RU2538365C1 - Diesel engine operation at starting and post-starting - Google Patents
Diesel engine operation at starting and post-starting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538365C1 RU2538365C1 RU2013126878/06A RU2013126878A RU2538365C1 RU 2538365 C1 RU2538365 C1 RU 2538365C1 RU 2013126878/06 A RU2013126878/06 A RU 2013126878/06A RU 2013126878 A RU2013126878 A RU 2013126878A RU 2538365 C1 RU2538365 C1 RU 2538365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- engine
- temperature
- nozzle
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.The present invention relates to the field of engineering, namely engine manufacturing, and can be used in internal combustion engines.
Эксплуатация машин с дизельными двигателями в зимний период на территории Российской Федерации представляет большую проблему, которая заключается, прежде всего, в том, что холодный пуск двигателя затруднен, а в ряде случаев становится невозможен. Кроме того, работа двигателя в послепусковой период характеризуется большой неполнотой сгорания топлива, интенсивным износом деталей цилиндро-поршневой группы, существенным увеличением вредных выбросов в атмосферу и, как следствие, большим расходом топлива. В настоящее время существующая проблема решается путем организации круглосуточной работы машин, хранения машин в межсменный период в отапливаемых помещениях, хранения на открытых площадках с использованием энергии от других источников, применения автономных подогревателей и накопителей энергии, а также применения пусковых жидкостей.The operation of diesel engines in winter on the territory of the Russian Federation is a big problem, which consists, first of all, in that the cold start of the engine is difficult, and in some cases becomes impossible. In addition, the operation of the engine in the post-launch period is characterized by a large incompleteness of fuel combustion, intense wear of parts of the cylinder-piston group, a significant increase in harmful emissions into the atmosphere, and, as a consequence, high fuel consumption. Currently, the existing problem is being solved by organizing round-the-clock operation of machines, storing machines between shifts in heated rooms, storing them in open areas using energy from other sources, using autonomous heaters and energy storage devices, as well as using starting fluids.
Вышеперечисленные способы обеспечения готовности двигателя к пуску и последующей работе имеют ряд существенных недостатков:The above methods of ensuring engine readiness for starting and subsequent operation have a number of significant disadvantages:
- большие затраты энергии на поддержание оптимального теплового режима, при котором гарантируется надежный пуск двигателя;- high energy costs to maintain optimal thermal conditions, which guarantee reliable engine start;
- большие капитальные вложения;- large capital investments;
- значительные потери времени на подготовку машины к пуску;- significant loss of time for preparing the machine for start-up;
- повышенный расход топлива;- increased fuel consumption;
- загрязнение окружающей среды вредными выбросами в период пуска и послепускового прогрева.- environmental pollution by harmful emissions during start-up and post-start-up heating.
Очевидно, что предпочтение нужно отдавать тем способам, которые требуют минимальных затрат энергии на предпусковую подготовку и способствуют качественному процессу сгорания топлива в период пуска и послепускового прогрева.Obviously, preference should be given to those methods that require minimal energy consumption for pre-start preparation and contribute to the high-quality fuel combustion process during start-up and post-start heating.
Известно, что современные двигатели имеют мощную пусковую систему, а в системах смазки применяются высококачественные масла с высокими показателями индекса вязкости, в результате чего обеспечивается прокрутка коленчатого вала двигателей при пуске с необходимой частотой в широком диапазоне температур окружающей среды. Следовательно, надежность пуска в данном случае будет определяться только температурой воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия и температурой топлива на выходе из сопел форсунки. Очевидно, что затраты энергии в данном случае по сравнению с другими вариантами тепловой подготовки к пуску могут быть минимальными.It is known that modern engines have a powerful starting system, and high-quality oils with high viscosity index are used in lubrication systems, as a result of which the crankshaft of the engines at start-up with the required frequency in a wide range of ambient temperatures is provided. Therefore, the reliability of the start in this case will be determined only by the temperature of the air in the combustion chamber at the end of the compression stroke and the temperature of the fuel at the outlet of the nozzle nozzles. It is obvious that the energy costs in this case, compared with other options for thermal preparation for start-up, can be minimal.
В период холодного пуска дизеля топливо подается форсункой в камеру сгорания в виде топливных струй (фиг.1), которые плохо распыливаются. При этом большая часть неиспарившегося топлива достигает холодных стенок цилиндра и не участвует в сгорании, смывая масло с поверхности цилиндра, попадает в поддон двигателя, что способствует интенсификации износов деталей двигателя. Другая часть холодного топлива (мелкораспыленного), подаваемого в камеру сгорания форсункой, нагревается, испаряется и перегревается за счет теплоты слоев воздушного заряда, прилегающих к топливному факелу. В результате происходит значительное снижение температуры воздуха по оси топливных факелов (по ряду данных до 150…200°C) (Рабочий процесс и теплонапряженность автомобильных дизелей / Г.Д. Чернышев и др., - М.:Машиностроение, 1986). Это объясняется скоротечностью процесса тепломассообмена и недостаточной турбулизацией воздушного потока. В итоге двигатель не запускается, а если и запускается, то при прогреве будет работать с перерасходом топлива и выбросом в атмосферу большого количества вредных веществ. Наличие значительного перепада температур по оси топливных факелов требует повышения на эту величину температуры конца такта сжатия. Эту температуру можно увеличить за счет увеличения степени сжатия или с помощью подогрева воздуха. Если в первом случае возможности практически исчерпаны, то во втором случае требуется мощный подогреватель воздуха, который сложно обеспечить энергией от бортовых источников питания.During the cold start of the diesel fuel is fed by the nozzle into the combustion chamber in the form of fuel jets (figure 1), which are poorly atomized. At the same time, most of the unevaporated fuel reaches the cold walls of the cylinder and does not participate in combustion, washing off the oil from the surface of the cylinder, enters the engine sump, which contributes to the intensification of wear of engine parts. Another part of the cold fuel (finely atomized) supplied to the combustion chamber by the nozzle is heated, evaporated and overheated due to the heat of the air charge layers adjacent to the fuel flame. As a result, there is a significant decrease in air temperature along the axis of fuel flares (according to a number of data up to 150 ... 200 ° C) (Workflow and thermal stress of automotive diesel engines / GD Chernyshev et al., - M.: Mashinostroenie, 1986). This is due to the transience of the heat and mass transfer process and insufficient turbulization of the air flow. As a result, the engine does not start, and even if it starts, it will work with heating up with excessive fuel consumption and the release of a large amount of harmful substances into the atmosphere. The presence of a significant temperature difference along the axis of the fuel flames requires an increase by this value of the temperature of the end of the compression stroke. This temperature can be increased by increasing the degree of compression or by heating the air. If in the first case the possibilities are almost exhausted, then in the second case a powerful air heater is required, which is difficult to provide with energy from on-board power sources.
Исследования, выполненные авторами, показали, что если топливо, находящееся в форсунке, перед его подачей в камеру сгорания подвергнуть нагреванию, то сохраняется та часть энергии воздушного заряда, которая затрачивалась ранее на нагрев и испарение топлива, выходящего из сопел форсунки. Активность топливных факелов в данном случае возрастает (фиг.2) и температура воздуха в камере сгорания снижается менее значительно, чем без подогрева топлива, особенно на границах раздела топливных факелов и воздуха в камере сгорания в начальный период подачи топлива. Следовательно, требуемая температура воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия, при которой обеспечивается надежный пуск, может быть значительно ниже. Ниже будут и затраты энергии, которая необходима для предварительного подогрева воздуха в период предпусковой подготовки.The studies performed by the authors showed that if the fuel in the nozzle is subjected to heating before being fed into the combustion chamber, then that part of the air charge energy that was expended earlier on heating and evaporating the fuel leaving the nozzle of the nozzle is stored. The activity of fuel flares in this case increases (figure 2) and the temperature of the air in the combustion chamber decreases less significantly than without heating the fuel, especially at the interfaces between fuel flames and air in the combustion chamber in the initial period of fuel supply. Therefore, the required temperature of the air in the combustion chamber at the end of the compression stroke, at which a reliable start is ensured, can be significantly lower. Below will be the energy costs, which are necessary for preheating the air during the pre-launch period.
Топливо, находясь в виде мелкодисперсных частиц, смешивается с воздухом и образует по всему объему камеры сгорания гомогенную рабочую смесь, которая будет более подготовлена к началу окислительного процесса. В данном случае энергия воздушного заряда тратится только на перегрев паров топлива до температуры, при которой начинается процесс окисления.Fuel, being in the form of fine particles, mixes with air and forms a homogeneous working mixture throughout the entire volume of the combustion chamber, which will be more prepared for the start of the oxidation process. In this case, the energy of the air charge is spent only on overheating of the fuel vapor to a temperature at which the oxidation process begins.
Предварительный подогрев топлива в форсунке создает возможность одновременно увеличить общее теплосодержание топливовоздушной смеси в конце такта сжатия, повысить дисперсность топливных факелов и уменьшить период задержки самовоспламенения.Preheating the fuel in the nozzle makes it possible to simultaneously increase the total heat content of the air-fuel mixture at the end of the compression stroke, increase the dispersion of fuel flares and reduce the delay period of self-ignition.
Таким образом, изменяя энергообеспеченность воздушного заряда и активность топливных факелов в зависимости от температуры окружающего воздуха и теплового состояния двигателя можно влиять на пусковые качества дизельного двигателя и полноту сгорания топлива в период послепускового прогрева.Thus, by changing the energy supply of the air charge and the activity of fuel flares depending on the ambient temperature and the thermal state of the engine, it is possible to influence the starting qualities of the diesel engine and the completeness of fuel combustion during the post-start-up period.
Известен способ запуска двигателя с использованием свечей накаливания (Двигатели внутреннего сгорания. Низкотемпературный пуск дизелей. Обзор НИИИнформтяжмаш. 4 - 77-30. Москва. 1977, стр.34). В соответствии с рассматриваемым способом воздух, подаваемый в цилиндры двигателя при пуске, нагревают электрическими спиралями накаливания, которые питаются от аккумуляторных батарей.A known method of starting the engine using glow plugs (Internal combustion engines. Low-temperature start-up of diesel engines. Overview of the Research Institute of Informatyazhmash. 4 - 77-30. Moscow. 1977, p. 34). In accordance with the method under consideration, the air supplied to the engine cylinders at start-up is heated with electric glow plugs that are powered by batteries.
Недостатком указанного способа является то, что спирали накаливания потребляют значительное количество энергии аккумуляторных батарей, при этом обеспечивается нагрев небольшого объема воздушного заряда, что не позволяет обеспечить надежный запуск двигателя. Кроме того, отсутствие подогрева топлива в период пуска и послепускового прогрева не позволяет обеспечить качественное смесеобразование при низких температурах окружающего воздуха.The disadvantage of this method is that the incandescent spirals consume a significant amount of battery energy, while heating a small amount of air charge is ensured, which does not allow for reliable engine starting. In addition, the lack of heating of the fuel during the start-up and post-launch heating does not allow for high-quality mixture formation at low ambient temperatures.
Известен также способ запуска двигателя внутреннего сгорания путем подогрева воздуха на впуске с помощью пламенного подогревателя (патент 2162160 RU, МПК F02N 17/00, опубл. 20.01.2001). Сущность изобретения заключается в том, что коленчатый вал двигателя прокручивают от постороннего источника энергии, впускной воздух нагревают в пламенном подогревателе и подают в цилиндры двигателя, а топливо начинают подавать с началом прокручивания коленчатого вала. Впускной воздух дополнительно подогревают электрическим подогревателем. Электрический подогреватель включают до начала прокручивания коленчатого вала и осуществляют прогрев воздуха во впускном тракте двигателя при неподвижном коленчатом вале. Период времени от включения электрического подогревателя до начала прокручивания коленчатого вала составляет 1-5 мин.There is also a known method of starting an internal combustion engine by heating the air at the inlet using a flame heater (patent 2162160 RU, IPC F02N 17/00, publ. 20.01.2001). The essence of the invention lies in the fact that the crankshaft of the engine is scrolled from an external source of energy, the intake air is heated in a flame heater and fed into the engine cylinders, and the fuel begins to be fed when the crankshaft starts to scroll. The intake air is additionally heated by an electric heater. The electric heater is turned on before the crankshaft starts scrolling and the air is heated in the engine intake tract with the crankshaft stationary. The time period from turning on the electric heater to the start of cranking the crankshaft is 1-5 minutes.
При прокручивании коленчатого вала холодное топливо с помощью форсунки впрыскивается в нагретый воздушный заряд, разогревается и испаряется, улучшая тем самым пусковые качества двигателя.When cranking the crankshaft, cold fuel is injected into the heated air charge using the nozzle, warmed up and evaporated, thereby improving the starting characteristics of the engine.
Как и в предыдущем случае, отсутствие контроля температуры рабочей смеси в конце такта сжатия, а также отсутствие подогрева топлива в период пуска и послепускового прогрева не позволяют оптимизировать процесс смесеобразования в зависимости от температуры окружающего воздуха и теплового состояния двигателя.As in the previous case, the lack of control of the temperature of the working mixture at the end of the compression stroke, as well as the lack of heating of the fuel during the start-up and after-start heating, do not allow optimizing the process of mixture formation depending on the ambient temperature and the thermal state of the engine.
Наиболее близким решением, принятым за прототип, является способ улучшения пусковых качеств дизельного двигателя путем подогрева топлива, подаваемого форсункой в камеру сгорания (А.С. SU №1268785, F02N 17/02, F02M 53/06). Перед запуском двигателя в условиях отрицательных температур окружающего воздуха включают электрический подогреватель, установленный на корпусе распылителя форсунки. Дизельное топливо, находящееся в топливном канале распылителя, нагревается до температуры 180…200°C. При прокручивании коленчатого вала от пускового устройства нагретое топливо впрыскивается в камеру сгорания, испаряется и воспламеняется, обеспечивая пуск двигателя. Данное устройство включается в работу перед пуском и выключается сразу после пуска двигателя.The closest solution adopted for the prototype is a way to improve the starting qualities of a diesel engine by heating the fuel supplied by the nozzle to the combustion chamber (AS SU No. 1268785, F02N 17/02, F02M 53/06). Before starting the engine in conditions of negative ambient temperatures, an electric heater is installed on the nozzle atomizer body. Diesel fuel located in the fuel channel of the atomizer is heated to a temperature of 180 ... 200 ° C. When cranking the crankshaft from the starting device, heated fuel is injected into the combustion chamber, evaporates and ignites, allowing the engine to start. This device turns on before starting and turns off immediately after starting the engine.
Недостатком указанного технического решения является то, что перед пуском подогревается лишь небольшой объем топлива, позволяющий улучшить пуск двигателя при низких температурах окружающего воздуха. В процессе послепускового прогрева подогрев топлива не осуществляется, что ведет к ухудшению экономичности, увеличению затрат времени на прогрев, и ухудшению экологических показателей.The disadvantage of this technical solution is that before starting only a small amount of fuel is heated, which allows to improve engine starting at low ambient temperatures. In the process of post-start heating, fuel is not heated, which leads to a decrease in efficiency, an increase in the time spent on heating, and a deterioration in environmental performance.
Технической задачей предлагаемого изобретения является значительное сокращение времени и затрат энергии на подготовку дизельного двигателя к пуску в широком диапазоне температур окружающего воздуха, снижение расхода топлива, износов цилиндро-поршневой группы и выбросов вредных веществ в атмосферу в период его послепускового прогрева.The technical task of the invention is to significantly reduce the time and cost of energy for preparing a diesel engine for start-up in a wide range of ambient temperatures, reducing fuel consumption, wear of the cylinder-piston group and emissions of harmful substances into the atmosphere during its post-launch heating.
Указанная задача в предлагаемом способе решается тем, что надежность пуска дизельного двигателя и последующая его работа в режиме послепускового прогрева обеспечивается путем поддержания соответствующего уровня энергетического потенциала рабочей смеси в камере сгорания. Для этого по измеренным значениям температуры окружающего воздуха и температуры охлаждающей жидкости определяют время работы нагревателя воздуха в предпусковой период, время работы нагревателя воздуха корректируют по температуре рабочей смеси в камере сгорания в конце такта сжатия; топливо в форсунке в предпусковой период подогревают до максимально возможной величины, а после пуска двигателя величину подогрева топлива снижают до оптимального значения, требуемый тепловой режим форсунки обеспечивают с помощью встроенного в форсунку термодатчика, нагревателя и блока управления и поддерживают на заданном уровне в течение всего послепускового периода с учетом теплового состояния двигателя и температуры окружающей среды.The specified problem in the proposed method is solved in that the reliability of starting the diesel engine and its subsequent operation in the post-start heating mode is ensured by maintaining an appropriate level of energy potential of the working mixture in the combustion chamber. To do this, from the measured values of the ambient temperature and the temperature of the coolant, the operating time of the air heater in the pre-start period is determined, the operating time of the air heater is corrected by the temperature of the working mixture in the combustion chamber at the end of the compression stroke; the fuel in the nozzle during the pre-start period is heated to the maximum possible value, and after the engine is started, the fuel heating value is reduced to the optimum value, the required thermal mode of the nozzle is ensured by the temperature sensor, heater and control unit integrated in the nozzle and maintained at a predetermined level throughout the entire post-start period taking into account the thermal state of the engine and the ambient temperature.
На фиг.1 и фиг.2 показан процесс впрыска соответственно холодного и подогретого дизельного топлива в камеру сгорания, на фиг.3 принципиальная схема устройства, с помощью которого можно реализовать предлагаемый способ.Figure 1 and figure 2 shows the process of injection, respectively, of cold and heated diesel fuel into the combustion chamber, figure 3 is a schematic diagram of a device with which you can implement the proposed method.
Условно работу устройства можно разбить на три режима: «предпусковая подготовка», «послепусковой прогрев» и «работа». Первый режим активирует оператор, а переход на последующие режимы происходит автоматически с помощью блока управления и сигналов с соответствующих датчиков.Conventionally, the operation of the device can be divided into three modes: “pre-start preparation”, “post-start heating” and “work”. The first mode is activated by the operator, and the transition to subsequent modes occurs automatically using the control unit and signals from the corresponding sensors.
Считаем, что двигатель «горячий», когда температура охлаждающей жидкости 80°C и более, «теплый» от 80°C до 40°C и «холодный» - менее 40°C.We believe that the engine is “hot” when the coolant temperature is 80 ° C or more, “warm” from 80 ° C to 40 ° C and “cold” - less than 40 ° C.
Перед пуском «холодного» двигателя включают режим «предпусковая подготовка». Блок управления опрашивает датчики и включает подогрев топлива в форсунке. Температура топлива в топливном канале форсунки перед пуском достигает 180-200°C (обеспечивается режим термофорсирования). По ряду исследований температура топлива выше 200-230°C может привести к зависанию иглы распылителя.Before starting the “cold” engine, the “pre-launch” mode is activated. The control unit interrogates the sensors and turns on fuel heating in the nozzle. The temperature of the fuel in the fuel channel of the nozzle before starting reaches 180-200 ° C (thermal boosting mode is provided). According to a number of studies, the temperature of the fuel above 200-230 ° C can lead to freezing of the sprayer needle.
Одновременно с подогревом топлива осуществляют подогрев воздуха на впуске. Количество электрической энергии, которую необходимо затратить на нагрев воздуха для обеспечения надежного пуска в заданном диапазоне температур, зависит от температуры окружающего воздуха и температуры охлаждающей жидкости в двигателе. Поскольку напряжение бортовой сети известно, величина тока определяется конструктивными особенностями нагревательного элемента, местом установки, объемом камеры сгорания и для конкретной марки двигателя является величиной постоянной, то необходимое количество электрической энергии для предпусковой подготовки будет определяться в основном временем работы нагревателя. Следовательно, продолжительность работы нагревателя воздуха в предпусковой период зависит от температуры окружающего воздуха и температуры охлаждающей жидкости в двигателе и отсчитывается блоком управления по заложенному в него алгоритму. По истечению заданного времени блоком управления на реле стартера подается управляющий сигнал. Включается стартер и начинает вращаться коленчатый вал двигателя с пусковой частотой.Simultaneously with the heating of the fuel, the intake air is heated. The amount of electric energy that needs to be spent on heating the air to ensure reliable start-up in a given temperature range depends on the ambient temperature and the temperature of the coolant in the engine. Since the voltage of the on-board network is known, the current value is determined by the design features of the heating element, the installation location, the volume of the combustion chamber and for a specific engine brand is constant, the required amount of electric energy for pre-start preparation will be determined mainly by the operation time of the heater. Therefore, the duration of the air heater during the pre-start period depends on the ambient temperature and the temperature of the coolant in the engine and is counted by the control unit according to the algorithm laid down in it. After the set time has passed, the control signal is supplied to the starter relay by the control unit. The starter turns on and the crankshaft of the engine starts to rotate with a starting frequency.
С целью экономии электрической энергии и исключения потерь теплоты в окружающую среду поверхность впускного коллектора покрывают теплоизоляционным материалом.In order to save electrical energy and eliminate heat loss to the environment, the surface of the intake manifold is coated with a heat-insulating material.
Датчик температуры рабочей смеси постоянно отслеживает ее текущую температуру. Если максимальная температура рабочей смеси в камере сгорания в конце такта сжатия меньше порогового значения, то интенсивность нагрева воздуха увеличивают.The temperature sensor of the working mixture constantly monitors its current temperature. If the maximum temperature of the working mixture in the combustion chamber at the end of the compression stroke is less than the threshold value, then the intensity of air heating is increased.
Пороговое значение температуры смеси в камере сгорания, при которой обеспечивается надежный пуск, определяют экспериментальным путем для каждой марки двигателя отдельно и заносят в память блока управления.The threshold value of the temperature of the mixture in the combustion chamber, at which a reliable start is ensured, is determined experimentally for each engine brand separately and recorded in the memory of the control unit.
Пуск двигателя считают состоявшимся, если частота вращения коленчатого вала двигателя превышает пусковую частоту и с угловым ускорением возрастает до установившегося значения. Систему пуска автоматически отключают блоком управления на участке разгона при заданном угловом ускорении коленчатого вала. Если пуск двигателя состоялся, то двигатель автоматически переходит на режим послепускового прогрева.The engine start-up is considered completed if the engine speed exceeds the starting frequency and increases to an established value with angular acceleration. The start-up system is automatically turned off by the control unit in the acceleration section for a given angular acceleration of the crankshaft. If the engine starts, the engine automatically switches to the post-start heating mode.
В режиме послепускового прогрева отключают подогреватель воздуха и снижают интенсивность подогрева топлива в форсунке до рабочего значения. По данным авторов и других источников температура топлива (рабочая температура) в форсунке двигателя, работающего на номинальной нагрузке и оптимальном тепловом режиме, находится в пределах 95-110°CIn post-start heating mode, the air heater is turned off and the intensity of fuel heating in the nozzle is reduced to the operating value. According to the authors and other sources, the temperature of the fuel (operating temperature) in the nozzle of the engine operating at rated load and optimal thermal conditions is in the range 95-110 ° C
В период послепускового прогрева повышается температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя от температуры окружающей среды до оптимального значения, что вызывает соответствующее повышение температуры топлива в топливном канале форсунки. Температура топлива в форсунке контролируется датчиком. Если температура топлива становится выше указанных пределов, то интенсивность подогрева топлива снижают. При достижении температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя 80°C и более подогреватель топлива отключается. Двигатель переходит в режим «работа».During the post-start-up period, the temperature of the coolant in the engine cooling system rises from the ambient temperature to the optimum value, which causes a corresponding increase in the temperature of the fuel in the fuel channel of the nozzle. The fuel temperature in the nozzle is controlled by a sensor. If the fuel temperature rises above the specified limits, then the intensity of fuel heating is reduced. When the coolant temperature in the engine cooling system reaches 80 ° C or more, the fuel heater is switched off. The engine goes into "work" mode.
При остановке двигателя (частота вращения равна нулю) нагреватели воздуха и топлива независимо от температуры окружающей среды, температуры топлива, температуры охлаждающей жидкости отключают.When the engine is stopped (rotation speed is zero), the air and fuel heaters, regardless of the ambient temperature, fuel temperature, coolant temperature, are turned off.
Повторный пуск возможен без автоматической активации режима «предпусковая подготовка», если двигатель «горячий» или «теплый» и с помощью активации, если двигатель «холодный».Restarting is possible without automatic activation of the “pre-start” mode if the engine is “hot” or “warm” and with activation if the engine is “cold”.
Устройство для осуществления предлагаемого способа работы дизельного двигателя в пусковой и послепусковой период включает в себя: камеру сгорания 1 дизельного двигателя 2, подогреватель воздуха во впускном коллекторе 3, блок управления 4, датчик температуры окружающего воздуха 5, датчик температуры топлива в топливном канале форсунки 6, датчик температуры рабочей смеси в камере сгорания 7, датчик температуры охлаждающей жидкости в двигателе 8, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя 9, подогреватель топлива в форсунке 10, реле электростартера 11. Датчики температуры окружающего воздуха 5, температуры топлива в топливном канале форсунки (распылителя) 6, температуры рабочей смеси в топливном канале 7 и температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя 8 могут быть резистивными, полупроводниковыми или генераторными (термопара). Особые требования предъявляются к датчикам температуры топлива в форсунке и температуры рабочей смеси в камере сгорания. Датчики температуры топлива в форсунке и рабочей смеси в камере сгорания должны быть компактными (малогабаритными), надежными и малоинерционными.A device for implementing the proposed method of operation of a diesel engine in the start-up and after-start period includes: a combustion chamber 1 of a diesel engine 2, an air heater in the intake manifold 3, a control unit 4, an ambient temperature sensor 5, a fuel temperature sensor in the fuel channel of the nozzle 6, the temperature sensor of the working mixture in the combustion chamber 7, the temperature sensor of the coolant in the engine 8, the engine speed sensor 9, the fuel heater in the nozzle 10, the relay ktrostartera 11. The ambient temperature sensor 5, the fuel temperature in the fuel nozzle channel (atomizer) 6, the working temperature of the mixture in the fuel passage 7 and the coolant temperature of the engine cooling system 8 may be resistive, semiconductive or generator (thermocouple). Particular requirements are placed on the temperature sensors of the fuel in the nozzle and the temperature of the working mixture in the combustion chamber. The fuel temperature sensors in the nozzle and the working mixture in the combustion chamber must be compact (small-sized), reliable and low inertia.
Подогреватель воздуха может быть открытого типа (в виде спирали) или закрытого (ТЭН). Подогреватель также может быть выполнен в виде пленки, которую наносят на внутреннюю поверхность всасывающего коллектора и теплоизолируют от его корпуса.The air heater can be open type (in the form of a spiral) or closed (TEN). The heater can also be made in the form of a film, which is applied to the inner surface of the suction collector and insulated from its body.
Датчик температуры рабочей смеси размещается непосредственно в камере сгорания (огневая поверхность головки цилиндра или вихревая камера).The temperature sensor of the working mixture is located directly in the combustion chamber (firing surface of the cylinder head or vortex chamber).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
По величине сигнала с датчика 8 определяется тепловое состояние двигателя. Если двигатель «холодный», то блок управления 4 подает напряжение на нагреватель топлива в форсунке 10 и на нагреватель воздуха 3. Нагреватель воздуха может устанавливаться как во впускном коллекторе, так и непосредственно в камере сгорания 1 двигателя 2 или одновременно и в коллекторе и в камере сгорания.The magnitude of the signal from the sensor 8 determines the thermal state of the engine. If the engine is “cold”, then the control unit 4 supplies voltage to the fuel heater in the nozzle 10 and to the air heater 3. The air heater can be installed both in the intake manifold and directly in the combustion chamber 1 of engine 2 or simultaneously in the collector and in the chamber combustion.
В период «предпусковой подготовки» топливо в форсунке нагревается до 180-200°C и поддерживается на данном уровне до завершения пуска двигателя. Нагревательный элемент желательно расположить непосредственно в корпусе распылителя или топливном канале форсунки. Он может быть выполнен, например, в виде трубчатого элемента, который теплоизолирован от корпуса распылителя или форсунки с целью исключения потерь теплоты, или иметь какую либо другую конструкцию.During the “pre-launch” period, the fuel in the nozzle is heated to 180-200 ° C and maintained at this level until the engine is started. It is desirable to position the heating element directly in the atomizer body or the fuel channel of the nozzle. It can be made, for example, in the form of a tubular element that is thermally insulated from the atomizer body or nozzle in order to eliminate heat loss, or have some other design.
Сигналы с датчика температуры окружающего воздуха 5 и датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя 8 поступают в блок управления 4 и обрабатываются. Блоком управления 4 подается питание на нагревательный элемент воздуха 3 и запускается таймер, который по истечении определенного времени подает управляющий сигнал на реле стартера 11. Двигатель запускается. По измеренному значению ускорения коленчатого вала стартер отключается. Двигатель переходит в режим послепускового прогрева. По величине сигнала с датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя 9 блок управления 4 отключает нагреватель воздуха 3 и снижает температуру нагрева топлива в форсунке до нормальных значений (95-110°C). Частота вращения коленчатого вала должна быть больше или равна частоте холостого хода.The signals from the ambient temperature sensor 5 and the engine coolant temperature sensor 8 are received in the control unit 4 and are processed. The control unit 4 supplies power to the air heating element 3 and starts a timer, which after a certain time passes a control signal to the starter relay 11. The engine starts. According to the measured value of the acceleration of the crankshaft, the starter is switched off. The engine goes into post-start heating mode. By the magnitude of the signal from the engine speed sensor 9, the control unit 4 turns off the air heater 3 and reduces the temperature of the fuel in the nozzle to normal values (95-110 ° C). The crankshaft speed must be greater than or equal to the idle speed.
В период послепускового прогрева температура топлива в форсунке поддерживается на оптимальном уровне (95-110°C) с помощь датчика температуры топлива 6, блока управления 4 и подогревателя топлива 10.During the start-up period, the fuel temperature in the nozzle is maintained at an optimal level (95-110 ° C) with the help of the fuel temperature sensor 6, control unit 4 and fuel heater 10.
При «горячем» или «теплом» пуске включается только подогреватель топлива, который подогревает топливо в форсунке до оптимального уровня (95-110°C) и поддерживает эту температуру в послепусковой период прогрева.During a “hot” or “warm” start-up, only the fuel heater is turned on, which heats the fuel in the nozzle to the optimum level (95-110 ° C) and maintains this temperature in the after-start period of heating.
При достижении температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя 80°C и более все нагреватели отключаются, и двигатель переходит в режим «работа».When the coolant temperature in the engine cooling system reaches 80 ° C or more, all heaters are turned off, and the engine enters the "work" mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013126878/06A RU2538365C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Diesel engine operation at starting and post-starting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013126878/06A RU2538365C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Diesel engine operation at starting and post-starting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013126878A RU2013126878A (en) | 2014-12-20 |
| RU2538365C1 true RU2538365C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53278183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013126878/06A RU2538365C1 (en) | 2013-06-11 | 2013-06-11 | Diesel engine operation at starting and post-starting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2538365C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629587C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-08-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for pre-launch preparing moving objects in low temperature conditions |
| RU185953U1 (en) * | 2018-04-13 | 2018-12-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | AUTOMATIC HEATING AND MAINTENANCE SYSTEM FOR MULTI-AXLE SPECIAL WHEEL CHASSIS PRE-START TEMPERATURE MODE |
| RU192116U1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-09-04 | Андрей Александрович Козлов | INDUCTION DIESEL INLET AIR HEATER TYPE B-2 |
| RU2700803C2 (en) * | 2017-08-25 | 2019-09-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНСПОРТНАЯ КОМПАНИЯ ИНТРАНСЛАЙН" | System for additional preparation of engine start (embodiments) and method of heating engine oil and diesel fuel (embodiments) |
| RU2804794C1 (en) * | 2023-03-17 | 2023-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method for operation of a diesel engine during the launching and post-launching periods |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU86643A1 (en) * | 1940-10-01 | 1949-11-30 | В.П. Степанов | Method for improving mixture formation in internal combustion engines |
| US4620516A (en) * | 1982-08-14 | 1986-11-04 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines, in particular self-igniting internal combustion engines |
| JP2000027649A (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Premixing forced ignition type diesel engine |
| RU59741U1 (en) * | 2006-07-20 | 2006-12-27 | Игорь Викторович Федоров | FUEL SYSTEM OF THE DIESEL ENGINE |
| JP2009036086A (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Direct injection engine and method for controlling the same |
-
2013
- 2013-06-11 RU RU2013126878/06A patent/RU2538365C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU86643A1 (en) * | 1940-10-01 | 1949-11-30 | В.П. Степанов | Method for improving mixture formation in internal combustion engines |
| US4620516A (en) * | 1982-08-14 | 1986-11-04 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines, in particular self-igniting internal combustion engines |
| JP2000027649A (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Premixing forced ignition type diesel engine |
| RU59741U1 (en) * | 2006-07-20 | 2006-12-27 | Игорь Викторович Федоров | FUEL SYSTEM OF THE DIESEL ENGINE |
| JP2009036086A (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Direct injection engine and method for controlling the same |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629587C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-08-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for pre-launch preparing moving objects in low temperature conditions |
| RU2700803C2 (en) * | 2017-08-25 | 2019-09-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНСПОРТНАЯ КОМПАНИЯ ИНТРАНСЛАЙН" | System for additional preparation of engine start (embodiments) and method of heating engine oil and diesel fuel (embodiments) |
| RU185953U1 (en) * | 2018-04-13 | 2018-12-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | AUTOMATIC HEATING AND MAINTENANCE SYSTEM FOR MULTI-AXLE SPECIAL WHEEL CHASSIS PRE-START TEMPERATURE MODE |
| RU192116U1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-09-04 | Андрей Александрович Козлов | INDUCTION DIESEL INLET AIR HEATER TYPE B-2 |
| RU2804794C1 (en) * | 2023-03-17 | 2023-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Method for operation of a diesel engine during the launching and post-launching periods |
| RU2819005C1 (en) * | 2023-05-22 | 2024-05-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Device for fuel heating in a sprayer of a hydromechanical nozzle of a diesel engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013126878A (en) | 2014-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2656173C2 (en) | Method for the engine (options) and the engine system | |
| US10975789B2 (en) | Systems and methods for expediting engine warming | |
| KR102261770B1 (en) | Internally cooled high compression lean-burning internal combustion engine | |
| RU2622344C2 (en) | Method for starting the engine (variants) and engine starting system attached to the transmission | |
| RU152590U1 (en) | ENGINE SYSTEM | |
| RU2609024C2 (en) | Engine operation method (versions) and engine control system | |
| RU152742U1 (en) | ENGINE SYSTEM | |
| RU2620466C2 (en) | Engine starting process (versions) and system | |
| US20050066939A1 (en) | Fuel supply system and fuel supply method for in-cylinder direct fuel injection engine | |
| CN106481462B (en) | A kind of methanol engine cold start system | |
| RU2538365C1 (en) | Diesel engine operation at starting and post-starting | |
| JP2006528299A (en) | Control method of electric preheating device for cold start of internal combustion engine | |
| JP2004245226A (en) | Method of controlling internal combustion engine for direct start | |
| JP2009002314A (en) | Start control system of internal combustion engine | |
| US11391229B2 (en) | System and method for starting an engine | |
| US20160153332A1 (en) | Method for cold-start pre-warming of a pressure-charged internal combustion engine and/or of an exhaust gas aftertreatment device | |
| US20130275025A1 (en) | System and method for controlling a heated fuel injector in an internal combustion engine | |
| RU152589U1 (en) | ENGINE SYSTEM | |
| CN109268160A (en) | A kind of lift range variable in-cylinder direct fuel-injection engine cold start controlling method | |
| RU2635174C2 (en) | Method and system for operation of compression-ignition diesel engine | |
| JP2011132920A (en) | Control device of internal combustion engine | |
| CN105909405B (en) | The control device of multi-cylinder internal-combustion engine | |
| CN112664366B (en) | Oil rail heating system and method and vehicle | |
| CN203463217U (en) | Cold-starting system of gasoline-premixed and diesel-ignited engine | |
| JP4469761B2 (en) | Engine starting method and engine starting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150612 |