RU2215897C2 - Fuel injection advance angle setting method - Google Patents

Fuel injection advance angle setting method Download PDF

Info

Publication number
RU2215897C2
RU2215897C2 RU2001119784/06A RU2001119784A RU2215897C2 RU 2215897 C2 RU2215897 C2 RU 2215897C2 RU 2001119784/06 A RU2001119784/06 A RU 2001119784/06A RU 2001119784 A RU2001119784 A RU 2001119784A RU 2215897 C2 RU2215897 C2 RU 2215897C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
pressure
advance angle
timing
injection
Prior art date
Application number
RU2001119784/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001119784A (en
Inventor
Ю.И. Булыгин
А.Е. Аствацатуров
О.В. Яценко
Ю.А. Магнитский
Э.К. Сакаев
Original Assignee
Донской государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Донской государственный технический университет filed Critical Донской государственный технический университет
Priority to RU2001119784/06A priority Critical patent/RU2215897C2/en
Publication of RU2001119784A publication Critical patent/RU2001119784A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2215897C2 publication Critical patent/RU2215897C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to internal combustion engines, particularly, to methods of setting fuel injection advance angle. According to proposed method taken as injection advance angle is its value at which mean indicated pressure is maximum at preset fuel consumption. Injection advance angle is adjusted to mean indicated pressure within preset range to provide minimum combined index of exhaust gas harmfulness. Analog signals from pressure transmitter and from sensors of gas analyzer pass to inputs of unit calculating combined index of exhaust gas harmfulness and unit calculating mean indicated pressure and further on to comparator unit where control signal is formed which gets to control unit of fuel injection advance angle and to control member of high-pressure fuel pump delivering fuel into combustion chamber through nozzle. In combined index of exhaust gas harmfulness particles of soot, nitrogen oxides, carbon and hydrocarbons are considered. EFFECT: reduced toxicity of exhaust gases at any loads. 2 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к способам оценки технического состояния двигателей по их энергетическим, экономическим и экологическим показателям, и может быть использовано, например, при регулировании топливной аппаратуры ДВС на пунктах экологического контроля тепловозов. The invention relates to the field of testing internal combustion engines (ICE), in particular to methods for assessing the technical condition of engines according to their energy, economic and environmental indicators, and can be used, for example, when regulating the fuel equipment of ICE at the points of environmental control of diesel locomotives.

В двигателестроении при создании и испытаниях ДВС известны способы определения оптимальных углов опережения впрыска и продолжительности подачи топлива, при которых осуществляется нахождение максимума среднеиндикаторного давления при заданном расходе топлива [1]. Однако этим нельзя достичь снижения токсичности выброса двигателя, к тому же поиск оптимального угла начала подачи топлива и его корректировка не осуществляются в эксплуатационных условиях при частичных нагрузках [2]. In engine building, when creating and testing ICEs, there are known methods for determining the optimal lead angles of injection and the duration of fuel supply, at which the maximum average indicator pressure is determined at a given fuel consumption [1]. However, this cannot achieve a reduction in the toxicity of engine emissions; moreover, the search for the optimal angle of fuel start and its correction are not carried out under operating conditions at partial loads [2].

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу регулирования угла опережения впрыска топлива является способ, при котором за угол опережения впрыска φо.впр принимается значение несколько меньше того, при котором достигается максимум среднеиндикаторного давления при заданном расходе топлива, что приводит к существенному снижению максимального давления цикла Рz, жесткости процесса и некоторому снижению выбросов оксидов азота NOx [1].The closest technical solution to the claimed method of adjusting the angle of advance of fuel injection is a method in which the angle of advance of injection φ o.pr is taken to be slightly less than that at which the maximum average pressure is reached at a given fuel consumption, which leads to a significant decrease in the maximum cycle pressure P z , the rigidity of the process and some reduction in emissions of nitrogen oxides NO x [1].

Однако известный способ имеет ряд недостатков. При таком способе определения оптимального угла опережения впрыска топлива при сравнительно небольшом ухудшении индикаторных показателей заметно возрастают выбросы продуктов неполного сгорания - углеводороды СnНm и диоксид углерода СО, а также дымность отработавших газов. В результате при чрезмерном уменьшении угла опережения впрыска существенно ухудшаются энергетические, экономические и экологические показатели работы дизеля. Кроме этого, оптимальное значение угла опережения впрыска существенно зависит от режима работы теплового двигателя и требует корректировок в зависимости от фактического технического состояния машины. В режиме холостого хода относительные величины токсичных выбросов увеличиваются, а начальная фаза топливоподачи остается прежней. Известно, что в эксплуатационных условиях для дизелей наибольшие валовые выбросы в атмосферу приходятся именно на сажу, оксиды азота, углерода и углеводороды, при этом данные вещества имеют следующие коэффициенты агрессивности, нормированные по СО (Асо=1): Атч=200...300, ANOх=41,1 и Асн=3,16 в зависимости от сорта топлива [3]. Таким образом, известный способ определения оптимального угла опережения впрыска φо.впр не учитывает совокупный показатель вредности выхлопных газов Е, определяющий влияние всего спектра вредных веществ на экологические показатели двигателя.However, the known method has several disadvantages. With this method of determining the optimal angle of advance of fuel injection with a relatively small deterioration in indicator indicators, emissions of products of incomplete combustion — hydrocarbons С n Н m and carbon dioxide СО, as well as exhaust smoke are noticeably increased. As a result, with an excessive decrease in the angle of advance of the injection, the energy, economic, and environmental performance of the diesel engine substantially deteriorates. In addition, the optimal value of the injection advance angle substantially depends on the operating mode of the heat engine and requires adjustments depending on the actual technical condition of the machine. In idle mode, the relative values of toxic emissions increase, and the initial phase of fuel supply remains the same. It is known that under operating conditions for diesels, the largest gross emissions into the atmosphere are precisely from soot, nitrogen oxides, carbon oxides and hydrocarbons, while these substances have the following aggressiveness factors normalized by CO (A co = 1): A PM = 200 .. .300, A NOx = 41.1 and A sn = 3.16 depending on the type of fuel [3]. Thus, the known method for determining the optimum angle of advance of the injection φ o.pr.p. does not take into account the total indicator of the harmfulness of exhaust gases E, which determines the effect of the entire spectrum of harmful substances on the environmental performance of the engine.

Техническим результатом изобретения является снижение токсичности выбросов ДВС во всем диапазоне нагрузок за счет использования совокупного показателя вредности выбросов в процессе регулирования угла опережения впрыска топлива. The technical result of the invention is to reduce the toxicity of internal combustion engine emissions over the entire load range through the use of an aggregate indicator of the harmfulness of emissions in the process of adjusting the angle of advance of fuel injection.

Технический результат достигается тем, что способ регулирования угла опережения впрыска топлива ДВС, при котором за угол опережения впрыска принимают такое его значение, при котором достигается максимальное среднеиндикаторное давление при заданном расходе топлива, отличающийся тем, что значение величины угла опрежения впрыска по средней ндикаторному давлению корректируется в допустимом диапазоне регулирования так, что совокупный показатель вредности выхлопных газов получается минимальным. The technical result is achieved by the fact that the method of adjusting the timing of the fuel injection of the internal combustion engine, at which the injection timing is taken to be such a value that the maximum average pressure is reached at a given fuel consumption, characterized in that the value of the timing of the timing of the injection according to the average indicator pressure is adjusted in an acceptable range of regulation so that the total indicator of the harmfulness of exhaust gases is minimal.

Другое отличие способа регулирования угла опережения впрыска топлива состоит в том, что в совокупном показателе вредности выхлопных газов используют частицы сажи, оксиды азота, углерода и углеводороды. Another difference in the method of controlling the angle of advance of fuel injection is that in the aggregate indicator of the harmfulness of exhaust gases, soot particles, nitrogen oxides, carbon oxides and hydrocarbons are used.

На фиг.1 приведена блок-схема реализации способа. Figure 1 shows the block diagram of the implementation of the method.

Как следует из фиг.1, аналоговые сигналы от датчика давления 2 в цилиндре двигателя 1 и от сенсоров газоанализатора 6, установленных на выпускном коллекторе 5, поступают на входы соответственно блока вычисления совокупного показателя вредности выхлопных газов 7 и блока вычисления среднеиндикаторного давления 8. Выходы блоков 7 и 8 поступают на блок сравнения 9, где формируется сигнал управления, который поступает на блок регулирования угла опережения впрыска топлива 10, далее к регулирующему органу топливного насоса высокого давления 4, осуществляющего подачу топлива в камеру сгорания через форсунку 3. Функции блоков 7, 8 и 9 может выполнять персональный компьютер. Кроме этого, в ПЭВМ могут заноситься технические характеристики испытуемого двигателя и паспорт на топливо. В результате вычисляются все критичные параметры, по которым осуществляется поиск оптимального угла опережения впрыска топлива. А именно, среднеиндикаторное давление и совокупный показатель вредности выхлопных газов Е при заданном расходе топлива. В результате решения на компьютере оптимизационной задачи автоматически определяется и регулируется искомый угол опережения впрыска топлива. As follows from figure 1, the analog signals from the pressure sensor 2 in the cylinder of the engine 1 and from the sensors of the gas analyzer 6 installed on the exhaust manifold 5, are fed to the inputs respectively of the calculation unit of the total exhaust gas hazard indicator 7 and the average indicator pressure calculation unit 8. The outputs of the blocks 7 and 8 go to the comparison unit 9, where a control signal is generated, which is fed to the block for adjusting the angle of advance of the fuel injection 10, then to the regulatory body of the high-pressure fuel pump 4, tvlyayuschego feeding fuel into the combustion chamber through the nozzle 3. The functions of blocks 7, 8 and 9 can perform the personal computer. In addition, the specifications of the engine under test and a fuel passport can be entered into the PC. As a result, all critical parameters are calculated, according to which the search of the optimum angle of advance of fuel injection is carried out. Namely, the average pressure and the cumulative indicator of the harmfulness of exhaust gases E at a given fuel consumption. As a result of solving the optimization problem on the computer, the required fuel injection advance angle is automatically determined and adjusted.

На фиг.2 представлены расчетные графики зависимости среднеиндикаторного давления Рi и совокупного показателя вредности выхлопных газов Е от величины угла опережения впрыска топлива φо.впр для тепловозного дизеля.Figure 2 presents the calculated graphs of the dependence of the average indicator pressure P i and the cumulative indicator of the harmfulness of exhaust gases E on the value of the timing of the fuel injection φ o.vpr for a diesel diesel engine.

Небольшое увеличение угла опережения впрыска топлива приводит к существенному уменьшению токсичности вредных выбросов сажи, оксида углерода и углеводородов (по показателю Е) при незначительном увеличении выбросов NОx, уменьшении среднеиндикаторного давления и увеличении Pz. Заштрихованная область графика - зона регулирования угла опережения впрыска топлива.A slight increase in the lead angle of the fuel injection leads to a significant decrease in the toxicity of harmful emissions of soot, carbon monoxide and hydrocarbons (according to indicator E) with a slight increase in NO x emissions, a decrease in the average indicator pressure and an increase in P z . The shaded area of the graph is the zone of regulation of the angle of advance of fuel injection.

В таблице приведены значения относительных изменений совокупного показателя вредности и среднеиндикаторного давления двигателя. The table shows the values of the relative changes in the cumulative hazard indicator and the average indicator pressure of the engine.

Изменение (уменьшение или увеличение) угла опережения впрыска топлива на один град. п.к.в. приводит к относительному изменению удельного валового выброса Е на 30 - 35%, при этом потери в среднеиндикаторном давлении Рi не превышают 0,5%. Показатель Е в усл.гр/кг топл. определяется из формулы:
Е=ΣAiei,
где Аi - относительная агрессивность вещества,
еi - удельный выброс химических компонентов (гр/кг топл.) в выхлопных газах двигателя.
Change (decrease or increase) in the angle of advance of fuel injection by one degree. p.c. leads to a relative change in the specific gross emission E by 30 - 35%, while the losses in the average indicator pressure P i do not exceed 0.5%. Indicator E in conventional gr / kg fuel determined from the formula:
E = ΣA i e i ,
where A i is the relative aggressiveness of the substance,
e i - specific emission of chemical components (g / kg fuel) in the exhaust gases of the engine.

Предлагаемый способ регулирования угла опережения впрыска топлива может быть реализован для любых режимов работы двигателя, отличных от номинальных. The proposed method of adjusting the angle of advance of fuel injection can be implemented for any operating conditions of the engine, other than nominal.

Способ применим и для карбюраторных двигателей, тем более, что в их отработавших газах наибольшее объемное содержание вредных веществ приходится на СО (около 6%). The method is applicable to carburetor engines, especially since in their exhaust gases the highest volumetric content of harmful substances falls on CO (about 6%).

Источники информации
1. Двигатели внутреннего сгорания /Хачиян А.С. и др. - М.: Высш. шк., 1985. - 311 с. (прототип).
Sources of information
1. Internal combustion engines / Khachiyan A.S. et al. - M.: Higher. school, 1985 .-- 311 p. (prototype).

2. Аствацатуров А.Е., Булыгин Ю.И. и др. //Компьютерная модель термогазодинамики и химических превращений в поршневом двигателе //Изв. вузов. Сев. -Кав. регион. Техн. науки, 2001. - N 1. 2. Astvatsaturov A.E., Bulygin Yu.I. et al. // Computer model of thermogasdynamics and chemical transformations in a piston engine // Izv. universities. North -Cav. region. Tech. Science, 2001. - N 1.

3. Кутенев В. Ф. , Звонов Г.А., Корнилов Г.С. //Стандарты и качество, 1998. - N 5. - С. 96-101. 3. Kutenev V. F., Zvonov G. A., Kornilov G. S. // Standards and quality, 1998. - N 5. - S. 96-101.

Claims (2)

1. Способ регулирования угла опережения впрыска топлива ДВС, при котором за угол опережения впрыска принимают такое его значение, при котором достигается максимальное среднеиндикаторное давление при заданном расходе топлива, отличающийся тем, что значение величины угла опережения впрыска по среднеиндикаторному давлению корректируется в допустимом диапазоне регулирования так, что совокупный показатель вредности выхлопных газов получается минимальным, для этого аналоговые сигналы от датчика давления и от сенсоров газоанализатора поступают на входы соответственно блока вычисления совокупного показателя вредности выхлопных газов и блока вычисления среднего индикаторного давления, далее на блок сравнения, где формируется сигнал управления, который поступает на блок регулирования угла опережения впрыска топлива, далее к регулирующему органу топливного насоса высокого давления, осуществляющего подачу топлива в камеру сгорания через форсунку. 1. The method of adjusting the timing of the injection timing of the internal combustion engine fuel, at which the angle of timing of the injection is taken to be such a value that the maximum average indicator pressure is reached at a given fuel consumption, characterized in that the value of the angle of timing of the injection according to the average pressure is adjusted in the allowable control range so that the total indicator of the harmfulness of the exhaust gases is minimal, for this the analog signals from the pressure sensor and from the sensors of the gas analyzer they get stuck at the inputs of the unit for calculating the total indicator of harmfulness of exhaust gases and the unit for calculating the average indicator pressure, then for the comparison unit, where a control signal is generated, which is fed to the unit for adjusting the angle of advance of fuel injection, then to the regulating body of the high-pressure fuel pump that delivers fuel into the combustion chamber through the nozzle. 2. Способ регулирования угла опережения впрыска топлива ДВС по п. 1, отличающийся тем, что в совокупном показателе вредности выхлопных газов используют частицы сажи, оксиды азота, углерода и углеводороды. 2. The method of controlling the timing of the fuel injection of the engine according to claim 1, characterized in that soot particles, nitrogen oxides, carbon oxides and hydrocarbons are used in the total exhaust gas hazard index.
RU2001119784/06A 2001-07-16 2001-07-16 Fuel injection advance angle setting method RU2215897C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119784/06A RU2215897C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Fuel injection advance angle setting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119784/06A RU2215897C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Fuel injection advance angle setting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001119784A RU2001119784A (en) 2003-04-10
RU2215897C2 true RU2215897C2 (en) 2003-11-10

Family

ID=32026732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001119784/06A RU2215897C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Fuel injection advance angle setting method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2215897C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719504C2 (en) * 2015-06-11 2020-04-20 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method of fuel supply to engine
CN113834662A (en) * 2021-09-22 2021-12-24 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 Method for verifying influence of variable oil injection angle of engine on PN number

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХАЧИЯН А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. - М.: Высшая школа, 1985, с.193. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719504C2 (en) * 2015-06-11 2020-04-20 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method of fuel supply to engine
CN113834662A (en) * 2021-09-22 2021-12-24 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 Method for verifying influence of variable oil injection angle of engine on PN number
CN113834662B (en) * 2021-09-22 2024-03-12 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 Method for verifying influence of variable oil injection angle of engine on PN number

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200200105A1 (en) System and Method for Improving Performance of Combustion Engines Employing Primary and Secondary Fuels
AU2006283817B2 (en) System and method for controlling pilot injection
EP1567755B1 (en) Optimized combustion control of an internal combustion engine equipped with exhaust gas recirculation
KR101063175B1 (en) Exhaust gas recirculation method and apparatus for reducing emissions of nitrogen oxides from internal combustion engines
US8103429B2 (en) System and method for operating a compression-ignition engine
US7360522B2 (en) System and method for operating a turbo-charged engine
CN1871414B (en) Method and apparatus for providing high EGR for gaseous-fuelled direct injection internal combustion engine
EP1031722A3 (en) Control apparatus and method for premixed compression ignition type internal combustion engines
CN101490398A (en) Cetane number detection means and engine having the cetane number detection means
JP6100290B2 (en) Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine operated by the method
AU717054B2 (en) Fuel injection timing control for an internal combustion engine using a low cetane quality fuel
RU2215897C2 (en) Fuel injection advance angle setting method
WO2024202347A1 (en) Control device and method for internal combustion engine
CN111108281B (en) Internal combustion engine
Asabin et al. Control system for a dual-fuel diesel engine operating according to the gas and diesel cycle
Borkowski The total NOx emission control possibility in modern large bore, slow speed marine engines
MXPA00005275A (en) No to no2

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040717