (определяет топливную экономичность) и объем топливных баков. It is known from the theory of movement of tracked vehicles that movement is possible if the traction force of the engine is greater than the total force of external resistance or equal to it and less than the traction force of the clutch or equal to it. The mobility of a tank is characterized by speed and autonomy. The speed of a tank is the ability to move at maximum speed. Speed includes maneuverability - the ability of a tank to change the direction and speed of movement. The autonomy of a tank is the ability to cover specified distances without additional refueling. Speed (maneuverability) is affected by engine power, and autonomy is affected by the specific fuel consumption (determines fuel efficiency) and the volume of fuel tanks.
Танк способен двигаться по пересечённой местности вне дорог, поэтому суммарная сила сопротивления движению непрерывно изменяется. Требованиями к подвижности танка определено, что он должен сохранять заданную скорость движения, обеспечивать маневренность и автономность в различных дорожно-грунтовых условиях (ДГУ) и на местности с различным рельефом (подъемы, спуски). Для выполнения требований по подвижности танк должен обладать мощным и экономичным двигателем, либо обладать возможностью повышать мощность и крутящий момент двигателя для преодоления суммарных сил сопротивления движения в случаях, обусловленных ДГУ и рельефом местности. При движении танка в изменяющихся ДГУ его двигатель часто работает на переходных режимах, в такие моменты возникают условия, когда происходит рассогласование расходных характеристик турбокомпрессора и двигателя вследствие отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала. Недостаток воздуха подаваемого в цилиндры двигателя приводит к неполному сгоранию топлива, снижению динамичности, величины крутящего момента, мощности и топливной экономичности.The tank is capable of moving on rough terrain off-road, so the total resistance force to movement is constantly changing. The requirements for tank mobility determine that it must maintain a given speed of movement, ensure maneuverability and autonomy in various road and ground conditions (DGU) and on terrain with different relief (ascents, descents). To meet the mobility requirements, the tank must have a powerful and economical engine, or have the ability to increase the power and torque of the engine to overcome the total resistance forces in cases caused by the DGU and terrain. When the tank moves in changing DGU, its engine often operates in transient modes, at such moments, conditions arise when there is a mismatch in the flow characteristics of the turbocharger and the engine due to the lag in turbocharger acceleration from the crankshaft acceleration. Insufficient air supplied to the engine cylinders leads to incomplete combustion of fuel, a decrease in dynamism, torque, power and fuel efficiency.
При повышении мощности и крутящего момента двигателя необходимо обеспечить надежность его работы. Надежность при работе двигателя достигается в том числе исключением нагруженности деталей шатунно-поршневой группы и работой в аварином режиме, когда температура отработавших газов и (или) температура охлаждающей жидкости и (или) обороты коленчатого вала превышают эксплуатационные значения.When increasing the engine power and torque, it is necessary to ensure its reliable operation. Reliability during engine operation is achieved, among other things, by eliminating the loading of the connecting rod and piston group parts and by operating in emergency mode, when the exhaust gas temperature and (or) the coolant temperature and (or) the crankshaft speed exceed the operating values.
Таким образом, для повышения мощности и крутящего момента двигателя при сохранении удельного расхода топлива, а также обеспечении надежности при его работе в таком режиме необходим способ управления двигателем.Thus, in order to increase the engine power and torque while maintaining specific fuel consumption, as well as ensuring reliability when operating in this mode, a method for controlling the engine is required.
Применяют различные устройства для увеличения мощности и крутящего момента двигателя.Various devices are used to increase engine power and torque.
Известно устройство для обогащения воздушного заряда (Патент на изобретение Российской Федерации RU 2330173 C2, опубл. 27.07.2008, Бюл. №21). Изобретение позволяет равномерно распределять активатор по цилиндрам двигателя на такте впуска. Устройство для обогащения воздушного заряда содержит электромагнитную форсунку, размещенную на входе впускного трубопровода 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. В устройстве имеется датчик согласования фаз газораспределения, электрически соединенный с электронным блоком управления.A device for enriching an air charge is known (Patent for invention of the Russian Federation RU 2330173 C2, published on 27.07.2008, Bulletin No. 21). The invention allows for uniform distribution of the activator among the engine cylinders during the intake stroke. The device for enriching the air charge contains an electromagnetic injector located at the inlet of the intake manifold of the diesel engine, an electric pump, an electronic control unit, a power source, sensors for the crankshaft speed, the position of the high-pressure fuel pump rack, the coolant temperature, and the permissible reduction in on-board voltage. The device has a valve timing matching sensor electrically connected to the electronic control unit.
Недостатками рассмотренного технического решения являются незначительный уровень повышения мощности двигателя, его высокая механическая нагруженность и низкая топливная экономичность работы, следовательно, такой двигатель не позволяет значительно улучшить подвижность танка. Также нет возможности автоматически прекратить подачу активатора при работе двигателя в аварийном режиме. Величина уровня повышения мощности в известном устройстве ограничивается значением коэффициента избытка воздуха. При обогащении воздушного заряда активатором уменьшается значение коэффициента избытка воздуха в его цилиндрах. При определенной цикловой подаче активатора он вытеснит часть подаваемого в цилиндры воздуха, что приведет к неполному сгоранию топлива и, как следствие, мощность двигателя повышаться не будет. При неполном сгорании топлива ухудшится топливная экономичность работы двигателя. Высокая механическая нагруженность деталей шатунно-поршневой группы двигателя при использовании устройства обусловлена отсутствием возможности корректировки угла начала впрыска топлива. Отсутствие корректировки угла начала впрыска топлива в цилиндры двигателя при добавлении активатора через впускной трубопровод приведет к резкому повышению давления в цилиндрах. Длительная работа двигателя в таком режиме может привести к повреждениям деталей шатунно-поршневой группы и неисправности двигателя. В случаях резкого снижения нагрузки на двигатель обороты его коленчатого вала могут возрасти до значений, при которых произойдет повреждение или разрушение деталей шатунно-поршневой группы, повлекшее за собой неисправность двигателя. The disadvantages of the considered technical solution are the insignificant level of increase in engine power, its high mechanical load and low fuel efficiency of operation, therefore, such an engine does not significantly improve the mobility of the tank. Also, there is no way to automatically stop the activator supply when the engine is operating in emergency mode. The magnitude of the power increase level in the known device is limited by the value of the excess air coefficient. When the air charge is enriched with activator, the value of the excess air coefficient in its cylinders decreases. With a certain cyclic supply of activator, it will displace part of the air supplied to the cylinders, which will lead to incomplete combustion of the fuel and, as a result, the engine power will not increase. With incomplete combustion of fuel, the fuel efficiency of the engine will deteriorate. High mechanical load on the parts of the connecting rod and piston group of the engine when using the device is due to the lack of the ability to adjust the angle of the start of fuel injection. The lack of adjustment of the angle of the start of fuel injection into the engine cylinders when adding activator through the intake manifold will lead to a sharp increase in pressure in the cylinders. Long-term operation of the engine in this mode may result in damage to the connecting rod and piston group components and engine failure. In cases of a sharp decrease in engine load, the engine crankshaft speed may increase to values at which damage or destruction of the connecting rod and piston group components will occur, resulting in engine failure.
Некоторые из перечисленных недостатков решены в известной системе кратковременного форсирования силовой установки танка с устройством корректировки угла начала впрыска топлива, взятой за прототип (Патент на изобретение Российской Федерации RU 194935 U1, опубл. 30.12.2019, Бюл. №1). Она содержит турбопоршневой дизельный двигатель с впускными коллекторами, воздушную систему запуска двигателя, снабженную воздушными баллонами, пневматически связанными с воздушным фильтром и понижающим редуктором, электропневмоклапан, электрически связанный с ним микровыключатель, установленный под педалью подачи топлива, педаль подачи топлива, электронный блок управления, электрически связанные с ним вихревые электромагнитные форсунки, электрический топливный насос, резервуар для воды, связанный трубопроводами с электрическим жидкостным насосом, датчик согласования фаз газораспределения, электрически связанный с электронным блоком управления. В систему дополнительно установлен электромеханический корректор угла начала впрыска топлива, механически связанный с коленчатым валом двигателя и топливным насосом высокого давления, а также электрически связанный с электронным блоком управления. Some of the listed shortcomings are solved in the known system of short-term forcing of the tank power plant with a device for adjusting the angle of the beginning of fuel injection, taken as a prototype (Patent for invention of the Russian Federation RU 194935 U1, published on 30.12.2019, Bulletin No. 1). It contains a turbo-piston diesel engine with intake manifolds, an air engine starting system equipped with air cylinders pneumatically connected to an air filter and a reduction gear, an electro-pneumatic valve, a microswitch electrically connected to it, installed under the fuel pedal, a fuel pedal, an electronic control unit, vortex electromagnetic injectors electrically connected to it, an electric fuel pump, a water tank connected by pipelines to an electric liquid pump, a valve timing sensor electrically connected to the electronic control unit. The system is additionally equipped with an electromechanical fuel injection start angle corrector, mechanically connected to the engine crankshaft and high-pressure fuel pump, and also electrically connected to the electronic control unit.
В известном техническом решении за счет использования турбокомпрессора, а также сжатого воздуха при подаче топлива и воды через вихревые электромагнитные форсунки во впускной коллектор частично решается проблема неполноты сгорания топлива. А установка электромеханического корректора угла начала впрыска топлива позволяет снизить механическую нагруженность деталей шатунно-поршневой группы двигателя. In a known technical solution, the problem of incomplete fuel combustion is partially solved by using a turbocharger and compressed air when feeding fuel and water through vortex electromagnetic injectors into the intake manifold. And the installation of an electromechanical corrector of the fuel injection start angle allows to reduce the mechanical load on the parts of the connecting rod and piston group of the engine.
Недостатками данного технического решения является: отсутствие автоматического выключения устройства при работе двигателя в аварийном режиме, низкая динамичность вращения коленчатого вала и низкая топливная экономичность работы двигателя на переходных режимах работы. На переходных режимах работы двигателя происходит рассогласование расходных характеристик турбокомпрессора и двигателя вследствие отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала, недостаток воздуха подаваемого в цилиндры двигателя приводит к неполному сгоранию топлива, снижению динамичности, топливной экономичности. Неполное сгорание топлива приведет к тому, что перестанет повышаться мощность двигателя. Кроме того, подача топливо-водо-воздушной смеси во впускные коллекторы происходит напротив тех цилиндров турбопоршневого двигателя, где происходит такт впуска, при этом состояние фаз газораспределения не учитывается. Таким образом, часть топливо-водо-воздушной смеси при продувке цилиндра, когда открыт впускной и выпускной клапаны, будет удаляться вместе с продуктами сгорания, что не позволит улучшить топливную экономичность при работе двигателя. При длительной работе двигателя с подачей в цилиндры топливо-водо-воздушной смеси значения температур отработавших газов и охлаждающей жидкости будут возрастать и могут превысить предельно-допустимые эксплуатационные значения. Детали двигателя при его работе, когда значения температур отработавших газов и (или) охлаждающей жидкости близки или превышают предельно допустимые значения, могут быть повреждены, что приведет к неисправности двигателя. В случаях резкого снижении нагрузки на двигатель обороты его коленчатого вала могут за короткий промежуток времени возрасти до значений, при которых нагрузки на детали шатунно-поршневой группы вызовут их повреждения, что приведет к неисправности двигателя. В прототипе не предусмотрена возможность прекращения подачи топливо-водо-воздушная смеси для исключения работы двигателя в аварийном режиме.The disadvantages of this technical solution are: the lack of automatic shutdown of the device when the engine is running in emergency mode, low dynamics of crankshaft rotation and low fuel efficiency of the engine in transient operating modes. In transient engine operating modes, there is a mismatch in the flow characteristics of the turbocharger and the engine due to the lag of the turbocharger acceleration from the crankshaft acceleration, the lack of air supplied to the engine cylinders leads to incomplete combustion of fuel, a decrease in dynamics and fuel efficiency. Incomplete combustion of fuel will lead to the fact that the engine power will stop increasing. In addition, the supply of fuel-water-air mixture to the intake manifolds occurs opposite those cylinders of the turbo piston engine where the intake stroke occurs, while the state of the valve timing is not taken into account. Thus, part of the fuel-water-air mixture during cylinder purging, when the intake and exhaust valves are open, will be removed together with the combustion products, which will not improve fuel efficiency during engine operation. During prolonged engine operation with fuel-water-air mixture supplied to the cylinders, the exhaust gas and coolant temperatures will increase and may exceed the maximum permissible operating values. Engine parts during its operation, when the exhaust gas and/or coolant temperatures are close to or exceed the maximum permissible values, may be damaged, which will lead to engine failure. In cases of a sharp decrease in engine load, the crankshaft speed may increase in a short period of time to values at which the loads on the connecting rod and piston group parts will cause their damage, which will lead to engine failure. The prototype does not provide for the possibility of stopping the fuel-water-air mixture supply to prevent engine operation in emergency mode.
Техническим результатом заявляемого способа управления двигателем является возможность обеспечения изменения мощности и крутящего момента при сохранении топливной экономичности и обеспечения надежной работы двигателя.The technical result of the claimed engine control method is the ability to provide a change in power and torque while maintaining fuel efficiency and ensuring reliable engine operation.
Технический результат достигается тем, что способ управления дизельным двигателем, содержащим выпускные и впускные коллекторы, соединенные с турбокомпрессором, топливный насос высокого давления с установленным в нем датчиком положения топливной рейки и механически связанный с коленчатым валом и с электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива, соединенный с блоком управления, также соединенным с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, датчиком фаз газораспределения, элетропневмоклапаном, электрическим топливным насосом, трехпозиционным переключателем выбора топлива, трехпозиционным переключателем выбора уровня мощности, датчиком давления топлива в топливных аккумуляторах, датчиком положения педали подачи топлива, датчиком положения педали тормоза и электромагнитными форсунками, установленными во впускном коллекторе напротив цилиндров и соединенных отдельными трубопроводами с аккумуляторами топлива связанными с топливным баком, воздушный баллон соединенный с воздушной системой, воздушным фильтр, воздушным редуктором, педаль подачи топлива, педаль тормоза, заключающейся в обеспечении возможности изменения мощности и крутящего момента при сохранении топливной экономичности и обеспечении надежной работы, путем подачи топлива во впускной коллектор через установленные в нем напротив цилиндров электромагнитные форсунки, при переводе педали подачи топлива в крайнее положение, автоматическом изменении угла начала подачи топливным насосом высокого давления в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя, положения топливной рейки топливного насоса высокого давления, вида подаваемого топлива, отличающейся тем, что при подаче топлива во впускной коллектор двигателя через электромагнитные форсунки на переходных режимах работы дизельного двигателя автоматически увеличивается производительность турбокомпрессора подачей в его компрессорную часть через обратный клапан связанный с воздушной системой и воздушным баллоном сжатого воздуха очищенного в воздушном фильтре связанным с воздушным редуктором, с воздушной системой и воздушным баллоном и прекращением подачи отчищенного сжатого воздуха, когда концентрация кислорода в отработавших газах на выходе из турбинной части турбокомпрессора достигнет установленного уровня путем выдачи сигнала на электропневомоклапан, электрически связанный с боком управления, имеющим также электрическую связь с датчиком кислорода. The technical result is achieved in that the method for controlling a diesel engine comprising exhaust and intake manifolds connected to a turbocharger, a high-pressure fuel pump with a fuel rail position sensor installed therein and mechanically connected to a crankshaft and to an electromechanical fuel injection start angle corrector, connected to a control unit also connected to an engine crankshaft speed sensor, a valve timing sensor, an electromagnetic pneumatic valve, an electric fuel pump, a three-position fuel selection switch, a three-position power level selection switch, a fuel pressure sensor in fuel accumulators, a fuel supply pedal position sensor, a brake pedal position sensor and electromagnetic injectors installed in the intake manifold opposite the cylinders and connected by separate pipelines to fuel accumulators connected to a fuel tank, an air cylinder connected to the air system, an air filter, an air reducer, a fuel supply pedal, a brake pedal, consisting in providing the possibility changing the power and torque while maintaining fuel efficiency and ensuring reliable operation, by supplying fuel to the intake manifold through electromagnetic injectors installed therein opposite the cylinders, when the fuel supply pedal is moved to the extreme position, automatically changing the angle of the start of supply by the high-pressure fuel pump depending on the crankshaft speed of the diesel engine, the position of the fuel rail of the high-pressure fuel pump, the type of fuel supplied, characterized in that when fuel is supplied to the intake manifold of the engine through electromagnetic injectors in transient operating modes of the diesel engine, the performance of the turbocharger is automatically increased by supplying compressed air purified in an air filter connected to the air reducer, with the air system and the air cylinder to its compressor section through a check valve connected to the air system and the air cylinder, and stopping the supply of purified compressed air when the oxygen concentration in the exhaust gases at the outlet of the turbine section of the turbocharger reaches the set level by sending a signal to the electro-pneumatic valve, electrically connected to the control unit, which also has an electrical connection to the oxygen sensor.
Способ управления дизельным двигателем, отличающийся тем, что подача топлива во впускной коллектор через электромагнитную форсунку, установленную во впускном коллекторе, осуществляется только на такте впуска, когда выпускной клапан закрыт, а впускной клапан открыт, путем выдачи сигнала блоком управления электрически связанного с электромагнитными форсунками и датчиком фаз газораспределения.A method for controlling a diesel engine, characterized in that the fuel supply to the intake manifold through an electromagnetic injector installed in the intake manifold is carried out only during the intake stroke, when the exhaust valve is closed and the intake valve is open, by issuing a signal from a control unit electrically connected to the electromagnetic injectors and the valve timing sensor.
Способ управления дизельным двигателем отличающейся тем, что корректировка количества подаваемого топлива производится автоматически в зависимости от установленного уровня мощности, установленного вида топлива, частоты вращения коленчатого дизельного двигателя, положения топливной рейки насоса высокого давления, давления топлива в топливных аккумуляторах, путем изменения блоком управления продолжительности открытия форсунки, установленной во впускном коллекторе и электрически связанной с ним, на основе данных, поступающих в блок управления и электрически с ним связанного трехпозиционного переключателя уровня мощности, трехпозиционного переключателя вида топлива, датчика давления топлива в топливных аккумуляторах.A method for controlling a diesel engine characterized in that the adjustment of the amount of fuel supplied is performed automatically depending on the set power level, the set type of fuel, the rotational speed of the crankshaft of the diesel engine, the position of the fuel rail of the high-pressure pump, the fuel pressure in the fuel accumulators, by changing the duration of opening of the injector installed in the intake manifold and electrically connected to it by the control unit, based on data received by the control unit and the three-position power level switch electrically connected to it, the three-position fuel type switch, the fuel pressure sensor in the fuel accumulators.
Способ управления дизельным двигателем, отличающийся тем, что прекращается подача топлива во впускной коллектор при торможении, при снижении давления топлива в топливных аккумуляторах при превышении установленных значений температуры отработавших газов, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала, низкого давления в топливных аккумуляторах путем выдачи сигнала на электромагнитную форсунку, электрически связанную с блоком управления электрически связанного с датчиком положения педали тормоза, датчиком температуры отработавших газов, датчиком температуры охлаждающей жидкости, датчиком частоты вращения коленчатого вала, датчиком давления топлива в топливных аккумуляторах.A method for controlling a diesel engine, characterized in that the fuel supply to the intake manifold is stopped during braking, when the fuel pressure in the fuel accumulators decreases when the set values of exhaust gas temperature, coolant temperature, crankshaft speed, and low pressure in the fuel accumulators are exceeded by sending a signal to an electromagnetic injector electrically connected to a control unit electrically connected to a brake pedal position sensor, an exhaust gas temperature sensor, a coolant temperature sensor, a crankshaft speed sensor, and a fuel pressure sensor in the fuel accumulators.
Способ управления дизельным двигателем, отличающийся тем, что при прекращении подачи топлива прекращается подача сжатого воздуха из воздушного баллона компрессорную часть турбокомпрессора путем выдачи сигнала блоком управления на электропневмоклапан.A method of controlling a diesel engine, characterized in that when the fuel supply is stopped, the supply of compressed air from the air cylinder to the compressor part of the turbocharger is stopped by sending a signal from the control unit to the electro-pneumatic valve.
Предложение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема размещения элементов для реализации способа управления двигателем, а на фиг. 2 - схема соединения элементов электронного управления обеспечивающего реализацию способа управления двигателем.The proposal is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general diagram of the arrangement of elements for implementing the engine control method, and Fig. 2 shows a diagram of the connection of electronic control elements ensuring the implementation of the engine control method.
Способ управления двигателем осуществляют следующим образом. Механик-водитель осуществляет выбор уровня повышения мощности и крутящего момента в зависимости от ДГУ для преодоления суммарной силы сопротивления движению танка. Также он выбирает вид топлива, подаваемого во впускной коллектор двигателя через форсунки. Форсунки установлены во впускном коллекторе напротив цилиндров, при этом подача топлива через них осуществляется в тот момент такта впуска, когда выпускной клапан закрыт, а впускной клапан открыт. Обеспечение изменения уровня мощности и крутящего момента двигателя осуществляется автоматически в соответствии с установленным значением, изменением количества подаваемого топлива во впускной коллектор с учетом его вида. Количество подаваемого топлива во впускной коллектор регулируется временем открытия форсунки. В зависимости от вида и количества топлива, подаваемого во впускной коллектор двигателя, осуществляется автоматическая корректировка угла начала подачи основной порции топлива в цилиндры двигателя. На переходных режимах работы двигателя для увеличения производительности турбокомпрессора в его компрессорную часть подается очищенный сжатый воздух. Продолжительность подачи сжатого воздуха зависит от концентрации кислорода в отработавших газах на выходе из турбинной части турбокомпрессора. Таким образом, обеспечивается как раскрутка турбокомпрессора, так и количество воздуха, необходимое для полноты сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Подача топлива через форсунки во впускной коллектор прекращается в случаях достижения температуры выхлопных газов, измеренной на выходе из турбинной части турбокомпрессора, и (или) достижения температуры охлаждающей жидкости, измеряемой на выходе из радиаторов системы охлаждения предельно допустимых значений, и (или) в случае достижения значения предельно допустимых значений оборотов коленчатого вала двигателя, измеряемых датчиком оборотов коленчатого вала, а также во время нажатия педали тормоза танка. The engine control method is implemented as follows. The driver selects the level of power and torque increase depending on the diesel generator set to overcome the total resistance force to tank movement. He also selects the type of fuel supplied to the engine intake manifold through the injectors. The injectors are installed in the intake manifold opposite the cylinders, and fuel is supplied through them at the moment of the intake stroke when the exhaust valve is closed and the intake valve is open. Ensuring a change in the engine power and torque level is carried out automatically in accordance with the set value, changing the amount of fuel supplied to the intake manifold taking into account its type. The amount of fuel supplied to the intake manifold is regulated by the injector opening time. Depending on the type and amount of fuel supplied to the engine intake manifold, automatic adjustment of the start angle of the main portion of fuel supply to the engine cylinders is performed. In transient engine operating modes, purified compressed air is supplied to the compressor part of the turbocharger to increase its productivity. The duration of compressed air supply depends on the concentration of oxygen in the exhaust gases at the outlet of the turbine section of the turbocharger. In this way, both the turbocharger spin-up and the amount of air required for complete combustion of fuel in the engine cylinders are ensured. Fuel supply through the injectors to the intake manifold is stopped in cases where the exhaust gas temperature measured at the outlet of the turbine section of the turbocharger is reached, and (or) the coolant temperature measured at the outlet of the cooling system radiators reaches the maximum permissible values, and (or) in the event of reaching the maximum permissible values of engine crankshaft speed measured by the crankshaft speed sensor, as well as during pressing the tank brake pedal.
Для реализации предлагаемого способа управления двигателем на блоке управления 17 (фиг. 1, 2), установленным в отделении управления, размещаются трехпозиционные переключатели 16 выбора повышения уровня мощности; 15 выбора вида топлива. С блоком управления 17 электрически соединены: датчик положения педали 19 топлива соединенный с педалью подачи топлива 20; датчик положения педали 21 тормоза соединенный с педалью тормоза 22; датчик температуры отработавших газов 28 и датчик кислорода 29 установленные в турбокомпрессоре 30 соединенном с выпускными коллекторами 26; датчик 14 температуры охлаждающей жидкости установленный в трубопроводе на выходе из радиатора (на фиг. 1, 2 не показан) системы охлаждения (на фиг. 1, 2 не показана) двигателя 1; электромагнитными форсунками 2 установленными во впускных коллекторах 26 напротив цилиндров двигателя 1 и каждая из них отдельным трубопроводом соединена с аккумуляторами топлива 25; датчиком 9 давления топлива установленным в трубопроводе соединяющим аккумуляторы топлива 25; с электрическим топливным насосом 10 соединенным с трубопроводами с топливным баком 23 и аккумуляторами топлива 25; электромеханическим корректором угла начала впрыска топлива 6 соединенного с топливным насосом высокого давления (ТНВД) 4; датчиком 5 положения топливной рейки, датчиком 7 частоты вращения коленчатого вала, датчиком 8 фаз газораспределения, установленными в корпусе ТНВД 4, датчиком давления воздуха 27 установленным в месте соединения впускного коллектора 25 и турбокомпрессора 30; электропневмоклапаном 12 воздушными трубопроводами соединенным с воздушным редуктором 11, воздушным фильтром 13, баллоном сжатого воздуха 18 и клапаном подачи сжатого воздуха 3 соединенным с турбокомпрессором 30.In order to implement the proposed method of engine control, three-position switches 16 for selecting a power level increase; 15 for selecting a fuel type are located on the control unit 17 (Fig. 1, 2) installed in the control compartment. The following are electrically connected to the control unit 17: a fuel pedal position sensor 19 connected to the fuel supply pedal 20; a brake pedal position sensor 21 connected to the brake pedal 22; an exhaust gas temperature sensor 28 and an oxygen sensor 29 installed in a turbocharger 30 connected to the exhaust manifolds 26; a coolant temperature sensor 14 installed in the pipeline at the outlet of the radiator (not shown in Fig. 1, 2) of the cooling system (not shown in Fig. 1, 2) of engine 1; electromagnetic injectors 2 installed in the intake manifolds 26 opposite the cylinders of engine 1 and each of them is connected by a separate pipeline to the fuel accumulators 25; a fuel pressure sensor 9 installed in the pipeline connecting the fuel accumulators 25; with an electric fuel pump 10 connected to the pipelines with the fuel tank 23 and the fuel accumulators 25; an electromechanical fuel injection start angle corrector 6 connected to the high-pressure fuel pump (HPFP) 4; a fuel rail position sensor 5, a crankshaft speed sensor 7, a valve timing sensor 8 installed in the housing of the HPFP 4, an air pressure sensor 27 installed at the junction of the intake manifold 25 and the turbocharger 30; an electro-pneumatic valve 12 connected through air pipelines to the air reducer 11, the air filter 13, the compressed air cylinder 18 and the compressed air supply valve 3 connected to the turbocharger 30.
Способ управления двигателем осуществляется следующим образом, при включении тумблера бортовой сети блок управления 17 готов к работе (далее рассматривается случай, когда блок управления 17 подсоединен к бортовой сети). Блок управления 17 осуществляет анализ информации поступающей от датчика положения топливной рейки 5 ТНВД, датчика частоты коленчатого вала двигателя 7, датчика фаз газораспределения 8, датчика давления воздуха 28, датчика давления топлива 9, датчика температуры отработавших газов 28, датчика кислорода 29, датчика температуры охлаждающей жидкости 17, датчика положения педали тормоза 21, датчика положения педали подачи топлива 19 и выдает команду на запуск электрического топливного насоса 10, который подает топливо из топливного бака 23 по трубопроводам к топливным аккумуляторам 25. Измерение давления в топливных аккумуляторах осуществляется датчиком давления топлива 9, а величина давления поддерживается встроенным в электрический топливный насос 10 редукционным клапаном (на фиг. 1, 2 не показан). The engine control method is implemented as follows: when the on-board network toggle switch is turned on, the control unit 17 is ready for operation (further, the case is considered when the control unit 17 is connected to the on-board network). The control unit 17 analyzes the information coming from the fuel rail position sensor 5 of the high-pressure fuel pump, the engine crankshaft speed sensor 7, the valve timing sensor 8, the air pressure sensor 28, the fuel pressure sensor 9, the exhaust gas temperature sensor 28, the oxygen sensor 29, the coolant temperature sensor 17, the brake pedal position sensor 21, the fuel pedal position sensor 19 and issues a command to start the electric fuel pump 10, which supplies fuel from the fuel tank 23 through the pipelines to the fuel accumulators 25. The pressure in the fuel accumulators is measured by the fuel pressure sensor 9, and the pressure value is maintained by a pressure reducing valve built into the electric fuel pump 10 (not shown in Figs. 1, 2).
При движении танка в сложных ДГУ, вверх по склону, при повороте, когда тяги по двигателю недостаточно для преодоления сопротивления движению при совершении маневра и (или) ускорения, механик-водитель может кратковременно повысить значение мощности, крутящего момента (увеличить динамичность) двигателя 1, для чего ему необходимо выжать педаль подачи топлива 20 до упора. После чего блок управления 1, при условии достаточной величины давления в топливной системе (информация об этом в него поступает с датчика давления топлива 9) выдает сигналы на открытие электромагнитных форсунок 2, в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя 1. Сигналы на открытие выдаются на электромагнитные форсунки 2, которые установлены во впускном коллекторе 26 напротив тех цилиндров двигателя 1, в которых осуществляется такт впуска. Начало открытия электромагнитной форсунки зависит от положения элементов газораспределительного механизма, информация об этом в блок управления поступает от датчика фаз газораспределения 8. Блок управления 1 дает команду на открытие электромагнитной форсунки 2 в том момент, когда впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. Количество подаваемого через электромагнитную форсунку 2 топлива регулируется длительностью ее открытия. Длительность открытия электромагнитной форсунки 2 регулируется блоком управления 17 продолжительностью выдачи сигнала открытия в зависимости от устанавливаемых механиком-водителем положений трехпозиционного переключателя 16, выбора уровня повышения мощности двигателя 1, и трехпозиционного переключателя, выбора топлива заправленного в топливный бак 15 (бензин, авиационное топливо, дизельное топливо), а также частоты вращения коленчатого вала двигателя 1, поступающей с датчика частоты вращения коленчатого вала 7 двигателя 1. Чем медленнее вращается коленчатый вал, тем больше топлива подается через электромагнитную форсунку 2, увеличивая значение крутящего момента и мощности и улучшая динамичность двигателя 1. В случае, когда на переходном режиме работы двигателя 1 происходит рассогласование расходных характеристик турбокомпрессора 30 и двигателя 1 вследствие отставания разгона турбокомпрессора 30 от разгона коленчатого вала, во впускном коллекторе 26 уменьшается количество проходящего воздуха, блок управления 17 информацию об этом получает с датчика 27 давления воздуха. Для компенсации количества воздуха необходимого для полного сгорания подаваемого в цилиндры двигателя 1 топливо-воздушной смеси и увеличения значений крутящего момента, мощности и улучшения динамичности двигателя 1, блок управления 17 дает сигнал на открытие электропневмоклапана 12. Воздух от воздушной системы и из баллона 18 со сжатым воздухом под давлением, которое снижается до необходимого значения в редукционном клапане 11 поступает на вход в компрессорную часть турбокомпрессора 30 через подсоединенный к нему клапан подачи сжатого воздуха 3 по воздушным трубопроводам. В результате подачи воздуха под давлением в компрессорную часть турбокомпрессора 30 его турбина раскручивается и давление и количество воздуха во впускном коллекторе 26 повышается до значения достаточного для обеспечения нормального сгорания топлива в цилиндрах двигателя 1. Перед поступлением в турбокомпрессор 30 воздух, проходя через воздушный фильтр 13, очищается от механических примесей. Для поступления воздуха из воздушного баллона 18 в впускной коллектор 26 двигателя 1 при работе устройства и для наполнения воздушного баллона 18 сжатым воздухом из воздушной системы танка, когда устройство не работает, механик-водитель должен предварительно открыть вентиль воздушного баллона 18. Отключение подачи сжатого воздуха в турбокомпрессор 30 происходит прекращением подачи сигнала на открытие электропневмоклапана 12 от блока управления 17, в случае, когда количество кислорода в выпускном патрубке турбокомпрессора 30 превысит определенное значение. Блок управления 17 информацию об этом получит от датчика кислорода 29. После начала работы устройства в зависимости от скоростного режима работы двигателя 1, по информации от датчика частоты вращения коленчатого вала 7 двигателя 1, выбора уровня повышения мощности и вида топлива блок управления 17 выдает сигнал на электромеханический корректор угла начала впрыска топлива 6, который поворачивает на необходимый угол кулачковый вал ТНВД 4, корректируя угол начала впрыска основного топлива, тем самым обеспечивает снижение максимального давления сгорания топливо-воздушной смеси и снижение механической нагруженности деталей шатунно-поршневой группы двигателя 1. When the tank is moving in difficult diesel generator sets, up a slope, when turning, when the engine traction is insufficient to overcome the resistance to movement during maneuvering and (or) acceleration, the driver can briefly increase the value of power, torque (increase the dynamism) of engine 1, for which he needs to press the fuel pedal 20 to the stop. After that, the control unit 1, provided that the pressure in the fuel system is sufficient (information about this comes to it from the fuel pressure sensor 9) issues signals to open the electromagnetic injectors 2, in accordance with the operating order of the cylinders of engine 1. The signals for opening are issued to the electromagnetic injectors 2, which are installed in the intake manifold 26 opposite those cylinders of engine 1 in which the intake stroke is carried out. The start of the electromagnetic injector opening depends on the position of the valve timing elements; information about this is sent to the control unit from the valve timing sensor 8. The control unit 1 gives a command to open the electromagnetic injector 2 at the moment when the inlet valve is open and the outlet valve is closed. The amount of fuel supplied through the electromagnetic injector 2 is regulated by the duration of its opening. The duration of opening of electromagnetic injector 2 is regulated by control unit 17 by the duration of output of the opening signal depending on the positions of three-position switch 16 set by the driver, selection of the level of increase in engine power 1, and three-position switch, selection of fuel filled into fuel tank 15 (gasoline, aviation fuel, diesel fuel), as well as the rotation speed of crankshaft of engine 1, coming from crankshaft speed sensor 7 of engine 1. The slower the crankshaft rotates, the more fuel is supplied through electromagnetic injector 2, increasing the value of torque and power and improving the dynamism of engine 1. In the case when in the transient mode of operation of engine 1 there is a mismatch in the flow characteristics of turbocharger 30 and engine 1 due to the lag of acceleration of turbocharger 30 from acceleration of crankshaft, the amount of air passing through in intake manifold 26 decreases, control unit 17 receives information about this from sensor 27 air pressure. In order to compensate for the amount of air required for complete combustion of the fuel-air mixture supplied to the cylinders of engine 1 and to increase the values of torque, power and improve the dynamics of engine 1, control unit 17 gives a signal to open electro-pneumatic valve 12. Air from the air system and from the cylinder 18 with compressed air under pressure, which decreases to the required value in the pressure-reducing valve 11, enters the input of the compressor part of turbocharger 30 through the compressed air supply valve 3 connected to it through air pipelines. As a result of supplying air under pressure to the compressor part of turbocharger 30, its turbine spins up and the pressure and amount of air in the intake manifold 26 increases to a value sufficient to ensure normal combustion of fuel in the cylinders of engine 1. Before entering turbocharger 30, air, passing through air filter 13, is cleaned of mechanical impurities. In order for air to flow from the air cylinder 18 into the intake manifold 26 of the engine 1 during operation of the device and to fill the air cylinder 18 with compressed air from the tank's air system when the device is not operating, the driver-mechanic must first open the valve of the air cylinder 18. The supply of compressed air to the turbocharger 30 is disconnected by stopping the signal to open the electro-pneumatic valve 12 from the control unit 17, in the event that the amount of oxygen in the outlet pipe of the turbocharger 30 exceeds a certain value. The control unit 17 receives information about this from the oxygen sensor 29. After the device starts working, depending on the speed mode of the engine 1, according to the information from the crankshaft speed sensor 7 of the engine 1, the choice of the power increase level and the type of fuel, the control unit 17 sends a signal to the electromechanical corrector of the start angle of fuel injection 6, which turns the camshaft of the high-pressure fuel pump 4 to the required angle, correcting the start angle of the main fuel injection, thereby reducing the maximum combustion pressure of the fuel-air mixture and reducing the mechanical load on the parts of the connecting rod and piston group of the engine 1.
В случае аварийного режима работы двигателя 1, когда температура охлаждающей жидкости и (или) температура отработавших газов и (или) число оборотов коленчатого вала превысят допустимые значения, или давление топлива в топливных аккумуляторах снизится ниже установленного значения, блок управления 17, получив информацию об этом с датчика температуры охлаждающей жидкости 14, датчика температуры отработавших газов 28, датчика частоты 7 вращения коленчатого вала или датчика давления 9 топлива в топливных аккумуляторах, соответственно, прекратит выдачу сигналов на открытие электромагнитных форсунок 2 на время, пока температура охлаждающей жидкости и температура отработавших газов двигателя 1 и (или) число оборотов коленчатого вала двигателя 1 не станут соответствовать эксплуатационным значениям.In the event of an emergency operation mode of engine 1, when the coolant temperature and (or) the exhaust gas temperature and (or) the crankshaft speed exceed the permissible values, or the fuel pressure in the fuel accumulators drops below the set value, the control unit 17, having received information about this from the coolant temperature sensor 14, the exhaust gas temperature sensor 28, the crankshaft speed sensor 7 or the fuel pressure sensor 9 in the fuel accumulators, respectively, will stop issuing signals to open the electromagnetic injectors 2 for a time until the coolant temperature and the exhaust gas temperature of engine 1 and (or) the crankshaft speed of engine 1 correspond to the operating values.
При нажатии механиком-водителем педали тормоза 22 блок управления 17, получив об этом информацию от датчика положения педали 21 тормоза, прекратит выдачу сигналов на открытие электромагнитных форсунок 2, а случае когда осуществлялась подача воздуха во впускной коллектор двигателя 1 сжатого воздуха, блок управления 1 прекратит выдавать сигнал на электропневмоклапан 12, в результате значение мощности и крутящего момента двигателя 1 перестанут повышаться и будут соответствовать значению при текущем значении его скоростного режима, обеспечивая замедление танка при торможении. Для возобновления увеличения мощности и крутящего момента механик-водитель должен выжать педаль подачи топлива 20 до упора. When the driver-mechanic presses the brake pedal 22, the control unit 17, having received information about this from the brake pedal position sensor 21, will stop issuing signals to open the electromagnetic injectors 2, and in the case when air was supplied to the intake manifold of the engine 1 of compressed air, the control unit 1 will stop issuing a signal to the electro-pneumatic valve 12, as a result of which the value of the power and torque of the engine 1 will stop increasing and will correspond to the value at the current value of its speed mode, ensuring the deceleration of the tank during braking. To resume the increase in power and torque, the driver-mechanic must press the fuel supply pedal 20 to the stop.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ управления двигателем обеспечивает изменение значения крутящего момента и мощности, приводящих к улучшению динамических качеств при сохранении значения топливной экономичности, в том числе и на переходных режимах работы, а также обеспечивает надежность работы двигателя за счет предотвращения его работы в аварийном режиме.Compared with the prototype, the proposed method of engine control ensures a change in the value of torque and power, leading to an improvement in dynamic qualities while maintaining the value of fuel efficiency, including in transient operating modes, and also ensures the reliability of engine operation by preventing its operation in emergency mode.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824691C1 true RU2824691C1 (en) | 2024-08-12 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147071C1 (en) * | 1998-09-07 | 2000-03-27 | Военный автомобильный институт | Supercharged internal combustion engine |
| RU2573189C2 (en) * | 2010-11-02 | 2016-01-20 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Vehicle start adaptation and determination |
| RU2602704C2 (en) * | 2011-09-29 | 2016-11-20 | Дир Энд Компани | Power and engine speed control interface system |
| RU2622457C1 (en) * | 2013-11-20 | 2017-06-15 | Джр. ДОРЧ Ричард В. | Internal combustion engine based on isothermal compression, its operating and management methods |
| RU2625886C2 (en) * | 2008-03-03 | 2017-07-19 | Виалле Алтернатив Фьюэл Системз Б.В. | Device and method for internal combustion engine with direct injection of two fuel types |
| RU177954U1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Tank power plant control system for obtaining an external characteristic with a constant power section |
| RU2680448C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-02-21 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method for engine (versions) and system for engine |
| RU194935U1 (en) * | 2019-10-15 | 2019-12-30 | Денис Викторович Шабалин | SYSTEM OF SHORT FORCING OF POWER INSTALLATION OF A TANK WITH A DEVICE FOR ANGLE CORRECTION A START OF FUEL INJECTION |
| RU2723641C2 (en) * | 2015-07-21 | 2020-06-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method (versions) and system for controlling fuel injection system |
| RU2779507C1 (en) * | 2021-06-21 | 2022-09-08 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Gas-diesel engine natural gas vehicle fuel supply system |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147071C1 (en) * | 1998-09-07 | 2000-03-27 | Военный автомобильный институт | Supercharged internal combustion engine |
| RU2625886C2 (en) * | 2008-03-03 | 2017-07-19 | Виалле Алтернатив Фьюэл Системз Б.В. | Device and method for internal combustion engine with direct injection of two fuel types |
| RU2573189C2 (en) * | 2010-11-02 | 2016-01-20 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Vehicle start adaptation and determination |
| RU2602704C2 (en) * | 2011-09-29 | 2016-11-20 | Дир Энд Компани | Power and engine speed control interface system |
| RU2622457C1 (en) * | 2013-11-20 | 2017-06-15 | Джр. ДОРЧ Ричард В. | Internal combustion engine based on isothermal compression, its operating and management methods |
| RU2680448C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-02-21 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method for engine (versions) and system for engine |
| RU2723641C2 (en) * | 2015-07-21 | 2020-06-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method (versions) and system for controlling fuel injection system |
| RU177954U1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Tank power plant control system for obtaining an external characteristic with a constant power section |
| RU194935U1 (en) * | 2019-10-15 | 2019-12-30 | Денис Викторович Шабалин | SYSTEM OF SHORT FORCING OF POWER INSTALLATION OF A TANK WITH A DEVICE FOR ANGLE CORRECTION A START OF FUEL INJECTION |
| RU2779507C1 (en) * | 2021-06-21 | 2022-09-08 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Gas-diesel engine natural gas vehicle fuel supply system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7637250B2 (en) | Gasoline engine system using variable direct ethanol injection and engine shutdown | |
| US7975666B2 (en) | Quick engine startup system and method | |
| US6508233B1 (en) | Method for controlling a fuel system of a multiple injection system | |
| CN108431382B (en) | Engine control device | |
| EP2312140A1 (en) | A gas fuel admission system for a gas fired engine | |
| CN102207038A (en) | Control apparatus for turbocharged diesel engine | |
| US10570834B2 (en) | Supercharging for improved engine braking and transient performance | |
| JPS61116032A (en) | Method and apparatus for operating an automotive internal combustion engine supercharged by an exhaust turbine supercharger | |
| US6378506B1 (en) | Control system for an engine supercharging system | |
| US4685435A (en) | Safety device for a supercharged internal combustion engine | |
| RU2824691C1 (en) | Diesel engine control method | |
| CN109723547A (en) | Flexible fuel engine and control method | |
| RU182967U1 (en) | SYSTEM OF SHORT FORCING POWER INSTALLATION OF THE TANK WITH FUEL AND WATER SUPPLY TO THE INLET MANIFOLD OF THE ENGINE | |
| RU194935U1 (en) | SYSTEM OF SHORT FORCING OF POWER INSTALLATION OF A TANK WITH A DEVICE FOR ANGLE CORRECTION A START OF FUEL INJECTION | |
| RU2820102C1 (en) | Tank acceleration improvement device | |
| WO2004076832A1 (en) | Internal combustion engine with turbo charger and device for influencing the boost pressure of the turbo charger at low revs | |
| US10487757B2 (en) | Method and system for air flow through an engine having compressors | |
| RU197378U1 (en) | Combined boost for car engine | |
| RU2780913C1 (en) | Method and device for short-term forcing of tank power plant | |
| RU187734U1 (en) | SYSTEM OF SHORT FORCING FORCING POWER INSTALLATION OF THE TANK | |
| JP7669099B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| CN202091033U (en) | Gas direct injection engine | |
| RU197343U1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
| JP7455489B2 (en) | Vehicle control device | |
| RU213211U1 (en) | System of short-term forcing of the power plant of the tank with a water ionization device |