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. Устройство управления работой двигателя с учетом нагрузки транспортного агрегата, включающее датчик нагрузки, усилитель и преобразователь, механизм регулирования топливоподачи в цилиндры двигателя, в качестве датчика нагрузки использован датчик тягового усилия, закрепленный между крюком трактора и дышлом прицепа, передающий электрические сигналы через преобразователь, в качестве которого использован аналого-цифровой преобразователь, и компаратор на электронный блок управления, связанный через 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.

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 4060% 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.

1. Устройство управления работой двигателя с учетом нагрузки транспортного агрегата, включающее датчик нагрузки, усилитель и преобразователь, механизм регулирования топливоподачи в цилиндры двигателя, отличающееся тем, что в качестве датчика нагрузки использован датчик тягового усилия, закрепленный между крюком трактора и дышлом прицепа, передающий электрические сигналы через преобразователь, в качестве которого использован аналого-цифровой преобразователь, и компаратор на электронный блок управления, связанный через 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.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик тягового усилия представляет собой тензозвено с тензорезисторными датчиками, включенными по мостовой схеме, а для усиления сигналов с датчиков использован тензоусилитель.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для повышения точности измерения тягового усилия установлен стабилизатор напряжения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для ускорения срабатывания электромагнитных форсунок и клапанов установлен реохордный датчик, кинематически связанный с регулятором подачи топлива и электрически связанный с электронным блоком управления.