Результат интеллектуальной деятельности: Система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при эксплуатации автотранспортных средств во время остановок и стоянок.

Режим самостоятельного холостого хода - режим работы двигателя на малых частотах вращения коленчатого вала, когда автотранспортное средство стоит на остановках, стоянках и прогреве с работающим двигателем.

Известна система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода [Обкатка ДВС с динамическим нагружением / А.В. Николаенко, С.В. Тимохин, Ю.В. Родионов, А.Н. Морунков // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1999. - №5. - С. 24-26], содержащая транспортный дизель, задатчик скоростного режима, исполнительный механизм и электронный блок управления (ЭБУ).

При подаче командного сигнала, сформированного в ЭБУ, в электрическую цепь исполнительного механизма последний перемещает задатчик скоростного режима в сторону полного отключения подачи топлива, создавая такт выбега, и в сторону включения подачи топлива, создавая такт разгона. Такты выбега и такты разгона дизеля образуют цикл динамического режима. Если работа дизеля осуществляется в режиме самостоятельного холостого хода, то чередующиеся такты выбега и такты разгона создают последовательно повторяющиеся циклы динамического режима самостоятельного холостого хода (ДРСХХ).

Недостатком данной системы управления работой дизеля, принятой за прототип, является ограниченная функциональность системы, невозможность обеспечения требуемых циклов ДРСХХ в процессе их практической реализации, а также автоматического включения ДРСХХ во время остановок, стоянок и при движении накатом автомобиля по причине невозможности реализации в полной мере теоретических (требуемых) циклов ДРСХХ.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода, содержащая автомобильный дизель с центробежным регулятором частоты вращения коленчатого вала, задатчик скоростного режима, включатель тока, контактные датчики положения задатчика скоростного режима, педали муфты сцепления и рычага переключения коробки передач, электрически соединенные между собой последовательно и включенные в цепь питания электрического блока управления, электрически соединенного с исполнительным механизмом топливоподачи [РФ Патент 2204730, МПК F02D 41/16, F02D 17/04, G01М 15/00].

Создание последовательно повторяющихся циклов ДРСХХ, состоящих из чередующихся тактов разгона и тактов свободного выбега в области пониженных частот вращения коленчатого вала дизеля, осуществляемых по командным сигналам, сформированных в ЭБУ, и подаваемых в электрическую цепь исполнительного механизма, осуществляется путем автоматического перемещения задатчика скоростного режима соответственно в сторону включения и последующего полного отключения подачи топлива во время остановок и стоянок автомобилей по сигналам датчиков при отпущенной педали сцепления и установке рычага переключения передач в нейтральное положение.

Недостатком данной системы управления работой дизеля, принятой за прототип, является ограниченная функциональность системы, невозможность обеспечения требуемых циклов ДРСХХ в процессе их практической реализации, а также автоматического включения ДРСХХ во время остановок, стоянок и при движении накатом автомобиля по причине невозможности реализации в полной мере теоретических (требуемых) циклов ДРСХХ.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей системы, обеспечение требуемых циклов динамического режима самостоятельного холостого хода в процессе практической их реализации и автоматическое включение динамического режима во время остановок, стоянок и при движении накатом автомобиля с одновременным снижением путевого расхода топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что известная система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода, содержащая автомобильный дизель с центробежным регулятором частоты вращения коленчатого вала, задатчик скоростного режима, включатель тока, контактные датчики положения задатчика скоростного режима, педали муфты сцепления и рычага переключения коробки передач, электрически соединенные между собой последовательно и включенные в цепь питания электронного блока управления, электрически соединенного с исполнительным механизмом топливоподачи, согласно изобретению система дополнительно содержит источник сжатого воздуха, установленный на центробежном регуляторе частоты вращения коленчатого вала рычаг останова дизеля, связанный кинематически со штоком дополнительно введенного пневмоцилиндра, надпоршневая полость которого сообщена через управляемый один электропневмоклапан с источником сжатого воздуха, а через другой электропневмоклапан - с атмосферой, при этом электронный блок управления соединен с исполнительными механизмами электропневмоклапанов в линии подачи сжатого воздуха и сброса в атмосферу.

На фигуре представлена блок-схема системы управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода.

Система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода содержит автомобильный дизель с центробежным регулятором частоты вращения коленчатого вала 1, задатчик скоростного режима 2, исполнительный механизм 3, электронный блок управления 4, включатель тока 5, контактные датчики положения задатчика скоростного режима, педали муфты сцепления и нейтрального положения рычага переключения передач автомобиля 6, 7 и 8, электрически соединенные между собой, при этом в качестве исполнительного механизма 3 является установленный на центробежном регуляторе частоты вращения коленчатого вала 1 рычаг останова дизеля 9, кинематически соединенный со штоком 10 малогабаритного пневмоцилиндра 11, управляемого нормально закрытым электропневмокраном 12, имеющим канал для подвода сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 14 в рабочую полость пневмоцилиндра 11, также атмосферный канал для пневмосообщения рабочей полости пневмоцилиндра 11 с атмосферой, в котором размещен нормально открытый электропневмоклапан 13, причем оба электоропневмоклапана 12, 13 подключены к цепи электропитания электронного блока управления 4.

Работа системы происходит следующим образом.

Включателем тока 5 электрические цепи системы управления подключаются к питанию бортовой сети автомобиля.

При отпущенной педали акселератора автомобиля, т.е. когда задатчик скоростного режима 2 установлен в положение «Минимальные обороты холостого хода», контакты датчика положения 6 замыкаются. Вместе с задатчиком 2 перемещается и рычаг останова дизеля 9, при этом одновременно изменяется и сила упругости пружины штатного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если педаль муфты сцепления отпущена, а рычаг переключения передач автомобиля находится в нейтральном положении, то контакты датчиков положения 7 и 8 также будут замкнуты. Тогда возникает разрешающая ситуация на автоматическое включение ДРСХХ. При этом ЭБУ по информативным (разрешающим) сигналам датчиков 6, 7 и 8 формирует командный сигнал на открытие нормально закрытого электропневмоклапана 12 и закрытие нормально открытого электропневмоклапана 13, что обеспечивает поступление сжатого воздуха от источника 14 (например, из пневмобаллона пневматической тормозной системы автомобиля) в рабочую полость малогабаритного пневмоцилиндра 11, шток 10 которого перемещает рычаг останова дизеля 9 в положение отключения подачи топлива. Начинается такт выбега цикла ДРСХХ. Продолжительность такта выбега до нижнего значения частоты вращения коленчатого вала дизеля будет зависеть от длительности электрического импульса, сформированного в ЭБУ.

После окончания импульса длительности электропневмоклапан 12 закроется и прекратит подачу сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра 11, а электропневмоклапан 13 откроется и сообщит рабочую полость пнемоцилиндра 11 с атмосферой. При этом шток 10 пневмоцилиндра 11 вместе с рычагом останова дизеля 9 под воздействием пружины штатного центробежного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя будут перемещаться в сторону увеличения подачи топлива. Начнется такт разгона цикла ДРСХХ. Продолжительность такта разгона до верхнего значения частоты вращения коленчатого вала дизеля будет зависеть от паузы электрического импульса, сформированного в ЭБУ.

После окончания импульса паузы электропневмоклапан 12 откроется и обеспечит подачу сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра 11, а следовательно, перемещение штока 10 и рычага останова дизеля 9 в сторону отключения подачи топлива. При этом электропневмоклапан 13 закроется и разобщит рабочую полость пневмоцилиндра 11 от атмосферы. Вновь начнется такт выбега цикла ДРСХХ.

Чередующиеся такты выбега и разгона образуют цикл ДРСХХ, а последовательно повторяющиеся циклы характеризуют работу дизеля в ДРСХХ. Продолжительность работы дизеля в ДРСХХ будет зависеть от времени остановок и стоянок автомобиля с работающим двигателем, а также от времени работы автомобиля в режиме свободного наката.

Регулировкой длительности импульсов и паузы между ними, формируемых в ЭБУ, можно задавать соответственно нижний и верхний значения частоты вращения коленчатого вала в цикле ДРСХХ, а следовательно более четко обеспечить требуемые циклы ДРСХХ в процессе практической их реализации на автомобилях при их остановках, стоянках и движении накатом. За счет электропневоклапанов обеспечивается автоматическое включение ДРСХХ, что в совокупности с регулировкой длительности и паузы электрических импульсов расширяет функциональные возможности заявленной системы управления работой дизеля.

Заявленная система управления работой автомобильного дизеля в динамическом режиме самостоятельного холостого хода технически реализуема на автомобилях, имеющих пневматическую тормозную систему. Например, на автомобилях КамАЗ и МАЗ применяется пневматическая тормозная система, в которых давление воздуха превышает 0,3 МПа, что достаточно для перемещения штока малогабаритного пневмоцилиндра, а следовательно и рычага останова дизеля. Кроме того, на автомобилях КамАЗ для останова дизеля имеется пневмоцилиндр, воздействующий на рычаг останова дизеля, и управлением которым осуществляется пневмокраном с помощью кнопки, находящейся в кабине автомобиля. Заявленная система управления не влияет на работу штатного механизма останова дизеля, так как при нажатии на кнопку пневмокрана происходит останов дизеля независимо от работы электропневмоклапанов.

Таким образом, из-за совокупности существенных признаков (рычаг останова дизеля, пневмоцилиндр, канал для подвода сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра, канал для сообщения рабочей полости пневмоцилиндра с атмосферой, нормально закрытый электропневмоклапан и нормально открытый электропневмоклапан, рычаг останова дизеля кинематически соединен со штоком пневмоцилиндра, рабочая полость пневмоцилиндра пневматически сообщена каналами с источником сжатого воздуха и атмосферой, электропневмоклапаны электрически соединены с электронным блоком управления) заявленная система управления расширяет свои функциональные возможности при работе двигателя в ДРСХХ, обеспечение требуемых циклов ДРСХХ в процессе практической их реализации и автоматическое включение ДРСХХ во время остановок, стоянок и при движении накатом автомобиля с одновременным снижением путевого расхода топлива.