УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ С УЧЕТОМ НАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к системам управления режимами работы двигателя и может быть использована в тракторных транспортных агрегатах, работающих продолжительное время на холостом ходу и малых нагрузках.
Известно изобретение: электромагнитный клапан с устройством управления (патент RU №2045662 МПК F01L 9/04), состоящий из устройства изменения фаз газораспределения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала ДВС, схемы обработки управляющих сигналов, обеспечивающих одновременное включение и последовательное отключение катушек электромагнита, электромагнитного клапана, выполненного в виде элементарной поступательно движущейся кинематической пары, элементы которой свободны в осевом поступательном движении относительно друг друга на участке, равном ходу клапана, и снабженного электромагнитным демпфирующим устройством.
Недостатком изобретения является отсутствие взаимосвязи между нагрузкой на крюке трактора и подачей топлива в цилиндры двигателя, вследствие чего невозможно регулировать мощность двигателя.
Известен способ работы дизеля автосамосвала (патент RU №2108472 МПК F02D 17/02; F02D 19/08; F02M 21/02; F02B 69/04), предназначенный для применения на транспортных дизелях грузовиков преимущественно с электронным регулированием процессов топливоподачи. Для оптимизации по топливной экономичности дизеля производят коррекцию регулирования работы дизеля методом отключения/включения его цилиндров, используя сигнал нагрузки в виде веса в кузове автосамосвала.
Недостатком такого способа является отсутствие устройства для реализации работы данного способа.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для управления подачей топлива с учетом колебания нагрузки на валу двигателя (Габдрафиков Ф.З. Топливные системы автотракторных дизельных двигателей. - Уфа, 2007. - 287. С.164 - 165.), взятое в качестве прототипа. Особенность его - коррективы на показатели топливоподачи вносятся по мере изменения крутящего момента специальным датчиком крутящего момента двигателя, основу которого составляют импульсные преобразователи с металлическими дисками, закрепленными неподвижно на маховике двигателя и насосном колесе гидротрансформатора, щелевые преобразователи с тремя электрическими выводами, усилитель, вычитывающий элемент, выпрямитель и конденсатор. Устройство позволяет снизить удельный расход топлива и токсичность отработавших газов.
Недостатками такого устройства являются отсутствие возможности экономии топлива на холостом ходу, отсутствие механизмов отключения/включения привода газораспределительного механизма на холостом моду и малых нагрузках работы тракторно-транспортного агрегата, сложность конструкции за счет использования датчика крутящего момента, необходимость токосъема с датчика, вследствие чего ухудшается надежность этого устройства и увеличивается погрешность при съеме сигнала, также датчик обладает ограниченной чувствительностью.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов, что достигается за счет управления работой двигателя в зависимости от тягового усилия транспортного агрегата, повышение надежности устройства и упрощение конструкции.
Задача достигается тем, что в устройстве управления работой двигателя с учетом нагрузки транспортного агрегата, включающем датчик нагрузки усилитель и преобразователь, механизм регулирования топливоподачи в цилиндры двигателя, в отличие от прототипа в качестве датчика нагрузки использован датчик тягового усилия, представляющий собой тензозвено с тензорезисторными датчиками, включенными по мостовой схеме, закрепленный между крюком трактора и дышлом прицепа, передающий электрические сигналы через преобразователь, в качестве которого использован аналого-цифровой преобразователь, и трехуровневый компаратор на электронный блок управления, связанный через четырехканальные силовые ключи с механизмом регулирования топливоподачи, в качестве которого для отключения/включения подачи топлива использованы электромагнитные форсунки, и с электромагнитными клапанами для отключения/включения привода газораспределительного механизма. Для усиления сигналов с датчиков использован тензоусилитель. Для повышения точности измерения тягового усилия установлен стабилизатор напряжения. Для ускорения срабатывания электромагнитных форсунок и клапанов, при резком нажатии на акселератор или рычаг подачи топлива установлен реохордный датчик, кинематически связанный с регулятором подачи топлива и электрически связанный с электронным блоком управления.
Применение датчика тягового усилия, который представляет собой тензозвено с тензорезисторными датчиками, включенными по мостовой схеме, закрепленного между крюком трактора и дышлом прицепа, обусловлено необходимостью связи между усилием на крюке трактора, зависящим от тягового сопротивления прицепа, и количеством отключаемых/включаемых цилиндров двигателя, что позволяет отключать подачу топлива в цилиндры двигателя и привод газораспределительного механизма в этих цилиндрах, изменяя мощность двигателя, на холостом ходу и малых нагрузках работы тракторно-транспортного агрегата, а также позволяет повысить надежность и упростить конструкцию устройства. Тензоусилитель усиливает сигнал от датчиков. Аналого-цифровой преобразователь позволяет преобразовать входной аналоговый сигнал от датчика тягового усилия в дискретный код (цифровой сигнал). Компаратор преобразует фиксированное тремя уровнями срабатывания значение тягового усилия в соответствующий сигнал для управления подачей топлива и приводом газораспределительного механизма соответствующего цилиндра.
Электронный блок управления обеспечивает срабатывание электромагнитных форсунок для отключения/включения подачи топлива и электромагнитных клапанов для отключения/включения привода газораспределительного механизма, через силовые ключи.
Техническим результатом является повышение топливной экономичности, снижение механических потерь и токсичности отработавших газов за счет отключения подачи топлива в цилиндры двигателя и привода газораспределительного механизма в этих цилиндрах на холостом ходу и малых нагрузках работы тракторно-транспортного агрегата, упрощение конструкции, повышение надежности устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг.1 показана схема тракторно-транспортного агрегата; на Фиг.2 показана блок-схема устройства управления работой двигателя.
Тракторный транспортный агрегат (см. фиг.1) состоит из следующих элементов: трактора-тягача 1, двигателя 5 связанного с электронным блоком управления 4; прицепа 2, между крюком трактора и дышлом прицепа закреплен датчик тягового усилия 3.
Для замера тягового сопротивления прицепа (см. фиг.2) используется датчик тягового усилия, представляющий собой тензозвено 6 с тензорезисторными датчиками, включенными по мостовой схеме. Для снижения погрешности измерений датчики запитываются от стабилизатора напряжения СН 75. Сигналы с датчиков усиливаются тензоусилителем DA 7 и поступают через аналого-цифровой преобразователь АЦП 8 и трехуровневый компаратор Р на электронный блок управления 4 и далее через четырехканальные силовые ключи S1 и S2 10 на электромагнитные форсунки 11 и электромагнитные клапаны 12. Регулятор подачи топлива кинематически связан с реохордным датчиком R 14.
Устройство управления работой двигателя с учетом нагрузки транспортного агрегата (см. Фиг.1,2) на примере четырехцилиндрового двигателя работает следующим образом. При тяговом усилии на крюке, находящемся в диапазоне 40…60% от номинального тягового усилия (соответствующего тяговому классу трактора), фиксируемом датчиком тягового усилия 3 и передающим через тензоусилитель 7 и аналого-цифровой преобразователь 8, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой, на трехуровневый компаратор 9, достигается первый уровень срабатывания компаратора 9, и сигнал подается на электронный блок управления 4, который, в свою очередь, передает управляющие сигналы на первые каналы четырехканальных силовых ключей S1 и S2 10, что приводит к отключению топливоподачи одного из цилиндров двигателя с помощью отключения одной из электромагнитных форсунок 11 (ЭМФ-1) и механизма газораспределения в соответствующем цилиндре с помощью электромагнитного клапана 12 (ЭМК).
При тяговом усилии, находящемся в диапазоне 20... 40% от номинального тягового усилия, фиксируемом датчиком тягового усилия 3 и передающим через тензоусилитель 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 на трехуровневый компаратор 9, дополнительно достигается второй уровень срабатывания компаратора 9, и по сигналу электронного блока управления 4 срабатывают вторые каналы силовых ключей S1 и S2 10, что приводит к отключению еще одного цилиндра двигателя.
При тяговом усилии, находящемся в диапазоне О... 20% от номинального тягового усилия, фиксируемом датчиком тягового усилия 3 и передающим через тензоусилитель 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 на трехуровневый компаратор 9, дополнительно достигается третий уровень срабатывания компаратора Р, и по сигналу электронного блока управления 4 срабатывают третьи каналы силовых ключей S1 и S2 10, что приводит к отключению трех цилиндров двигателя.
Диапазоны срабатывания можно сдвигать в обоих направлениях, меняя коэффициент усиления DA 7.
При резком увеличении подачи топлива реохордный датчик R 14 подает сигнал на электронный блок управления 4, запрещающий отключение подачи топлива и привода газораспределительного механизма цилиндров двигателя.
При замыкании ключа SA1 13 перекрывается подача топлива во все цилиндры двигателя (экстренная остановка двигателя).
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов за счет отключения подачи топлива в цилиндры двигателя и привода газораспределительного механизма в этих цилиндрах, на холостом ходу и малых нагрузках работы тракторно-транспортного агрегата.