RU2672012C2 - Reciprocating internal combustion engine and method for operating a reciprocating internal combustion engine - Google Patents
Reciprocating internal combustion engine and method for operating a reciprocating internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672012C2 RU2672012C2 RU2014137886A RU2014137886A RU2672012C2 RU 2672012 C2 RU2672012 C2 RU 2672012C2 RU 2014137886 A RU2014137886 A RU 2014137886A RU 2014137886 A RU2014137886 A RU 2014137886A RU 2672012 C2 RU2672012 C2 RU 2672012C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- internal combustion
- air
- pneumatic
- combustion engine
- valve
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 19
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004071 soot Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B21/00—Engines characterised by air-storage chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/06—After-charging, i.e. supplementary charging after scavenging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
- F02D17/02—Cutting-out
- F02D17/023—Cutting-out the inactive cylinders acting as compressor other than for pumping air into the exhaust system
- F02D17/026—Cutting-out the inactive cylinders acting as compressor other than for pumping air into the exhaust system delivering compressed fluid, e.g. air, reformed gas, to the active cylinders other than during starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к поршневому двигателю внутреннего сгорания и к способу функционирования поршневого двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine and to a method for operating a reciprocating internal combustion engine.
Дизельные двигатели для автомобилей, в частности, автомобилей промышленного назначения, согласно уровню техники оснащены газотурбинным наддувом (ATL). Достижимый с помощью этого повышенный избыток воздуха обуславливает сниженные выбросы оксида азота и частиц. Проблематичные рабочие диапазоны представляют собой, однако, процессы ускорения из холостого хода или низкой неполной нагрузки, так как здесь к моменту времени ускорения еще не имеется достаточного давления наддува, чтобы постоянно поддерживать высокий избыток воздуха. Следствием этого являются повышенные выбросы оксида азота и частиц (выбросы сажи) в процессах ускорения.Diesel engines for automobiles, in particular industrial vehicles, are equipped with gas turbine supercharging (ATL) according to the prior art. Achieved with this increased excess air leads to reduced emissions of nitric oxide and particles. The problematic operating ranges are, however, acceleration processes from idle or low part load, since by the time of acceleration there is still not enough boost pressure to constantly maintain a high excess of air. The consequence of this is increased emissions of nitric oxide and particles (soot emissions) in acceleration processes.
Из практики известно, что для минимизации этого недостатка предусматривается дополнительный наддув воздуха, при котором во время ускорения воздух из пневматической тормозной системы автомобиля направляется в распределительную трубу наддувочного воздуха. Обратный удар подаваемого воздуха к впускной установке предотвращается клапанами. Подобные клапаны предотвращают то, что выработанный газотурбинным наддувом воздух наддува может достичь двигателя. Поэтому недостатком при этом подходе является то, что весь необходимый воздух, вплоть до нарастания достаточного давления наддува, должен отбираться из пневматической тормозной системы. It is known from practice that to minimize this drawback, additional pressurization of the air is provided, during which the air from the pneumatic brake system of the car is directed to the charge air distribution pipe during acceleration. A return blow to the intake air is prevented by valves. Such valves prevent the boost air generated by gas turbine supercharging from reaching the engine. Therefore, the drawback with this approach is that all the necessary air, up to the increase in sufficient boost pressure, must be taken from the pneumatic brake system.
В патенте DE 10129976 В4 описан способ, который для дополнительного наддува воздуха применяет необходимые для пуска, выполненные как тарельчатые клапаны, пусковые клапаны двигателя большой мощности. DE 101 29 976 B4 describes a method which, for additional pressurization of air, uses the starting valves, made as poppet valves, starting valves of a high-power engine.
Задачей изобретения является предоставить усовершенствованный поршневой двигатель внутреннего сгорания, с помощью которого можно преодолеть недостатки обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Задачей изобретения является, в частности, предоставить поршневой двигатель внутреннего сгорания, который пригоден для использования с газотурбинным наддувом для минимизации выбросов вредных веществ и/или который обеспечивает возможность более эффективного функционирования поршневого двигателя внутреннего сгорания. Другой задачей изобретения является предоставить усовершенствованный способ для функционирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, который избегает недостатков обычных способов функционирования. The objective of the invention is to provide an improved reciprocating internal combustion engine, with which you can overcome the disadvantages of conventional reciprocating internal combustion engines. The objective of the invention is, in particular, to provide a reciprocating internal combustion engine, which is suitable for use with gas turbine supercharging to minimize emissions of harmful substances and / or which allows more efficient functioning of the reciprocating internal combustion engine. Another object of the invention is to provide an improved method for the operation of a reciprocating internal combustion engine that avoids the disadvantages of conventional operating methods.
Эти задачи решаются посредством поршневого двигателя внутреннего сгорания и способа функционирования поршневого двигателя внутреннего сгорания с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения и применения изобретения являются предметом независимых пунктов и в последующем описании будут пояснены более подробно со ссылками на чертежи. These problems are solved by means of a reciprocating internal combustion engine and a method of operating a reciprocating internal combustion engine with features of the independent claims. Preferred embodiments and uses of the invention are the subject of independent claims and will be explained in more detail below with reference to the drawings.
Согласно обобщенным аспектам изобретения, указанные задачи решаются посредством поршневого двигателя внутреннего сгорания, при котором дополнительно к клапанам впуска воздуха или выпуска воздуха, расположенным на впуске воздуха и выпуске воздуха головки цилиндра, через которые осуществляется смена наддува в такте выхлопа и такте всасывания, расположен электромагнитный клапан для ввода воздуха в камеру сгорания и/или вывода воздуха из камеры сгорания.According to the generalized aspects of the invention, these problems are solved by means of a piston internal combustion engine, in which an electromagnetic valve is located in addition to the air inlet or air outlet valves located on the air inlet and the air outlet of the cylinder head, through which the charge is changed in the exhaust stroke and suction stroke for introducing air into the combustion chamber and / or air outlet from the combustion chamber.
Электромагнитный клапан, который далее упоминается как электромагнитно приводимый в действие инжектор, является, например, электрически управляемым магнитным клапаном. Электромагнитный клапан предпочтительно размещен на конце трубопровода сжатого воздуха (пневмомагистрали), который соединяет цилиндр, на котором размещен электромагнитный клапан, с пневмоаккумулятором тактеской системы. Таким образом, электромагнитный клапан связывает в открытом положении камеру сгорания цилиндра и пневмоаккумулятор через пневмомагистраль. Таким образом, посредством электромагнитного клапана осуществляется дополнительная подача воздуха в камеру сгорания не через обычный трубопровод подачи воздуха наддува, а через отдельную пневмомагистраль. Клапаны впуска и клапаны выпуска на головке цилиндра могут быть выполнены как тарельчатые клапаны. Пневмоаккумулятор может, например, быть выполнен так, чтобы питать пневматический тормоз автомобиля.An electromagnetic valve, which is hereinafter referred to as an electromagnetically actuated injector, is, for example, an electrically controlled magnetic valve. The solenoid valve is preferably located at the end of the compressed air pipe (pneumatic line), which connects the cylinder on which the solenoid valve is located, with the pneumatic accumulator of the tactical system. Thus, the solenoid valve in the open position connects the combustion chamber of the cylinder and the pneumatic accumulator through the pneumatic line. Thus, by means of an electromagnetic valve, additional air is supplied to the combustion chamber not through a conventional pressurization air supply pipe, but through a separate pneumatic line. Intake valves and exhaust valves on the cylinder head can be implemented as poppet valves. The pneumatic accumulator may, for example, be designed to supply a pneumatic brake to a vehicle.
Предпочтительным образом, на каждой головке цилиндра набора цилиндров размещен подобный электромагнитный клапан. Электромагнитный клапан для подачи воздуха в камеру сгорания и/или для вывода воздуха из камеры сгорания может быть регулируемым. Посредством точного и быстро переключаемого электромагнитного клапана можно, таким образом, регулировать количество воздуха в камере сгорания и при закрытых клапанах впуска и выпуска, например, на такте сжатия. Preferably, a similar solenoid valve is placed on each cylinder head of the cylinder set. An electromagnetic valve for supplying air to the combustion chamber and / or for discharging air from the combustion chamber may be adjustable. By means of an accurate and quickly switched solenoid valve, it is thus possible to control the amount of air in the combustion chamber and with the intake and exhaust valves closed, for example, at a compression stroke.
Для дополнительного наддува воздуха, электромагнитный клапан предпочтительно управляется блоком управления таким образом, что в области запирания клапана впуска электромагнитный клапан переводится в положение открытия, чтобы ввести дополнительный воздух в камеру сгорания через электромагнитный клапан. Электромагнитный клапан снова переводится в закрытое положение, когда или непосредственно перед тем, как давление в цилиндре, повышенное за счет компрессии в такте сжатия, превышает давление воздуха в пневматической системе. Вышеупомянутый диапазон закрытия клапана впуска должен также включать в себя моменты времени непосредственно перед и непосредственно после закрытия клапана впуска.For additional pressurization of the air, the solenoid valve is preferably controlled by the control unit in such a way that in the locking region of the intake valve, the solenoid valve is moved to the opening position to introduce additional air into the combustion chamber through the solenoid valve. The solenoid valve is again moved to the closed position when, or just before the pressure in the cylinder, increased due to compression in the compression stroke, exceeds the air pressure in the pneumatic system. The above range of closing the intake valve should also include times immediately before and immediately after closing the intake valve.
Так как через электромагнитный клапан дополнительный воздух должен непосредственно вводиться в камеру сгорания, предпочтительным образом, после закрытия клапана впуска, отпадает необходимость в обратных клапанах. Заполнение цилиндра воздухом, в том числе при поддержке турбокомпрессора, работающего на отработавших газах, может осуществляться обычным образом, так что дополнительный наддув через электромагнитный клапан может подключаться только при необходимости. Тем самым может поддерживаться постоянный высокий избыток воздуха, чтобы снизить выбросы оксида азота и частиц.Since additional air must be directly introduced into the combustion chamber through the solenoid valve, it is preferred that, after closing the intake valve, there is no need for check valves. Filling the cylinder with air, including with the support of an exhaust gas turbocharger, can be carried out in the usual way, so that additional boost through the solenoid valve can only be connected if necessary. In this way, a constant high excess of air can be maintained in order to reduce emissions of nitric oxide and particles.
Предпочтительным образом электромагнитный клапан выполнен таким образом, что эффективное сечение электромагнитного клапана, то есть эффективное сечение для наддува воздуха лежит в диапазоне от 5 до 20 мм2, более предпочтительно, в диапазоне от 10 до 15 мм2. Для объема цилиндра от 1,5 до 2 л эффективное сечение от 10 до 15 мм2 является особенно предпочтительным. Таким образом, предпочтительное эффективное сечение электромагнитного клапана больше, чем в случае обычных электромагнитных клапанов, и сокращает требуемую длительность времени для наддува воздуха и отбора воздуха. Это является предпочтительным, так как за счет высоких коэффициентов сжатия в дизельных двигателях в такте сжатия достигаются конечные давления сжатия 50 бар, так что повышенное за счет компрессии давление в цилиндре в короткое время превышает давление в пневматической системе резервуара высокого давления (пневмоаккумулятор). Предоставленное в распоряжение временное окно для наддува воздуха является, таким образом, малым.Preferably, the solenoid valve is configured such that the effective section of the solenoid valve, that is, the effective section for boosting the air, lies in the range of 5 to 20 mm 2 , more preferably in the range of 10 to 15 mm 2 . For a cylinder volume of 1.5 to 2 L, an effective cross section of 10 to 15 mm 2 is particularly preferred. Thus, the preferred effective cross-section of the solenoid valve is larger than with conventional solenoid valves, and reduces the required length of time for pressurization and air extraction. This is preferable since, due to the high compression ratios in diesel engines, final compression pressures of 50 bar are achieved in the compression stroke, so that the pressure increased due to compression in the cylinder in a short time exceeds the pressure in the pneumatic system of the high pressure tank (pneumatic accumulator). The time window provided for boosting the air is thus small.
Электромагнитный клапан посредством управляющего блока может управляться для открытия и закрытия. Управляющий блок может быть выполнен таким образом, что управляющие параметры клапана, в особенности, касательно решения о том, осуществляется ли приведение в действие электромагнитного клапана в текущем рабочем состоянии, касательно начала отпирания электромагнитного клапана и/или окончания отпирания электромагнитного клапана, определяются в зависимости от положения поршня, требования нагрузки, числа оборотов двигателя и/или давления наддува в цилиндре. Кроме того, в рамках изобретения существует возможность того, что блок управления выполнен так, чтобы параметры управления электромагнитного клапана определять в зависимости от давления и/или температуры в пневматической системе, содержащей пневмоаккумулятор.The solenoid valve through the control unit can be controlled to open and close. The control unit may be designed in such a way that the control parameters of the valve, in particular regarding the decision on whether the actuation of the electromagnetic valve is carried out in the current operating state, regarding the start of unlocking of the electromagnetic valve and / or the end of unlocking of the electromagnetic valve, are determined depending on piston position, load requirements, engine speed and / or boost pressure in the cylinder. In addition, within the framework of the invention, it is possible that the control unit is configured so that the control parameters of the electromagnetic valve are determined depending on the pressure and / or temperature in the pneumatic system containing the pneumatic accumulator.
Согласно предпочтительной форме выполнения, электронный контроллер двигателя применяется как блок управления для электромагнитного клапана. В предпочтительном варианте этой формы выполнения поршневой двигатель внутреннего сгорания выполнен с инжектором общей топливной магистрали. В качестве блока управления для электромагнитного клапана может тогда предпочтительным образом применяться блок управления инжектора общей топливной магистрали, так что, например, в случае дизельного двигателя тот же самый электронный контроллер двигателя применяется для управления дизельными инжекторами 11 и для управления соответствующими воздушными инжекторами 4, приводимым в действие электромагнитным способом.According to a preferred embodiment, the electronic motor controller is used as a control unit for the solenoid valve. In a preferred embodiment of this embodiment, the reciprocating internal combustion engine is configured with an injector for a common fuel line. As a control unit for the solenoid valve, the common rail injector control unit can then be advantageously used, so that, for example, in the case of a diesel engine, the same electronic engine controller is used to control the
Поршневой двигатель внутреннего сгорания предпочтительным образом представляет собой двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением (дизельный двигатель). Поршневой двигатель внутреннего сгорания с электромагнитным клапаном может быть выполнен, кроме того, как двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси (бензиновый двигатель), что поясняется далее более подробно. A piston internal combustion engine is preferably a self-ignition internal combustion engine (diesel engine). A piston internal combustion engine with an electromagnetic valve can be made, in addition, as an internal combustion engine with forced ignition of the working mixture (gasoline engine), which is explained below in more detail.
Другой аспект изобретения относится к автомобилю, в особенности, к автомобилю промышленного назначения с поршневым двигателем внутреннего сгорания, согласно вышеописанному аспекту. Another aspect of the invention relates to an automobile, in particular to an industrial automobile with a reciprocating internal combustion engine, according to the above aspect.
Особенно предпочтительным является применение изобретения в автомобилях промышленного назначения. При этом электромагнитный клапан может пневматически связывать камеру сгорания с пневматической системой тормозов, как уже упоминалось выше.Particularly preferred is the use of the invention in industrial vehicles. In this case, the electromagnetic valve can pneumatically connect the combustion chamber to the pneumatic brake system, as mentioned above.
Согласно особенно предпочтительной форме выполнения, автомобиль промышленного назначения включает в себя первую пневматическую систему с первым пневмоаккумулятором, например, для снабжения тормозов сжатым воздухом, и вторую пневматическую систему со вторым пневмоаккумулятором, причем второй пневмоаккумулятор при функционировании автомобиля приводится в действие с более высоким давлением, чем первый пневмоаккумулятор. Второй пневмоаккумулятор может пневматически связываться с камерой сгорания через электромагнитный клапан и, кроме того, выполнен с возможностью заполнения первого пневмоаккумулятора сжатым воздухом. According to a particularly preferred embodiment, an industrial vehicle includes a first pneumatic system with a first pneumatic accumulator, for example, for supplying the brakes with compressed air, and a second pneumatic system with a second pneumatic accumulator, the second pneumatic accumulator being driven at a higher pressure than the pneumatic accumulator than first pneumatic accumulator. The second pneumatic accumulator can pneumatically communicate with the combustion chamber through an electromagnetic valve and, in addition, is configured to fill the first pneumatic accumulator with compressed air.
В этом варианте выполнения, таким образом, используются более высокие коэффициенты сжатия в такте сжатия, чтобы второй пневмоаккумулятор заполнять через отбор сжатого воздуха из камеры сгорания путем открытия электромагнитного клапана. Это имеет преимущество, состоящее в том, что пневматическая система для тормозов может быть выполнена меньшей и при том же объеме в целом может накапливать большую массу сжатого воздуха. Кроме того, электромагнитные клапаны могут проектироваться с меньшими эффективными сечениями. In this embodiment, therefore, higher compression ratios are used in the compression stroke so that the second pneumatic accumulator is filled through the selection of compressed air from the combustion chamber by opening the electromagnetic valve. This has the advantage that the pneumatic brake system can be made smaller and, with the same volume as a whole, can accumulate a large mass of compressed air. In addition, solenoid valves can be designed with smaller effective cross sections.
Согласно обобщенным аспектам изобретения, предоставлен способ для функционирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, причем сжатый воздух из пневмоаккумулятора вводится в камеру сгорания, дополнительно к воздуху наддува, который вводится через по меньшей мере один клапан впуска в камеру сгорания. Кроме того, сжатый воздух может через электромагнитный клапан отбираться из камеры сгорания и вновь подаваться в пневмоаккумулятор. Как уже упоминалось выше, дополнительный наддув сжатого воздуха через электромагнитный клапан начинается в области закрывания по меньшей мере одного клапана впуска и заканчивается самое позднее тогда, когда давление газа в цилиндре достигает давления воздуха в пневмоаккумуляторе.According to generalized aspects of the invention, there is provided a method for operating a reciprocating internal combustion engine, wherein compressed air from the pneumatic accumulator is introduced into the combustion chamber, in addition to boost air, which is introduced through at least one inlet valve into the combustion chamber. In addition, compressed air can be taken out of the combustion chamber through an electromagnetic valve and again supplied to the pneumatic accumulator. As mentioned above, additional pressurization of compressed air through the solenoid valve begins in the area of closing of at least one intake valve and ends at the latest when the gas pressure in the cylinder reaches the air pressure in the pneumatic accumulator.
Предоставление электромагнитным образом приводимого в действие инжектора, который по сравнению с тарельчатыми клапанами может управляться более точно и приводиться в действие быстрее, чтобы в короткие интервалы времени вводить воздух в камеру сгорания и/или выводить воздух из камеры сгорания, обеспечивает возможность дополнительных предпочтительных режимов работы поршневого двигателя внутреннего сгорания путем соответствующего управления для открытия и закрытия клапана.The provision of an electromagnetically actuated injector, which can be controlled more precisely and actuated faster than poppet valves so that air can be introduced into the combustion chamber and / or air from the combustion chamber at short intervals allows additional preferred piston operating modes internal combustion engine by appropriate controls to open and close the valve.
Согласно предпочтительному примеру выполнения, способ включает в себя этап, на котором в рабочих состояниях, в которых не требуется полный крутящий момент двигателя, для по меньшей мере одного цилиндра с отключенным впрыском топлива, электромагнитный клапан в диапазоне верхней мертвой точки, предпочтительно непосредственно перед достижением верхней мертвой точки, открывается и во время рабочего хода поршня вниз вновь закрывается, чтобы отобрать сжатый воздух из камеры сгорания и подать в пневмоаккумулятор.According to a preferred embodiment, the method includes a stage in which, in operating conditions in which the full engine torque is not required for at least one cylinder with the fuel injection turned off, the solenoid valve is in the range of top dead center, preferably immediately before reaching the top dead center, opens and during the stroke of the piston down again closes to take compressed air from the combustion chamber and feed into the pneumatic accumulator.
Соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания может, таким образом, в рабочих состояниях, при которых не требуется полная мощность двигателя или полный крутящий момент двигателя, применяться для генерации сжатого воздуха. За счет более высокого давления в цилиндре, которое возникает в такте сжатия, происходит заполнение пневмоаккумуляторов.The internal combustion engine according to the invention can thus, in operating conditions in which full engine power or full engine torque is not required, be used to generate compressed air. Due to the higher pressure in the cylinder that occurs in the compression stroke, the pneumatic accumulators are filled.
В этом рабочем режиме поршневой двигатель внутреннего сгорания может также использоваться для рекуперации энергии торможения. Если фазы толчка (принудительного холостого хода без впрыска топлива) используются без впрыска топлива, как описано выше, для генерации сжатого воздуха, то получается повышение эффективности системы, так как энергия торможения применяется для генерации сжатого воздуха.In this operating mode, the reciprocating internal combustion engine can also be used to recover braking energy. If the phases of the shock (forced idle without fuel injection) are used without fuel injection, as described above, to generate compressed air, then an increase in the efficiency of the system is obtained, since the braking energy is used to generate compressed air.
Согласно предпочтительному варианту вышеназванной формы выполнения, рабочее состояние, при котором используется не полная мощность двигателя, представляет собой режим принудительного холостого хода без впрыска топлива. В этом варианте блок управления управляет электромагнитным клапаном следующим образом. В начале такта сжатия режима принудительного холостого хода непосредственно после закрытия клапана впуска, электромагнитный клапан приводится в открытое положение. В этот момент времени давление в камере сгорания меньше, чем в пневмоаккумуляторе. Осуществляется дополнительный наддув сжатого воздуха в камеру сгорания. Позже, когда давление газа в цилиндре или в камере сгорания достигает давления в пневмоаккумуляторе, электромагнитный клапан снова закрывается. Затем, в диапазоне верхней мертвой точки, например, перед верхней мертвой точкой, электромагнитный клапан снова открывается и во время хода поршня вниз снова закрывается, чтобы сжатый воздух отобрать из камеры сгорания и вновь направить в пневмоаккумулятор.According to a preferred embodiment of the aforementioned embodiment, the operating state in which not full engine power is used is a forced idle mode without fuel injection. In this embodiment, the control unit controls the solenoid valve as follows. At the beginning of the compression stroke of the forced idle immediately after closing the intake valve, the solenoid valve is brought into the open position. At this point in time, the pressure in the combustion chamber is less than in the pneumatic accumulator. An additional pressurization of compressed air into the combustion chamber is carried out. Later, when the gas pressure in the cylinder or in the combustion chamber reaches the pressure in the pneumatic accumulator, the electromagnetic valve closes again. Then, in the range of top dead center, for example, in front of top dead center, the solenoid valve opens again and closes again during the piston stroke down to allow compressed air to be taken from the combustion chamber and again directed to the pneumatic accumulator.
Согласно этому варианту выполнения, повышенное действие торможения достигается тем, что в такте сжатия дополнительный воздух вводится в цилиндр, так что посредством повышенного заполнения цилиндра во время хода поршня вверх достигается увеличенная работа сжатия, которая тормозящим образом воздействует на коленчатый вал. Чтобы предотвратить то, что запасенная в воздухе энергия при обратном ходе поршня ускоряющим образом воздействовала бы на коленчатый вал, инжектор в верхней мертвой точке поршня снова открывается, и воздух отбирается для заполнения пневматической системы.According to this embodiment, an increased braking effect is achieved by introducing additional air into the cylinder during the compression stroke, so that by increasing the filling of the cylinder during the upward stroke of the piston, an increased compression work is achieved which acts as a brake on the crankshaft. To prevent the energy stored in the air during the return stroke of the piston acceleratingly acting on the crankshaft, the injector at the top dead center of the piston opens again and air is taken out to fill the pneumatic system.
Согласно другому аспекту изобретения, предложен автомобиль промышленного назначения, в котором генерация сжатого воздуха осуществляется посредством описанного отбора сжатого воздуха из камеры сгорания и подачи в пневмоаккумулятор, не требуя отдельно встроенного воздушного компрессора для генерации сжатого воздуха. Другое преимущество предложенного изобретения заключается, таким образом, в том, чтобы при подходящем проектировании системы можно было отказаться от встроенного воздушного компрессора для генерации сжатого воздуха, обычно имеющегося в автомобилях промышленного назначения.According to another aspect of the invention, there is provided an industrial vehicle in which compressed air is generated by the described extraction of compressed air from a combustion chamber and supplied to a pneumatic accumulator, without requiring a separately built-in air compressor to generate compressed air. Another advantage of the proposed invention is, therefore, that with a suitable system design, it is possible to abandon the built-in air compressor to generate compressed air, usually found in industrial vehicles.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, электромагнитный клапан управляется таким образом, что количество воздуха, которое вводилось через клапан впуска в камеру сгорания, посредством по меньшей мере частичного отбора с помощью электромагнитного клапана, перед сжиганием сокращается, чтобы целенаправленно повысить температуру отработавших газов. Это управляемое посредством электромагнитного клапана сжигание обеспечивает возможность целенаправленного повышения температур отработавших газов, чтобы, например, обеспечивать более раннее активирование систем обработки отработавших газов после запуска двигателя. According to another preferred embodiment, the solenoid valve is controlled in such a way that the amount of air that is introduced through the inlet valve into the combustion chamber, by at least partial extraction with the solenoid valve, is reduced before combustion in order to purposefully raise the temperature of the exhaust gases. This solenoid-controlled combustion provides the possibility of a targeted increase in the temperature of the exhaust gases, for example to enable earlier activation of the exhaust gas treatment systems after starting the engine.
Этот тип работы, таким образом, предпочтительно используется после холодного старта, пока двигатель не достигнет нормальной рабочей температуры. Кроме того, в режиме холостого хода и в области слабой нагрузки при этом варианте выполнения эффективность системы обработки отработавших газов может быть повышена. При этом, в противоположность сокращению количества воздуха посредством дросселирования всасываемого воздуха, не нужно учитывать ухудшение кпд из-за потерь на дросселирование.This type of operation is thus preferably used after a cold start until the engine reaches its normal operating temperature. In addition, in the idle mode and in the low load region with this embodiment, the efficiency of the exhaust gas treatment system can be improved. In this case, in contrast to the reduction in the amount of air by throttling the intake air, it is not necessary to take into account the deterioration in efficiency due to throttling losses.
Согласно предпочтительному варианту этой формы выполнения, этот тип функционирования может осуществляться в случае поршневого двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением посредством обеспечения лямбда-зонда (кислородного датчика) в замкнутом контуре регулирования, причем лямбда-зонд измеряет параметр регулирования, и электромагнитный клапан управляется в качестве исполнительного элемента. Тем самым лямбда-регулирование, как оно известно из уровня техники для двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, может предоставляться для дизельного двигателя, причем оно соответствует лямбда-регулированию современного двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси.According to a preferred embodiment of this embodiment, this type of operation can be carried out in the case of a self-ignition piston internal combustion engine by providing a lambda probe (oxygen sensor) in a closed control loop, the lambda probe measuring the control parameter and the solenoid valve being controlled as an actuator . Thus, the lambda control, as is known from the prior art for internal combustion engines with positive ignition of the working mixture, can be provided for a diesel engine, and it corresponds to the lambda control of a modern internal combustion engine with positive ignition of the working mixture.
Другие детали и преимущества изобретения далее описываются со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:Other details and advantages of the invention will now be described with reference to the attached drawings, which show the following:
Фиг. 1 - блок-схема дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно примеру выполнения;FIG. 1 is a block diagram of a diesel internal combustion engine according to an exemplary embodiment;
Фиг. 2 - блок-схема двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси согласно примеру выполнения;FIG. 2 is a block diagram of a forced-ignition internal combustion engine according to an exemplary embodiment;
Фиг. 3 - блок-схема дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно другому примеру выполнения.FIG. 3 is a block diagram of a diesel internal combustion engine according to another embodiment.
На фиг. 1 схематично показано строение цилиндра двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением согласно примеру выполнения. Поршень 7, направляемый с возможностью перемещения в цилиндре, перемещается посредством приводимого коленчатым валом шатуна 8. В головке 3 цилиндра размещены по меньшей мере один клапан 5 впуска и по меньшей мере один клапан 6 выпуска в форме тарельчатых клапанов. Они на такте всасывания и на такте выхлопа по отношению к так называемому газораспределителю известным способом попеременно с возможным перекрытием клапанов открываются и снова закрываются, чтобы всасывать свежую горючую смесь из канала наддувочного воздуха через клапан 5 впуска в цилиндр и вытеснять отработавшие газы через клапан 6 выпуска из цилиндра. Кроме того, может быть предусмотрен турбокомпрессор, работающий на отработавших газах (не показан), который может вырабатывать избыточное давление для наддува цилиндра через клапан 5 впуска. Впрыскивание топлива в камеру 3 сгорания осуществляется через размещенный в головке цилиндра дизельный инжектор 11. In FIG. 1 schematically shows the cylinder structure of a self-ignition internal combustion engine according to an exemplary embodiment. The
В головке 3 цилиндра расположен электрически приводимый в действие магнитный клапан 4, который сообщается с камерой 3 сгорания. Расположенное вне камеры 13 сгорания отверстие магнитного вентиля 4 подсоединено к пневмомагистрали 2а, через которую электромагнитный вентиль 4 соединен с пневматической системой. Другие цилиндры блока цилиндров (на фиг. 1 не показаны) выполнены сопоставимым образом.An electrically actuated
В пневматической системе расположен резервуар сжатого воздуха (пневмоаккумулятор 1), из которого, например, снабжается сжатым воздухом пневматический тормоз автомобиля промышленного назначения (не показано). Пневмомагистрали 2а от электромагнитного клапана 4 каждого цилиндра блока цилиндров сводятся через направляющую 10 распределителя в пневмомагистраль 2b, которая связана с резервуаром сжатого воздуха. Между резервуаром сжатого воздуха и направляющей 10 распределителя, кроме того, предусмотрен запорный клапан 9. Резервуар сжатого воздуха, как это типично применяется в автомобилях промышленного назначения, работает в диапазоне от 10 до 12 бар.A compressed air reservoir (pneumatic accumulator 1) is located in the pneumatic system, from which, for example, a pneumatic brake of an industrial vehicle (not shown) is supplied with compressed air. The
Управление электромагнитным клапаном 4 осуществляется посредством управляющего устройства системы инжектора с общей топливной магистралью, которая через управляющую линию соединена с электромагнитным клапаном 4 (не показано). Управляющий блок для управления инжекторами 11 с общей топливной магистралью, в частности, конечная ступень для управления инжекторами 11 с общей топливной магистралью, также пригодны для управления электромагнитным инжектором 4. Согласно настоящему примеру выполнения, таким образом, та же конечная ступень, которая применяется для управления дизельным инжектором 11, посредством способа мультиплексирования также используется для управления электромагнитным клапаном 4.The
Управляющий блок определяет требуемые для управления электромагнитным клапаном 4 величины или параметры управления, например, функционирование клапана - «Да» или «Нет», начало открытия и конец открытия электромагнитного клапана 4. Определение параметров управления осуществляется в зависимости от текущего требования к нагрузке, числа оборотов двигателя и давления наддува, которые уже имеются в управляющем устройстве для управления дизельными инжекторами 11. Кроме того, управляющее устройство выполнено с возможностью, через цифровой интерфейс с другими расположенными в автомобиле управляющими устройствами или непосредственно от соответствующих датчиков 17, определять давление и температуру в системе впуска воздуха в качестве других величин, применяемых для вычисления параметров управления. В этом примере выполнения измерительный датчик 17 давления и температуры расположен на резервуаре сжатого воздуха, и дополнительный измерительный датчик 17 давления и температуры расположен на направляющей 10 распределителя, чтобы измерять давление и температуру в резервуаре сжатого воздуха или в направляющей 10 распределителя.The control unit determines the required values or control parameters for controlling the
Фиг. 2 показывает вариант примера выполнения по фиг. 1 для двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, так что во избежание повторений можно сослаться на вышеизложенное описание. Особенность этого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что вместо дизельного инжектора 11 предусмотрена свеча 12 зажигания, с помощью которой смесь воздуха с топливом воспламеняется в камере 13 сгорания. Кроме того, выше по потоку от электромагнитного клапана 4 в пневмомагистрали 2 предусмотрен дополнительный обратный клапан 15, чтобы препятствовать тому, что горючая смесь из камеры 13 сгорания попадала бы через электромагнитный клапан 4 в пневматическую систему.FIG. 2 shows an embodiment of the embodiment of FIG. 1 for a forced ignition internal combustion engine, so that the foregoing description may be referred to to avoid repetition. A feature of this internal combustion engine is that instead of a
Фиг. 3 показывает еще один вариант примера выполнения по фиг. 1 и отличается от него тем, что предусмотрена только двухступенчатая пневматическая система. В отличие от примера выполнения по фиг. 1, отдельные цилиндры через их соответствующие электромагнитные клапаны 4 и пневмомагистрали 2а не прямо подключены к резервуару сжатого воздуха, от которого, например, питается пневматический тормоз автомобиля промышленного назначения. Более того, второй пневомаккумулятор 14 (резервуар сжатого воздуха), который эксплуатируется при более высоком давлении, чем первый резервуар сжатого воздуха, размещен между первым резервуаром сжатого воздуха и цилиндрами. FIG. 3 shows yet another embodiment of the embodiment of FIG. 1 and differs from it in that only a two-stage pneumatic system is provided. In contrast to the exemplary embodiment of FIG. 1, the individual cylinders through their
В этом примере выполнения измерительный датчик 17 давления и температуры расположен, соответственно, на первом резервуаре сжатого воздуха, на втором пневомаккумуляторе 14 и на направляющей 10 распределителя, чтобы измерять давление и температуру, соответственно, в первом резервуаре сжатого воздуха, во втором пневмоаккумуляторе 14 и в направляющей 10 распределителя.In this embodiment, the pressure and
В то время как первый резервуар сжатого воздуха типично эксплуатируется в диапазоне от 10 до 12 бар, второй резервуар сжатого воздуха является резервуаром высокого давления, который эксплуатируется при давлении порядка величины 30 бар.While the first compressed air reservoir is typically operated in a range of 10 to 12 bar, the second compressed air reservoir is a high pressure reservoir that is operated at a pressure of the order of 30 bar.
Оба пневомаккумулятора соединены через пневмомагистраль 2с. Между обоими резервуарами сжатого воздуха размещен обратный клапан 15 и регулятор 16 давления. За счет высоких коэффициентов сжатия в дизельных двигателях достигаются конечные давления сжатия порядка величины 50 бар. Тем самым возможно, с помощью вышеописанных способов пневмоаккумулятор 14 высокого давления заполнять через электромагнитный клапан 4 сжатым воздухом, выработанным в такте сжатия. Наддув воздуха в цилиндры осуществляется также из пневмоаккумулятора 14. Через клапан 16 регулирования давления или другие управляемые клапаны осуществляется заполнение нормального резервуара сжатого воздуха из пневмоаккумулятора 14.Both pneumatic accumulators are connected through the
Устройство по фиг. 3 с двухступенчатой пневматической системой имеет следующие преимущества: пневматическая система для тормоза может быть выполнена меньшей, потому что запасенный в системе высокого давления воздух предоставляется в качестве резерва. При одинаковом объеме в системе высокого давления может быть аккумулирована большая масса сжатого воздуха. Кроме того, при одинаковом объеме в целом может быть аккумулирована большая масса сжатого воздуха. Другое преимущество состоит в том, что электромагнитный клапан 4 может быть выполнен с меньшим эффективным сечением, потому что воздух из системы высокого давления имеет более высокую плотность, и потому что больше времени для наддува воздуха предоставляется в распоряжение в течение фазы сжатия. Клапаны 4 с меньшим эффективным сечением могут к тому же выполняться меньшими и, тем самым, требуют меньшего конструктивного пространства в головке 13 цилиндра. Наконец, преимуществом является то, что перемещаемые массы при меньших эффективных сечениях являются меньшими. Поэтому также техническая реализация может быть осуществлена более просто и приводит к сниженным затратам.The device of FIG. 3 with a two-stage pneumatic system has the following advantages: the pneumatic system for the brake can be made smaller because the air stored in the high-pressure system is provided as a reserve. With the same volume, a large mass of compressed air can be accumulated in the high-pressure system. In addition, with the same volume as a whole, a large mass of compressed air can be accumulated. Another advantage is that the
Выше уже были описаны предпочтительные способы функционирования, которые могут быть реализованы с соответствующей изобретению конфигурацией электромагнитного клапана 4 в головке 3 цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгорания. Они будут далее еще раз пояснены для примера на основе дизельного двигателя внутреннего сгорания по фиг. 1.Preferred methods of operation have already been described which can be implemented with the configuration of the
Первый режим работы включает в себя дополнительный наддув воздуха, в особенности при процессах ускорения из холостого хода или пониженной неполной нагрузки, когда турбонаддув, работающий на отработавших газах, не предоставляет достаточного давления наддува для заполнения цилиндра воздухом. The first mode of operation includes additional pressurization of the air, especially during acceleration from idle or reduced partial load, when the exhaust gas turbocharger does not provide sufficient boost pressure to fill the cylinder with air.
Когда управляющий блок электромагнитного клапана, например, в зависимости от числа оборотов двигателя и зарегистрированного давления наддува устанавливает, что не происходит достаточного заполнения цилиндра через клапан 5 впуска, то управляющий блок активирует работу электромагнитных клапанов 4 цилиндров и определяет начало открытия и конец открытия клапанов в течение четырехтактного процесса. When the control unit of the solenoid valve, for example, depending on the engine speed and the detected boost pressure, determines that there is not enough filling of the cylinder through the
Для дополнительного наддува воздуха электромагнитные клапаны 4 управляются посредством управляющего блока таким образом, что в диапазоне запирания клапана впуска электромагнитный клапан переводится в открытое положение, чтобы подать дополнительный сжатый воздух, который предоставляется от пневмоаккумулятора 1, в камеру 13 сгорания через электромагнитный клапан 4. Электромагнитный клапан 4 снова приводится в положения закрытия, когда или прежде чем давление в цилиндре, повышенное посредством компрессии в такте уплотнения, превысит давление воздуха в резервуаре сжатого воздуха. For additional air pressurization, the
Заполнение цилиндра воздухом зависит в первую очередь от текущего давления наддува. Поэтому дополнительный воздух, вдуваемый через электромагнитный клапан 4, может постоянно уменьшаться в зависимости от возрастающего давления наддува. Если давление наддува достигает необходимого значения, то дополнительная подача воздуха отключается.Filling the cylinder with air primarily depends on the current boost pressure. Therefore, the additional air blown through the
Посредством первого режима работы может поддерживаться непрерывно высокий избыток воздуха, чтобы снижать выбросы оксида азота и частиц. Through the first mode of operation, a continuously high excess of air can be maintained in order to reduce emissions of nitric oxide and particles.
Второй режим работы может применяться для генерации сжатого воздуха. The second mode of operation can be used to generate compressed air.
Посредством управления электромагнитным клапаном 4 таким образом, что он открывается, когда давление газа в камере сгорания выше, чем давление воздуха в резервуаре сжатого воздуха, сжатый воздух течет из камеры 13 сгорания через электромагнитный клапан 4 и в пневматическую систему резервуара сжатого воздуха. Такт сжатия цилиндра используется, следовательно, для генерации сжатого воздуха, который выводится через электромагнитный клапан из камеры 13 сгорания. Подобная генерация сжатого воздуха осуществляется предпочтительным образом в рабочих состояниях, при которых требуется не полная мощность двигателя или полный крутящий момент двигателя. При этом в одном или нескольких цилиндрах отключается впрыск топлива, что само по себе известно из предшествующего уровня техники. После сжатия находящегося в цилиндре воздуха перед верхней мертвой точкой открывается магнитный клапан 4. За счет более высокого давления в цилиндре пневмоаккумулятор 1 (резервуар сжатого воздуха) заполняется. Когда давление в цилиндре за счет декомпрессии во время движения вниз поршня 7 спадает ниже давления в пневмоаккумуляторе 1, электромагнитный клапан 4 снова закрывается. By controlling the
Третий режим работы может использоваться для рекуперации энергии торможения. При этом используются фазы принудительного холостого хода без впрыска топлива для генерации сжатого воздуха согласно второму режиму работы. Отсюда следует повышение эффективности системы, так как энергия торможения применяется для генерации сжатого воздуха. The third mode of operation can be used to recover braking energy. In this case, the phases of forced idle without fuel injection are used to generate compressed air according to the second mode of operation. From here follows an increase in the efficiency of the system, since the braking energy is used to generate compressed air.
Четвертый режим работы может использоваться для поддержки торможения. Дополнительное преимущество изобретения состоит в том, чтобы в режиме принудительного холостого хода без впрыска топлива режим работы электромагнитного клапана 4 можно было реализовать таким образом, что действие торможения двигателя повышается. Прежде всего, необходимо установить, что имеет место действие торможения только за счет генерации сжатого воздуха, так как осуществляется преобразование кинетической энергии, являющееся результатом движения автомобиля, в повышенный уровень давления в системе пневмоаккумулятора. Повышенное действие торможения может также генерироваться, если в начале такта сжатия, непосредственно после закрытия вентиля 5 впуска, открывается инжектор 4, и тем самым дополнительный воздух подается в камеру 13 сгорания. Самое позднее тогда, когда давление в цилиндре или камере 13 сгорания и в пневматической системе пневмоаккумулятора 1 выравнивается, инжектор 4 снова закрывается. Посредством повышенного заполнения цилиндра, во время движения вверх поршня 7 совершается увеличенная работа сжатия, которая тормозящим образом воздействует на коленчатый вал (не показано). Для того чтобы предотвратить то, что энергия, накопленная в воздухе, при рабочем ходе вниз ускоряющим образом действовала на коленчатый вал, инжектор 4 в верхней мертвой точке поршня 7 снова открывается. Поданный в начале процесса воздух возвращается назад в пневматическую систему 1. При этом способ может выполняться таким образом, что больше воздуха возвращается в пневматическую систему 1, чем было отобрано, за счет чего также этот режим работы может служить для заполнения пневматической системы 1. Таким образом, обеспечивается повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания, так как энергия торможения используется для генерации сжатого воздуха. The fourth mode of operation can be used to support braking. An additional advantage of the invention is that in the forced idle mode without fuel injection, the operation mode of the
В рамках изобретения, кроме того, существует возможность, показанную на фиг. 1 систему за счет соответствующего расчета пневмоаккумулятора и режимов работы, в которых генерируется сжатый воздух, спроектировать таким образом, что за счет этого потребность в сжатом воздухе автомобиля покрывается, и таким образом можно полностью отказаться от воздушного компрессора для генерации сжатого воздуха, обычно встраиваемого на автомобилях промышленного назначения. Within the scope of the invention, in addition, there is the possibility shown in FIG. 1 system due to the appropriate calculation of the pneumatic accumulator and the operating modes in which compressed air is generated, to design in such a way that due to this the need for compressed air of the car is covered, and thus it is possible to completely abandon the air compressor to generate compressed air, usually built in cars industrial purpose.
Пятый режим работы магнитного клапана 4 предусматривает снижение количества воздуха для процесса сгорания. При этом с помощью магнитного клапана 4 часть воздуха, находящегося в цилиндре после смены заряда (рабочей смеси), перед воспламенением смеси отбирается из камеры 13 сгорания. За счет этого температура отработавших газов целенаправленно повышается, чтобы, например, обеспечить возможность ранней активности системы обработки отработавших газов после запуска двигателя. Также при холостом ходе и в области слабой нагрузки с помощью этой меры можно повысить эффективность системы обработки отработавших газов. Особое преимущество этого режима состоит в том, что, в противоположность сокращению количества воздуха за счет дросселирования всасываемого воздуха, при этом не нужно учитывать никакие ухудшения кпд из-за потерь на дросселирование. The fifth mode of operation of the
Кроме того, существует возможность, вышеуказанный режим работы выполнять посредством применения лямбда-зонда в замкнутом контуре регулирования согласно пятому режиму работы. При этом, аналогично лямбда-регулированию в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, посредством регулирования воздуха, вводимого в камеру сгорания через магнитный клапан 4, в камере 13 сгорания регулируется заданное соотношение масс воздуха и топлива. Подобный способ регулирования известен из уровня техники для функционирования двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси и может при соответствующем функционировании электромагнитного клапана 4 также применяться для дизельного двигателя. In addition, it is possible to carry out the aforementioned operating mode by applying a lambda probe in a closed control loop according to the fifth operating mode. In this case, similarly to lambda control in internal combustion engines with forced ignition of the working mixture, by controlling the air introduced into the combustion chamber through the
Вышеуказанные различные режимы работы двигателей внутреннего сгорания при управлении электромагнитного клапана 4 особенно предпочтительны для работы дизельного двигателя, как схематично представлено на фиг. 1. The above various modes of operation of internal combustion engines when controlling the
Однако вышеуказанные режимы работы могут также, при ограничениях и модификациях, применяться в двигателе внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, как представлено на фиг. 2. However, the above modes of operation can also, with limitations and modifications, be used in an internal combustion engine with forced ignition of the working mixture, as shown in FIG. 2.
Аналогично способу работы дизельного двигателя, электромагнитный клапан 4 может согласно первому режиму работы функционировать таким образом, причем посредством электромагнитного клапана 4 дополнительный сжатый воздух вводится в камеру 13 сгорания, чтобы предусмотреть дополнительную возможность оказывать влияние на соотношение масс воздуха и топлива в камере 13 сгорания.Similarly to the operation method of the diesel engine, the
Если, как показано на фиг. 2, предусмотрен обратный клапан 15, чтобы препятствовать тому, что горючая смесь из камеры 13 сгорания поступала бы в пневматическую систему, вышеназванные режимы работы, при которых сжатый поршнем 7 воздух из камеры 13 сгорания отбирается посредством электромагнитного клапана 4, невозможны. Это ограничение справедливо независимо от типа формирования смеси. Как при классическом внешнем формировании смеси, так и при прямом впрыске в камеру сгорания, в цилиндре во время сжатия по меньшей мере время от времени имеется способная к воспламенению топливно-воздушная смесь.If, as shown in FIG. 2, a
Если, однако, вместо обратного клапана 15 в пневмомагистралях 2а, 2b предусмотрено другое средство контроля, например, с помощью соответствующих датчиков и/или клапанов отсечки в магистралях, то и в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси с непосредственным впрыскиванием существует возможность эксплуатировать электромагнитный клапан 4 в вышеназванных третьем и четвертом режимах работы для рекуперации энергии торможения и для поддержки торможения. If, however, instead of a
Кроме того, вышеназванный пятый режим работы для сокращения количества воздуха для сгорания также может использоваться для экономии топлива. При этом дроссельный клапан остается также в диапазоне неполной нагрузки существенно открытым. За счет этого потери при дросселировании сокращаются. Часть находящегося в цилиндре воздуха выпускается через электромагнитный воздушный клапан 4. Если находящаяся в цилиндре воздушная масса соответствует требованиям нагрузки, то воздушный клапан 4 закрывается, и начинается сжатие. In addition, the above fifth mode of operation for reducing the amount of combustion air can also be used to save fuel. In this case, the throttle valve also remains substantially open in the partial load range. Due to this, throttling losses are reduced. Part of the air in the cylinder is discharged through the
При этом эффективность тем выше, чем позже вводится впрыскивание топлива, так как до этого момента времени требуется, чтобы воздушный клапан был закрыт. Чем больше времени предоставляется для выпуска воздуха, тем больше воздуха может быть выпущено через электромагнитный клапан 4 и тем больше может открываться дроссельный клапан, за счет чего потери на дросселирование минимизируются. At the same time, the higher the efficiency, the later fuel injection is introduced, since up to this point in time it is required that the air valve be closed. The more time is allowed for air discharge, the more air can be discharged through the
Вышеуказанный режим работы для дизельных двигателей, у которых в рабочем состоянии, в котором требуется не полная мощность двигателя или полный крутящий момент двигателя, и один или несколько цилиндров работают при отключенном впрыскивании топлива, при задании лямбда=1-регулирования не реализуется в двигателе внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, но может быть реализован в двигателе, работающем на обедненной смеси.The above operation mode for diesel engines in which in working condition, which does not require full engine power or full engine torque, and one or more cylinders operate with fuel injection turned off, when setting lambda = 1-regulation is not implemented in an internal combustion engine with forced ignition of the working mixture, but can be implemented in an engine running on a lean mixture.
Все режимы работы предъявляют высокие требования к управлению двигателем, в особенности в лямбда=1-режиме. Обычно современный двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси работает с предварительно отрегулированным впрыскиванием топлива, которое накладывается на быстрое лямбда-регулирование. Для топливного регулирования, воздушная масса регистрируется измерителем воздушной массы или вычисляется из давления в канале впуска. Из воздушной массы вычисляется масса топлива, необходимая для стехиометрического горения. Ни датчик воздушной массы, ни датчик давления не могут определять воздух, дополнительно вводимый или выпускаемый через воздушный клапан. Поэтому эта воздушная масса в данном варианте работы очень точно вычисляется посредством системы управления двигателем.All operating modes place high demands on engine control, especially in lambda = 1-mode. Usually a modern internal combustion engine with forced ignition of the working mixture works with pre-regulated fuel injection, which is superimposed on the fast lambda control. For fuel control, the air mass is recorded by an air mass meter or calculated from the pressure in the intake channel. The mass of fuel required for stoichiometric combustion is calculated from the air mass. Neither the air mass sensor nor the pressure sensor can detect air that is additionally introduced or discharged through the air valve. Therefore, this air mass in this embodiment is very accurately calculated by the engine control system.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на определенные примеры выполнения, возможно множество вариантов и модификаций, которые также применяют идеи изобретения и поэтому входят в объем защиты. Следовательно, изобретение не должно ограничиваться раскрытыми определенными примерами выполнения, а должно охватывать все такие примеры выполнения, которые попадают в область, определяемую приложенными пунктами формулы изобретения. Although the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments, many variations and modifications are possible that also apply the ideas of the invention and therefore fall within the scope of protection. Therefore, the invention should not be limited to the disclosed specific examples of execution, but should cover all such examples of execution that fall in the field defined by the attached claims.
Перечень ссылочных позицийList of Reference Items
1 резервуар сжатого воздуха/пневмоаккумулятор 12 бар1 compressed air tank /
2а, 2b, 2c пневмомагистраль2a, 2b, 2c pneumatic line
3 головка цилиндра3 cylinder head
4 электромагнитный клапан4 solenoid valve
5 клапан впуска5 intake valve
6 клапан выпуска6 release valve
7 поршень 7 piston
8 шатун8 connecting rod
9 запорный клапан9 shutoff valve
10 направляющая распределителя воздуха10 air distributor guide
11 дизельный инжектор11 diesel injector
12 свеча зажигания12 spark plug
13 камера сгорания13 combustion chamber
14 резервуар сжатого воздуха/пневмоаккумулятор 30 бар14 compressed air tank / pneumatic accumulator 30 bar
15 обратный клапан15 check valve
16 регулятор давления16 pressure regulator
17 измерительный датчик давления и температуры17 measuring pressure and temperature sensor
Claims (26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013019340.0A DE102013019340A1 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Reciprocating internal combustion engine and method for operating a reciprocating internal combustion engine |
DE102013019340.0 | 2013-11-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014137886A RU2014137886A (en) | 2016-04-10 |
RU2672012C2 true RU2672012C2 (en) | 2018-11-08 |
Family
ID=51211488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137886A RU2672012C2 (en) | 2013-11-20 | 2014-09-18 | Reciprocating internal combustion engine and method for operating a reciprocating internal combustion engine |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2876275B1 (en) |
CN (1) | CN104653276B (en) |
BR (1) | BR102014018992B1 (en) |
DE (1) | DE102013019340A1 (en) |
RU (1) | RU2672012C2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE538553C2 (en) * | 2014-10-15 | 2016-09-13 | Freevalve Ab | Internal combustion engine and method of engine braking of such an internal combustion engine |
GB2545192A (en) * | 2015-12-08 | 2017-06-14 | Caterpillar Motoren Gmbh & Co | Method of operating an engine |
DE102020131507A1 (en) | 2020-11-27 | 2022-06-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine |
DE102020134462A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Maximilian Geisberger | Generator set and method of operating a generator set |
DE102021105780A1 (en) | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for operating a drive device and drive device |
CN117902785B (en) * | 2024-03-18 | 2024-05-28 | 兰州恒达石化机械有限公司 | Oilfield sewage treatment system and treatment method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2865769A1 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-05 | Univ Orleans | Four-stroke internal combustion engine e.g. thermal pneumatic hybrid engine, operating process for motor vehicle, involves injecting additional air quantity during compression phase to obtain desired engine torque instantaneously |
DE102004028216A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Power increase for an IC motor, with a number of cylinders, has compression pressure taken through the air valves when under a partial power to be used later when the motor is running at full power |
EP2333271A1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-15 | Iveco S.p.A. | Additional acceleration system for an internal combustion engine |
RU2457349C2 (en) * | 2007-06-19 | 2012-07-27 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Method and device to up automotive pistion ice braking capacity, in particular, that of diesel engine |
RU2482298C2 (en) * | 2008-02-18 | 2013-05-20 | Цф Фридрихсхафен Аг | Method of control of internal combustion engine compressed air supply during breakaway |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4411934C1 (en) * | 1994-04-07 | 1995-03-02 | Daimler Benz Ag | Device for switching an internal combustion engine over into an air compressor mode |
DE10129976B4 (en) | 2001-06-21 | 2005-12-22 | Man B & W Diesel Ag | Method for operating a reciprocating internal combustion engine and for carrying out the method suitable reciprocating internal combustion engine |
US7050900B2 (en) * | 2004-02-17 | 2006-05-23 | Miller Kenneth C | Dynamically reconfigurable internal combustion engine |
DE102007001119A1 (en) * | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an internal combustion engine |
DE102007061420B4 (en) * | 2007-12-20 | 2009-11-26 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | A device for generating compressed air for a vehicle and method for operating a device for compressed air generation |
EP2640934B1 (en) * | 2010-11-15 | 2019-01-09 | Achates Power, Inc. | Two stroke opposed-piston engines with compression release for engine braking |
CN102133892B (en) * | 2011-03-12 | 2013-12-18 | 浙江大学 | Composite brake system with matching of compressed air and friction braking of engine and method |
-
2013
- 2013-11-20 DE DE102013019340.0A patent/DE102013019340A1/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-07-16 EP EP14002466.2A patent/EP2876275B1/en active Active
- 2014-07-31 BR BR102014018992-0A patent/BR102014018992B1/en active IP Right Grant
- 2014-09-18 RU RU2014137886A patent/RU2672012C2/en active
- 2014-11-20 CN CN201410666405.9A patent/CN104653276B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2865769A1 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-05 | Univ Orleans | Four-stroke internal combustion engine e.g. thermal pneumatic hybrid engine, operating process for motor vehicle, involves injecting additional air quantity during compression phase to obtain desired engine torque instantaneously |
DE102004028216A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Power increase for an IC motor, with a number of cylinders, has compression pressure taken through the air valves when under a partial power to be used later when the motor is running at full power |
RU2457349C2 (en) * | 2007-06-19 | 2012-07-27 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Method and device to up automotive pistion ice braking capacity, in particular, that of diesel engine |
RU2482298C2 (en) * | 2008-02-18 | 2013-05-20 | Цф Фридрихсхафен Аг | Method of control of internal combustion engine compressed air supply during breakaway |
EP2333271A1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-15 | Iveco S.p.A. | Additional acceleration system for an internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104653276A (en) | 2015-05-27 |
EP2876275A1 (en) | 2015-05-27 |
BR102014018992B1 (en) | 2023-10-03 |
EP2876275B1 (en) | 2017-10-11 |
RU2014137886A (en) | 2016-04-10 |
CN104653276B (en) | 2019-05-21 |
DE102013019340A1 (en) | 2015-05-21 |
BR102014018992A2 (en) | 2018-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2672012C2 (en) | Reciprocating internal combustion engine and method for operating a reciprocating internal combustion engine | |
RU2569401C9 (en) | Discharge of fuel vapours from engine adsorber into intake manifold (versions) | |
US7677092B2 (en) | Cylinder characteristic variation sensing device | |
US8783031B2 (en) | Method and system for providing air to an engine | |
US7757669B2 (en) | High-pressure fuel pump control apparatus for an internal combustion engine | |
US7921707B2 (en) | Exhaust gas recirculation distribution variation sensing device | |
US7958864B2 (en) | Compression ignition engines and methods | |
US7792632B2 (en) | Intake air quantity correcting device | |
CN100523464C (en) | Fuel injection control apparatus designed to minimize combustion noise of engine | |
US8150600B2 (en) | Control device and control system of internal combustion engine | |
US8442745B2 (en) | Fuel supply apparatus for internal combustion engine and control method thereof | |
US10024246B2 (en) | Method for controlling an engine braking device and engine braking device | |
RU2699149C2 (en) | Method of coordinating supply of secondary air and blowdown air to engine (embodiments) | |
CN101171411A (en) | Control system for internal combustion engine | |
CN102971512B (en) | Engine controller | |
JP4144375B2 (en) | Accumulated fuel injection system | |
CN103527330A (en) | Variable displacement | |
CN103452686A (en) | Method and system for adjusting engine throttles | |
US20150204262A1 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
CN100507249C (en) | Engine | |
EP1445462A2 (en) | Pilot injection control apparatus for an internal combustion engine | |
JPWO2011036794A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
EP2977585A1 (en) | Compressed air supply method | |
JP2024140734A (en) | engine |