RU2576102C1 - Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation - Google Patents
Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576102C1 RU2576102C1 RU2014151113/06A RU2014151113A RU2576102C1 RU 2576102 C1 RU2576102 C1 RU 2576102C1 RU 2014151113/06 A RU2014151113/06 A RU 2014151113/06A RU 2014151113 A RU2014151113 A RU 2014151113A RU 2576102 C1 RU2576102 C1 RU 2576102C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diesel
- lever
- engine
- diesel engine
- sensing element
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области автоматического управления ДВС, а также к устройствам для осуществления указанной технологии.The invention relates to the field of automatic control of internal combustion engines, as well as to devices for implementing this technology.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известны способ управления и регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащие пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха с подпружиненной мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом ДВС, а с другой - двуплечим рычагом, соединенным с органом дозирования топливоподачи (рейкой топливного насоса высокого давления) и главным рычагом механического центробежного чувствительного элемента [1, 2]. Причем оба конца двуплечего рычага упираются в регулируемые упоры, а главный рычаг механического центробежного чувствительного элемента соединен пружиной с рычагом управления и тарелкой, в которую упираются центробежные грузы, приводящиеся во вращение от вала дизеля.A known control method and a turbocharged diesel regulator containing a pneumatic sensing element of charge air pressure with a spring-loaded membrane connected on the one hand with the engine intake manifold and, on the other hand, a two-arm lever connected to the fuel metering unit (high pressure fuel pump rail) and the main the lever of a mechanical centrifugal sensing element [1, 2]. Moreover, both ends of the two-shouldered lever abut against adjustable stops, and the main lever of the mechanical centrifugal sensing element is connected by a spring to the control lever and the plate, in which the centrifugal weights, which are rotated by the diesel shaft, abut.
Известный способ работы (авторское свидетельство № 891992 "Регулятор дизеля с турбонаддувом" зарегистрирован 23 апреля 1980, опубликован 23.12.1981 Бюллетень № 47 [1],) состоит в том, что подача топлива в цилиндр дизеля определяется двумя чувствительными элементами - пневматическим и центробежным механическим в зависимости от давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе дизеля и от скорости вращения вала дизеля.The known method of operation (copyright certificate No. 891992 "Turbocharged diesel governor" registered April 23, 1980, published December 23, 1981 Bulletin No. 47 [1],) consists in the fact that the fuel supply to the diesel cylinder is determined by two sensitive elements - pneumatic and centrifugal mechanical depending on the pressure of the charge air in the intake manifold of the diesel engine and on the speed of rotation of the diesel shaft.
Подача топлива механическим центробежным чувствительным элементом определяется скоростью вращения центробежных грузов и усилием затяжки главной пружины рычагом управления скорости, а подача топлива пневматическим чувствительным элементом определяется давлением наддувочного воздуха.The fuel supply by a mechanical centrifugal sensing element is determined by the rotation speed of centrifugal loads and the main spring tension by the speed control lever, and the fuel supply by a pneumatic sensing element is determined by the charge air pressure.
Известный способ управления ДВС по отклонению от заданной скорости вращения вала дизеля имеет недостаток в том, что на переходных режимах работы подача топлива, определяемая управлением механическим центробежным чувствительным элементом, остается постоянной при резком изменении усилия затяжки главной пружины от рычага управления скорости при разгоне, делая невозможной работу дизеля по экономической характеристике [3, 4].The known method of controlling the internal combustion engine by deviation from the given speed of rotation of the diesel shaft has the disadvantage that in transient modes the fuel supply, determined by the control of a mechanical centrifugal sensing element, remains constant with a sharp change in the tightening force of the main spring from the speed control lever during acceleration, making it impossible diesel operation by economic characteristics [3, 4].
Под экономической характеристикой дизеля понимается соотношение между крутящим моментом и скоростью вращения вала при минимизации удельного расхода топлива дизелем. Поскольку давление наддувочного воздуха пропорционально крутящему моменту при прочих равных значениях скоростей валов дизеля и турбокомпрессора, то обратная связь по нагрузке (крутящему моменту) может быть заменена на комбинацию обратной связи по скорости вала дизеля и давлению наддувочного воздуха.The economic characteristic of a diesel engine is understood as the ratio between the torque and the shaft rotation speed while minimizing the specific diesel fuel consumption. Since the charge air pressure is proportional to the torque, all other things being equal, the speeds of the diesel shafts and the turbocharger, the load feedback (torque) can be replaced by a combination of feedback on the diesel shaft speed and the charge air pressure.
Известный регулятор дизеля с турбонаддувом (авторское свидетельство на устройство № 896246 "Двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом" зарегистрирован 23 апреля 1980, опубликовано 07.01.1982 Бюллетень № 1 [2]) принципиально не может реализовать способ работы дизеля по экономической характеристике. Причиной этого является невозможность осуществить изменение подачи топлива на переходном режиме в соответствии со скоростью вращения вала дизеля из-за того, что главный рычаг механического центробежного чувствительного элемента при резком изменении положения рычага управления скорости выходит на упор [3, 4].The well-known turbocharged diesel regulator (copyright certificate for device No. 896246 "Two-pulse turbocharged diesel regulator" was registered on April 23, 1980, published on 01/07/1982 Bulletin No. 1 [2]) fundamentally cannot implement a diesel engine operating method according to the economic characteristics. The reason for this is the inability to change the fuel supply in the transition mode in accordance with the speed of rotation of the diesel shaft due to the fact that the main lever of the mechanical centrifugal sensing element with a sharp change in the position of the speed control lever goes to the stop [3, 4].
Цель изобретения - повышение точности управления ДВС и обеспечение работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшение качества рабочего процесса и снижение расхода топлива.The purpose of the invention is to increase the accuracy of controlling the internal combustion engine and ensuring the operation of the diesel engine in transient conditions in terms of economic characteristics, improving the quality of the working process and reducing fuel consumption.
Для достижения поставленной цели в двухимпульсную систему автоматического управления скорости (САРС) вводится дополнительный пневматический чувствительный элемент, компенсирующий на переходных режимах ДВС усилие затяжки пружины от рычага управления скорости и позволяющий управлять подачей топлива по экономической характеристике дизеля в зависимости от удаления от режима наибольшей экономичности, определяемого как скоростью вращения вала дизеля, так и подачами топлива и воздуха в цилиндр дизеля. Таким образом, для достижения поставленной цели и обеспечения возможности работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике к главному рычагу механического центробежного чувствительного элемента подсоединяется дополнительный пневматический чувствительный элемент, соединенный с впускным трубопроводом и компенсирующий резкое изменение усилия затяжки пружины от рычага управления, делая возможной работу дизеля по экономической характеристике за счет запаздывания изменения давления наддувочного воздуха от соответствующих изменений подачи топлива и скорости вращения вала дизеля.To achieve this goal, an additional pneumatic sensing element is introduced into the two-pulse automatic speed control system (SARS), which compensates the spring tightening force from the speed control lever in ICE transients and allows you to control the fuel supply according to the economic characteristics of the diesel engine depending on the distance from the most economical mode determined both the speed of rotation of the diesel shaft, and the supply of fuel and air to the diesel cylinder. Thus, in order to achieve the set goal and to ensure the possibility of diesel operation in transient conditions in terms of economic performance, an additional pneumatic sensing element is connected to the main lever of the mechanical centrifugal sensing element, connected to the inlet pipe and compensating for a sharp change in the spring tightening force from the control lever, making it possible to operate the diesel engine on economic characteristics due to the delay in the change in pressure of the charge air from the corresponding stvuyuschih fuel and diesel changes rotation speed.
Параметрическая зависимость экономичности ДВС представляет собой связь между параметрами режима работы с показателями экономичности расхода энергии, например, зависимости крутящего момента ДВС от скорости вращения вала дизеля М(ω) при постоянном значении удельного расхода топлива (пунктирные кривые на фиг. 1). Построение экономической характеристики ДВС осуществляется в этих координатах М и ω по данным экспериментальных исследований, а в предлагаемой схеме автоматического регулятора обеспечивается настройкой регулируемых упоров. Управление ДВС в эксплуатации по экономической характеристике может служить значительным резервом повышения экономичности на переходных режимах, но конструкция и алгоритм действия системы управления ДВС по экономичности до сих пор не разработаны [3, 4].The parametric dependence of the internal combustion engine economy is a relationship between the operating mode parameters and energy consumption economy indicators, for example, the internal combustion engine torque versus the diesel shaft rotation speed M (ω) at a constant specific fuel consumption (dashed curves in Fig. 1). The construction of the economic characteristics of the internal combustion engine is carried out in these coordinates M and ω according to experimental studies, and in the proposed scheme of the automatic controller is provided by setting adjustable stops. The control of the internal combustion engine in operation according to its economic characteristics can serve as a significant reserve for increasing efficiency in transient conditions, but the design and algorithm of the operation of the internal combustion engine control system in terms of economy have not yet been developed [3, 4].
В качестве математического выражения критерия экономичности при разработке способа управления ДВС может быть принято отклонение параметров переходного режима М и ω от точки минимального расхода топлива (точка С на фиг. 1), которое должно минимизироваться системой управления ДВС. Для вывода алгоритма управления работы ДВС по критерию экономичности расхода энергии может быть использован следующий принцип. В основу его кладется минимизация отклонения rmin переходного режима от наиболее экономичного режима работы ДВС (фиг. 1) с координатами точки С (Мэк, ωэк), как показано кривыми на фиг. 1, где 1 - экономическая характеристика ДВС; 2 - внешняя характеристика; 3 - предельная регуляторная характеристика.As a mathematical expression of the criterion of profitability when developing a control method for an internal combustion engine, a deviation of the transition parameters M and ω from the minimum fuel consumption point (point C in Fig. 1) can be taken, which should be minimized by the internal combustion engine control system. The following principle can be used to derive the control algorithm for the operation of the internal combustion engine according to the criterion of the economy of energy consumption. It is based on minimizing the deviation r min of the transition mode from the most economical mode of operation of the internal combustion engine (Fig. 1) with the coordinates of the point C (M ek , ω ek ), as shown by the curves in Fig. 1, where 1 is the economic characteristic of the internal combustion engine; 2 - external characteristic; 3 - limiting regulatory characteristic.
Это отклонение может быть представлено как переменный радиус окружности с центром в точке минимального удельного расхода топлива С (фиг. 1), проведенной через точку ее пересечения с линией постоянного значения мощности дизеля 
Радиус этой окружности r прямо пропорционален приросту удельного расхода топлива ge с коэффициентом пропорциональности:The radius of this circle r is directly proportional to the increase in specific fuel consumption g e with the proportionality coefficient:
Таким образом, реализация предлагаемого способа работы ДВС и минимизация изменения удельного расхода топлива Δg=g-gmin на переходном режиме возможна за счет воздействия на подачу топлива в соответствии с отклонениями скорости вращения вала и крутящего момента ДВС от положения ωэк и Мэк точки минимального удельного расхода топлива gmin на экономической характеристике:Thus, the implementation of the proposed method of ICE operation and minimization of the change in specific fuel consumption Δg = gg min in transition mode is possible due to the impact on the fuel supply in accordance with deviations of the shaft rotation speed and engine torque from the position ω ek and M ek of the point of minimum specific consumption fuel g min on an economic characteristic:
Применяемая на дизелях САРС в существующем виде не способна выполнять эти функции управления экономичности расхода топлива, так как при перемещении рычага орган управления топливоподачи (рейка топливного насоса) выходит на регулировочные упоры, обеспечивая работу по внешней характеристике дизеля. Система управления расхода топлива, состоящая из дизеля с турбонаддувом и автоматического регулятора и реализующая предлагаемый способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом, может быть построена на базе САРС с введением корректирующего импульса по давлению наддува положительной обратной связью взамен использования импульса по нагрузке [3, 4]. Экспериментальные исследования дизеля с турбонаддувом были проведены автором [4], которые показали возможность устойчивой работы САРС с введением корректирующего импульса по давлению наддува положительной обратной связью.Used on diesel engines САРС in its current form is not able to perform these functions of controlling fuel economy, since when the lever is moved, the fuel control (rail of the fuel pump) goes to the adjusting stops, providing work on the external characteristics of the diesel engine. The fuel consumption control system, consisting of a turbocharged diesel engine and an automatic regulator and implementing the proposed automatic turbocharged diesel control method, can be built on the basis of SARS with the introduction of a correction pulse for boost pressure with positive feedback instead of using a pulse for load [3, 4]. Experimental studies of a turbocharged diesel engine were carried out by the author [4], which showed the possibility of stable operation of the SARS with the introduction of a correcting impulse for the boost pressure with positive feedback.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является повышение точности управления ДВС и обеспечение работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшение качества рабочего процесса и снижение расхода топлива.The aim of the present invention is to improve the accuracy of controlling the internal combustion engine and ensuring the operation of the diesel engine in transient conditions in terms of economic characteristics, improving the quality of the working process and reducing fuel consumption.
Известный способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом ставит подачу топлива в цилиндр дизеля в зависимость от отклонения скорости вращения вала рычагом управления скорости от заданного значения, независимо от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике.The known method of automatic control of a turbocharged diesel engine makes the fuel supply to the diesel cylinder dependent on the deviation of the shaft rotation speed by the speed control lever from the set value, regardless of the position of the minimum specific fuel consumption point on the economic characteristic.
Предлагаемый способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом ставит подачу топлива в цилиндр дизеля в зависимость (2) от отклонения скорости вращения вала (первый импульс управления топливоподачи) и крутящего момента от заданного значения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике ωэк и Мэк. Причем в качестве второго импульса управления - импульса нагрузки предлагается использовать пропорциональный ему импульс давления наддувочного воздуха.The proposed method for automatic control of a turbocharged diesel engine makes the fuel supply to the diesel cylinder dependent (2) on the deviation of the shaft rotation speed (first fuel supply control pulse) and torque from the set point of the minimum specific fuel consumption point on the economic characteristic ω ek and M ek . Moreover, as a second control impulse - a load impulse, it is proposed to use a proportional pressure impulse of charge air.
Известен способ автоматического управления дизеля, называемый принципом регулирования по отклонению [3], ставящий подачу топлива в цилиндр дизеля в зависимость от отклонения заданной рычагом управления скорости вращения вала с помощью отрицательной обратной связи, независимо от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике дизеля. Известен способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом, заключающийся в изменении подачи топлива в цилиндр дизеля в зависимости от отклонения от заданной рычагом управления скорости вращения вала двигателя с помощью отрицательной обратной связи независимо от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике дизеля.A known method of automatic control of a diesel engine, called the deviation control principle [3], makes the fuel supply to the diesel cylinder dependent on the deviation of the shaft rotation speed set by the control lever using negative feedback, regardless of the position of the minimum specific fuel consumption point on the economic characteristic of the diesel engine. A known method of automatic control of a turbocharged diesel engine, which consists in changing the fuel supply to the diesel cylinder depending on the deviation from the speed of rotation of the engine shaft set by the control lever using negative feedback, regardless of the position of the point of minimum specific fuel consumption on the economic characteristic of the diesel engine.
Предлагается способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления ДВС и обеспечения работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшения качества рабочего процесса и снижения расхода топлива, дополнительно обеспечивается изменение подачи топлива в цилиндр дизеля в зависимости от отклонения от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике дизеля с помощью импульса давления наддувочного воздуха.A method of automatic control of a turbocharged diesel engine is proposed, characterized in that, in order to increase the accuracy of the internal combustion engine control and to ensure the operation of the diesel engine under transient conditions in terms of economic characteristics, to improve the quality of the working process and to reduce fuel consumption, a change in the fuel supply to the diesel cylinder depending on deviations from the position of the point of minimum specific fuel consumption on the economic characteristics of a diesel engine using a boost pressure pulse.
Лучшее решение отличается тем, что импульс давления наддувочного воздуха вводится в центробежный чувствительный элемент скорости дизеля с помощью положительной обратной связи.The best solution is characterized in that the boost pressure pulse is introduced into the centrifugal sensing element of the diesel speed using positive feedback.
1. Способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом, заключающийся в изменении подачи топлива в цилиндр дизеля в зависимости от отклонения заданной рычагом управления скорости (вращения вала двигателя) с помощью отрицательной обратной связи независимо от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике дизеля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления ДВС и обеспечения работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшения качества рабочего процесса и снижения расхода топлива, дополнительно обеспечивается изменение подачи топлива в цилиндр дизеля в зависимости от отклонения от положения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике дизеля с помощью импульса давления наддувочного воздуха.1. The method of automatic control of a turbocharged diesel engine, which consists in changing the fuel supply to the diesel cylinder depending on the deviation of the speed set by the control lever (rotation of the engine shaft) using negative feedback regardless of the position of the point of minimum specific fuel consumption on the economic characteristic of the diesel engine, characterized in that, in order to improve the accuracy of control of the internal combustion engine and to ensure the operation of the diesel engine under transient conditions in terms of economic characteristics, to improve the quality of the working process and reduce fuel consumption, additionally provides a change in the fuel supply to the diesel cylinder depending on the deviation from the position of the point of minimum specific fuel consumption on the economic characteristics of the diesel engine using a pressure pulse of charge air.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что импульс давления наддувочного воздуха вводится в центробежный чувствительный элемент скорости дизеля с помощью положительной обратной связи.2. The method according to p. 1, characterized in that the pressure pulse of the charge air is introduced into the centrifugal sensing element of the diesel speed using positive feedback.
3. Регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с двуплечим рычагом, одно плечо которого подсоединено к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе - к главному рычагу механического центробежного чувствительного элемента, а средняя точка двуплечего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем при перемещении двуплечего рычага концы его упираются в регулируемые упоры, а главный рычаг соединен пружиной с рычагом управления (скорости вращения вала двигателя), отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления ДВС и обеспечения работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшения качества рабочего процесса и снижения расхода топлива, он снабжен дополнительным пневматическим чувствительным элементом давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с главным рычагом механического центробежного чувствительного элемента.3. Turbocharged diesel regulator containing a pneumatic sensing element of charge air pressure with a membrane connected on one side to the engine intake pipe, and on the other hand, with a spring and a two-arm lever, one arm of which is connected to the spring-loaded membrane of the pneumatic sensing element, the second - to the main lever of the mechanical centrifugal sensing element, and the middle point of the two shoulders of the lever to the fuel metering body; moreover, when moving the two-shouldered lever, its ends abut against adjustable stops, and the main lever is connected by a spring to the control lever (engine shaft rotation speed), characterized in that, in order to increase the control accuracy of the internal combustion engine and to ensure the operation of the diesel engine under transient conditions in terms of economic performance, improvements quality of the working process and reducing fuel consumption, it is equipped with an additional pneumatic sensing element of charge air pressure with a membrane connected to the inlet pipe on one side motor wire, and on the other hand, with a spring and with the main lever of a mechanical centrifugal sensing element.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что связь органа дозирования топливоподачи с двуплечим рычагом выполнена в виде кулисно-кривошипного механизма.4. The device according to p. 3, characterized in that the connection of the fuel metering body with a two-arm lever is made in the form of a rocker-crank mechanism.
Известен регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с двуплечим рычагом, одно плечо которого подсоединено к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе - к главному рычагу механического центробежного чувствительного элемента, а средняя точка двуплечего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем при перемещении двуплечего рычага концы его упираются в регулируемые упоры, а главный рычаг соединен пружиной с рычагом управления скорости (вращения вала двигателя).A known turbocharged diesel regulator containing a pneumatic sensing element of charge air pressure with a membrane connected on one side to the engine intake pipe, and on the other hand, with a spring and a two-arm lever, one arm of which is connected to the spring-loaded membrane of the pneumatic sensing element, the second to the main lever of the mechanical centrifugal sensor, and the middle point of the two shoulders of the lever to the fuel metering body; moreover, when moving the two-shouldered lever, its ends abut against adjustable stops, and the main lever is connected by a spring to the speed control lever (rotation of the engine shaft).
Предлагается регулятор дизеля с турбонаддувом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления ДВС и обеспечения работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике, улучшения качества рабочего процесса и снижения расхода топлива, он снабжен дополнительным пневматическим чувствительным элементом давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с главным рычагом механического центробежного чувствительного элемента.A turbocharged diesel regulator is proposed, characterized in that, in order to increase the accuracy of engine control and to ensure the operation of the diesel engine under transient conditions in terms of economic characteristics, to improve the quality of the working process and reduce fuel consumption, it is equipped with an additional pneumatic sensing element of charge air pressure with a membrane connected on the one hand with the engine intake pipe, and on the other hand, with the spring and with the main lever of the mechanical centrifugal sensing element.
Лучшее решение автоматического регулятора дизеля с турбонаддувом отличается тем, что связь органа дозирования топливоподачи с двуплечим рычагом выполнена в виде кулисно-кривошипного механизма.The best solution for a turbo-charged automatic diesel regulator is that the link between the fuel metering body and the two-arm lever is made in the form of a rocker-crank mechanism.
Предлагаемый способ автоматического управления дизеля с турбонаддувом ставит подачу топлива в цилиндр дизеля в зависимость (2) от отклонения скорости вращения вала (первый импульс управления топливоподачи) и крутящего момента от заданного значения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике ωэк и Мэк. Причем в качестве второго импульса управления - импульса нагрузки (крутящего момента [3]) предлагается использовать пропорциональный импульс давления наддувочного воздуха Рв.The proposed method for automatic control of a turbocharged diesel engine makes the fuel supply to the diesel cylinder dependent (2) on the deviation of the shaft rotation speed (first fuel supply control pulse) and torque from the set point of the minimum specific fuel consumption point on the economic characteristic ω ek and M ek . Moreover, as the second control pulse - the load pulse (torque [3]) it is proposed to use a proportional pressure pulse of charge air pressure R in .
Общим признаком известного и предлагаемого способа автоматического управления дизеля с турбонаддувом является зависимость подачи топлива в цилиндр дизеля от скорости вращения вала двигателя. Но эта зависимость наблюдается у всех САРС дизелей и без турбонаддува.A common feature of the known and proposed method for automatic control of a turbocharged diesel engine is the dependence of the fuel supply to the diesel cylinder on the speed of rotation of the engine shaft. But this dependence is observed in all SARS diesel engines and without turbocharging.
Существенным различием предлагаемого способа автоматического управления дизеля с турбонаддувом от известного состоит в том, что подача топлива в цилиндр дизеля ставится дополнительно в зависимость (2) от отклонения скорости вращения вала (первый импульс управления топливоподачи) и крутящего момента от заданного значения точки минимального удельного расхода топлива на экономической характеристике ωэк и Мэк, причем в качестве второго импульса управления - импульса нагрузки (крутящего момента) предлагается использовать пропорциональный импульс давления наддувочного воздуха Рв.A significant difference of the proposed automatic control system for a turbocharged diesel engine from the known one is that the fuel supply to the diesel cylinder is additionally dependent (2) on the deviation of the shaft rotation speed (first fuel supply control pulse) and torque from the set point of the minimum specific fuel consumption point for economic and characteristic eq ω M eq, and as a second control pulse - pulse load (torque) is proposed to use proportional first charge air pressure pulse P c.
Существенные совпадающие признаки известного и предлагаемого устройств автоматического управления дизеля с турбонаддувом заключаются в наличии механического центробежного чувствительного элемента, однако эти признаки присущи большинству САРС.Significant coinciding features of the known and proposed turbocharged diesel automatic control devices are the presence of a mechanical centrifugal sensing element, however, these signs are inherent in most SARS.
Существенным отличием известного и предлагаемого устройств автоматического управления дизеля с турбонаддувом является наличие дополнительного пневматического чувствительного элемента давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с главным рычагом механического центробежного чувствительного элемента.A significant difference between the known and proposed automatic turbocharged diesel engine control devices is the presence of an additional pneumatic sensing element for charge air pressure with a membrane connected on one side to the engine intake pipe, and on the other hand, with a spring and with the main lever of the mechanical centrifugal sensing element.
Дополнительным отличием предлагаемого устройств автоматического управления дизеля с турбонаддувом от известного является связь органа дозирования топливоподачи с двуплечим рычагом в виде кулисно-кривошипного механизма.An additional difference between the proposed automatic turbocharged diesel engine control devices and the known one is the connection between the fuel metering body and the two-arm lever in the form of a rocker-crank mechanism.
Основная совокупность существенных признаков заявляемого устройства, позволяющая реализовать достижение заявленного технического результата, заключается в наличии дополнительного пневматического чувствительного элемента давления наддувочного воздуха с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя, а с другой стороны - с пружиной и с главным рычагом механического центробежного чувствительного элемента.The main set of essential features of the claimed device, which allows to achieve the claimed technical result, is the presence of an additional pneumatic sensing element of charge air pressure with a membrane connected on one side to the engine intake pipe, and on the other hand, with a spring and with the main lever of a mechanical centrifugal sensitive item.
Сравнение свойств заявляемого и известного решений показывает, что у заявляемого решения появляются новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, и что заявляемое решение обладает существенными отличиями.A comparison of the properties of the claimed and known solutions shows that the proposed solution has new properties that do not match the properties of the known solutions, and that the claimed solution has significant differences.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 2 представлена схема автоматического регулятора дизеля с турбонаддувом, содержащего пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха 1 с мембраной, связанной с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя 2, а с другой стороны - с пружиной 5 и с концом двуплечего рычага 9, при движении упирающегося в регулируемый упор 3. Пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха 4 с мембраной связан с одной стороны с впускным трубопроводом двигателя 2, а с другой стороны - с пружиной 6, заключенной между мембраной и регулируемым упором 14, и с главным рычагом 10 механического центробежного чувствительного элемента.In FIG. 2 is a diagram of an automatic turbocharged diesel regulator containing a pneumatic pressure sensing element of charge air 1 with a membrane connected on the one hand to the intake pipe of the engine 2, and on the other hand, to the
Механический центробежный чувствительный элемент содержит центробежные грузы 8, приводимые во вращение от вала дизеля 16 и контактирующиеся с главным рычагом 10, упирающегося при движении в регулируемый упор 7. Главный рычаг 10 соединен главной пружиной 11 с рычагом управления двигателя 12, упирающегося при движении в регулируемый упор 15. Средняя часть двуплечего рычага 9 соединена с органом дозирования топливоподачи 13 топливного насоса высокого давления 17 дизеля 16. Дизель с турбонаддувом содержит в своем составе турбокомпрессор 18, соединенный с впускным патрубком 2 дизеля 16.The mechanical centrifugal sensing element contains centrifugal weights 8, driven in rotation from the
Лучшее решение устройства включает общеизвестный кулисно-кривошипный механизм, связывающий орган дозирования топливоподачи 13 с двуплечим рычагом 9.The best solution of the device includes the well-known rocker-crank mechanism that connects the body for dispensing the
Работа устройств по предлагаемому способуThe operation of the devices according to the proposed method
Переходный режим дизеля с турбонаддувом, например разгон, наступает при перемещении рычага 12 управления скорости (вращения вала двигателя) двигателя, вызывающего увеличение затяжки главной пружины 11. При этом главный рычаг 10 перемещается вправо и перемещает двуплечий рычаг 9 и орган дозирования топливоподачи 13 в сторону увеличения подачи топлива (вправо).The transition mode of a turbocharged diesel engine, for example, acceleration, occurs when the
Увеличение подачи топлива вызывает рост скорости вращения вала турбокомпрессора 18. Последнее приводит с некоторой задержкой к росту давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 2, воздействующего на мембраны пневматических чувствительных элементов 1 и 4 в сторону увеличения подачи топлива. Эта задержка связана с инерцией ротора турбокомпрессора 18, которая позволяет ограничить топливоподачу в начальный период переходного режима дизеля 16 с турбонаддувом. Таким образом, увеличение подачи топлива увязывается с ростом давления наддувочного воздуха Рв и подачей воздуха в цилиндр дизеля, что позволяет повысить качество рабочего процесса в цилиндре дизеля [4].An increase in fuel supply causes an increase in the speed of rotation of the shaft of the
Максимальная подача топлива в цилиндр дизеля, определяющая крутящий момент на номинальном режиме работы дизеля, регулируется при нахождении двуплечего рычага 9 на обоих регулируемых упорах 3 и 7 на внешней характеристике (кривая 2 на фиг. 1). На переходных режимах дизеля с турбонаддувом с задержкой роста давления наддувочного воздуха Рв подача топлива снижается непосредственно пневматическим чувствительными элементом 1. Регулируемый упор 7 пневматического чувствительного элемента 4 настраивается на подачу топлива, определяющую крутящий момент на наиболее экономичном режиме работы дизеля.The maximum fuel supply to the diesel cylinder, which determines the torque at the nominal diesel operation mode, is regulated when the two
Подача топлива органом дозирования топливоподачи 13 согласуется с действием механического центробежного чувствительного элемента, который содержит центробежные грузы 8, приводимые во вращение от вала дизеля 16, упирающиеся в главный рычаг 10, соединенный главной пружиной 11 с рычагом управления 12 скорости вращения вала двигателя. Это согласованное действие механического центробежного чувствительного элемента и пневматического чувствительного элемента 4 зависит от соотношения жесткостей пружин 4 и 5 с жесткостью главной пружины 11 и настройкой регулируемых упоров 14 и 15, которые определяют скорости вращения вала дизеля 16 на номинальном и наиболее экономичном режимах работы. Таким образом, положение экономической характеристики дизеля 16 определяется соотношением (2), связывающим текущие значения скорости вращения и крутящего момента и обеспечивающим работу дизеля на переходном режиме со сниженным давлением наддувочного воздуха по экономической характеристике во впускном трубопроводе 2 путем настройки регулируемых упоров 3, 7, 14 и 15.The fuel supply by the
Экономическая характеристика однозначно определяется коэффициентом пропорциональности kg [5] по соотношению между режимными параметрами дизеля на номинальном режиме ωном и Мном и в режиме работы максимальной экономичности ωэк и Мэк, через которые она проходит (кривая 1 рис. 1). Поскольку давление наддувочного воздуха определяется скоростью вала дизеля и нагрузкой (крутящим моментом), связанной с подачей топлива в цилиндр дизеля, действие обоих пневматических чувствительных элементов 1 и 4 и механического центробежного чувствительного элемента согласуются для обеспечения работы ДВС по экономической характеристике. Согласование идет положительной обратной связью, поскольку увеличение давления наддувочного воздуха вызывает увеличение подачи топлива, которое автоматически способствует росту давления наддувочного воздуха до значения на номинальном режиме работы. Номинальный режим работы принадлежит пересечению трех характеристик дизеля 1, 2, 3 (рис. 1) и является последней точке разгона по экономической характеристике дизеля.The economic characteristic is uniquely determined by the proportionality coefficient k g [5] according to the relation between the diesel engine operating parameters in the nominal mode ω nom and M nom and in the operation mode of the maximum economy ω ek and M ek through which it passes (curve 1 of Fig. 1). Since the pressure of the charge air is determined by the speed of the diesel shaft and the load (torque) associated with the fuel supply to the diesel cylinder, the action of both pneumatic sensing elements 1 and 4 and the mechanical centrifugal sensing element are coordinated to ensure the operation of the internal combustion engine according to the economic characteristic. Coordination is a positive feedback, since an increase in charge air pressure causes an increase in fuel supply, which automatically contributes to an increase in charge air pressure to a value in the nominal operating mode. The nominal operating mode belongs to the intersection of the three characteristics of diesel 1, 2, 3 (Fig. 1) and is the last acceleration point in terms of the economic characteristics of the diesel.
Поскольку увеличение подачи топлива органом дозирования топливного насоса высокого давления 17 при разгоне перемещением рычага управления 12 вызывает рост скорости вращения вала дизеля 16, то вступает в действие отрицательная обратная связь [3] через действие механического центробежного чувствительного элемента в сторону перемещения органа дозирования топливоподачи 13 для снижения подачи топлива в цилиндр дизеля 16.Since the increase in fuel supply by the metering body of the high-
Переходные процессы в цепи положительной и отрицательной обратной связи автоматического регулятора идут одновременно и определяются такими конструктивными параметрами САРС как жесткости пружин чувствительных элементов и настройкой регулируемых упоров 3, 7, 14 и 15, положение которых определяют скорости вращения вала ДВС, крутящего момента и давления наддувочного воздуха на номинальном и наиболее экономичном режимах работы. Таким образом, параметры экономической характеристике дизеля (1) определяются настройкой регулируемых упоров 3, 7, 14 и 15.Transients in the positive and negative feedback circuits of the automatic controller go simultaneously and are determined by such design parameters of the SARS as the stiffness of the springs of the sensing elements and the adjustment of the
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Заявляемые способ работы и устройство его реализации позволяют повысить эффективность транспортных машин с ДВС и снизить расход энергии по сравнению с известными устройствами. Применение его позволяет снизить потери энергии и повысить экономичность машин на неустановившихся режимах работы разгона путем работы ДВС по экономической характеристике. Управление ДВС в эксплуатации по экономической характеристике может служить значительным резервом повышения экономичности на переходных режимах.The inventive method of operation and device for its implementation can improve the efficiency of transport vehicles with internal combustion engines and reduce energy consumption compared with known devices. Using it allows you to reduce energy loss and increase the efficiency of cars in unsteady modes of acceleration by operating the internal combustion engine for economic characteristics. The management of internal combustion engines in operation by economic characteristics can serve as a significant reserve for increasing efficiency in transitional regimes.
Изменение подачи топлива по экономической характеристике обеспечивается измерением скорости вращения вала дизеля и давления наддувочного воздуха, пропорционального нагрузке дизеля с турбонаддувом.The change in fuel supply according to the economic characteristic is provided by measuring the speed of rotation of the diesel shaft and the pressure of the charge air, proportional to the load of the turbocharged diesel engine.
Испытания показали [4], что в соответствии с заявленным изобретением может оно быть реализовано с обеспечением безопасности работы.Tests have shown [4] that, in accordance with the claimed invention, it can be implemented to ensure operational safety.
Литература:Literature:
1. Кругов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. и др. Авторское свидетельство № 891992 "Регулятор дизеля с турбонаддувом" зарегистрировано 23 апреля 1980, опубликовано 23.12.1981 Бюллетень № 471. Krugov V.I., Leonov I.V., Shatrov V.I. and others. Copyright certificate No. 891992 "Turbocharged diesel engine governor" registered April 23, 1980, published 12/23/1981 Bulletin No. 47
2. Кругов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. и др. Авторское свидетельство на устройство № 896246 "Двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом" зарегистрировано 23 апреля 1980, опубликовано 07.01.1982 Бюллетень № 12. Krugov V.I., Leonov I.V., Shatrov V.I. etc. The author's certificate for the device No. 896246 "Two-pulse turbocharged diesel regulator" was registered on April 23, 1980, published on 01/07/1982 Bulletin No. 1
3. Кругов В.И. Автоматическое регулирование ДВС. М: Машгиз, 1963. - 600 с.3. Krugov V.I. Automatic regulation of the internal combustion engine. M: Mashgiz, 1963 .-- 600 p.
4. Кругов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. Формирование равновесной характеристики двухимпульсного регулятора по скорости и давлению надувочного воздуха комбинированного ДВС. «Известия Вузов. Машиностроение» № 7, 1987. с. 81-854. Krugov V.I., Leonov I.V., Shatrov V.I. Formation of the equilibrium characteristic of a two-pulse controller in terms of speed and pressure of the charge air of a combined ICE. “University News. Mechanical Engineering ”No. 7, 1987. p. 81-85
5. И.В. Леонов. Теория механизмов и машин. - М.: Высшее образование, 2009. - 239 с.5. I.V. Leonov. Theory of mechanisms and machines. - M .: Higher education, 2009. - 239 p.
Подписи под рисункамиFigure captions
фиг. 1. Схематизированная параметрическая зависимость ДВС (ω и Мкр - текущие скорость вращения вала дизеля и крутящий момент): 1 - экономическая характеристика ДВС; 2 - внешняя характеристика; 3 - предельная регуляторная характеристика;FIG. 1. Schematicized parametric dependence of the internal combustion engine (ω and M cr - current diesel shaft rotation speed and torque): 1 - economic characteristic of the internal combustion engine; 2 - external characteristic; 3 - limiting regulatory characteristic;
фиг. 2. Схема регулятора дизеля с турбонаддувом: 1 - пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха; 2 - впускной трубопровод двигателя; 3 - регулируемый упор; 4 - пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха; 5 - пружина; 6 - пружина; 7 - регулируемый упор; 8 - центробежные грузы; 9 - двуплечий рычаг; 10 - главный рычаг; 11 - главная пружина; 12 - рычаг управления скорости двигателя; 13 - орган дозирования топливоподачи; 14 - регулируемый упор; 15 - регулируемый упор; 16 - дизель, 17 - топливный насос высокого давления; 18 - турбокомпрессор.FIG. 2. Diagram of a turbocharged diesel regulator: 1 - pneumatic sensitive element of charge air pressure; 2 - engine intake manifold; 3 - adjustable emphasis; 4 - pneumatic sensing element of charge air pressure; 5 - spring; 6 - spring; 7 - adjustable emphasis; 8 - centrifugal loads; 9 - two shoulders lever; 10 - the main lever; 11 - the main spring; 12 - control lever of the engine speed; 13 - fuel metering body; 14 - adjustable emphasis; 15 - adjustable emphasis; 16 - diesel, 17 - high pressure fuel pump; 18 - turbocharger.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151113/06A RU2576102C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151113/06A RU2576102C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2576102C1 true RU2576102C1 (en) | 2016-02-27 |
Family
ID=55435610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014151113/06A RU2576102C1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2576102C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639401C1 (en) * | 2016-09-02 | 2017-12-21 | Игорь Владимирович Леонов | Method of automatic control of diesel fuel supply with turbocharger and the device for its implementation |
| RU2639402C2 (en) * | 2016-04-08 | 2017-12-21 | Игорь Владимирович Леонов | Method of controlling turbo diesel engine and device for its application |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU891992A1 (en) * | 1980-04-23 | 1981-12-23 | Московское Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана | Controller for diesel engine with turbo-supercharging |
| SU896246A1 (en) * | 1980-04-23 | 1982-01-07 | Московское Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им.Н.Э.Баумана | Double-pulse governor of turbo-charged diesel engine |
| FR2528496A1 (en) * | 1982-06-09 | 1983-12-16 | Volkswagenwerk Ag | INTERNAL COMBUSTION MACHINE WITH MECHANICALLY CONTROLLED SWITCHING SUPPLY DEVICE |
| SU1373843A1 (en) * | 1986-07-14 | 1988-02-15 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Two-pulse governor of turbo-supercharged diesel engine |
| DE4404944A1 (en) * | 1993-02-18 | 1994-09-01 | Zexel Corp | Fuel control system with a charge pressure adjusting device for a fuel injection pump |
-
2014
- 2014-12-17 RU RU2014151113/06A patent/RU2576102C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU891992A1 (en) * | 1980-04-23 | 1981-12-23 | Московское Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана | Controller for diesel engine with turbo-supercharging |
| SU896246A1 (en) * | 1980-04-23 | 1982-01-07 | Московское Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им.Н.Э.Баумана | Double-pulse governor of turbo-charged diesel engine |
| FR2528496A1 (en) * | 1982-06-09 | 1983-12-16 | Volkswagenwerk Ag | INTERNAL COMBUSTION MACHINE WITH MECHANICALLY CONTROLLED SWITCHING SUPPLY DEVICE |
| SU1373843A1 (en) * | 1986-07-14 | 1988-02-15 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Two-pulse governor of turbo-supercharged diesel engine |
| DE4404944A1 (en) * | 1993-02-18 | 1994-09-01 | Zexel Corp | Fuel control system with a charge pressure adjusting device for a fuel injection pump |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639402C2 (en) * | 2016-04-08 | 2017-12-21 | Игорь Владимирович Леонов | Method of controlling turbo diesel engine and device for its application |
| RU2639401C1 (en) * | 2016-09-02 | 2017-12-21 | Игорь Владимирович Леонов | Method of automatic control of diesel fuel supply with turbocharger and the device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10815918B2 (en) | Controller and control method for supercharger-equipped internal combustion engine | |
| CN103670680B (en) | The control device of exhaust gas by-pass valve of internal-combustion engine | |
| JP5963927B1 (en) | Control device and method for internal combustion engine with supercharger | |
| US10132231B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
| JP6248993B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| US10047666B2 (en) | Control system for turbo-compound system | |
| JP5944037B1 (en) | Control device for an internal combustion engine with a supercharger | |
| WO2015107753A1 (en) | Control device and control method for gas engine and gas engine equipped with control device | |
| CN105840325A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| RU2576102C1 (en) | Method for automatic control of turbocharged diesel device and its implementation | |
| RU2451808C1 (en) | Engine | |
| CN203717114U (en) | Waste gas bypass type pressurizer high-precision control system | |
| CN101718220B (en) | Method for controlling and/or regulating boost pressure of an exhaust-gas turbocharger and internal combustion engine | |
| CN110714844A (en) | Method for controlling a supercharging system | |
| RU2695238C2 (en) | Method for engine (embodiments) | |
| CN103189616B (en) | Control device for internal combustion engine | |
| CN109779740B (en) | Method and device for regulating the rotational speed of an electrically operated supercharging device for an internal combustion engine | |
| JPH03199646A (en) | Idle speed controller of engine | |
| CN103899423A (en) | Fuel injection device of duel-fuel ship engine | |
| KR102223103B1 (en) | Method for determining the basic boost pressure of a gas guide system of an internal combustion engine and engine control for implementing the method | |
| RU2639402C2 (en) | Method of controlling turbo diesel engine and device for its application | |
| RU2696725C1 (en) | Turbocharger diesel fuel feed regulator | |
| JPH10220274A (en) | Control method for engine of construction machine | |
| JP6439875B2 (en) | ENGINE CONTROL DEVICE AND ENGINE CONTROL METHOD | |
| JP6583018B2 (en) | Engine supercharger |