RU2773789C2 - Method for braking internal combustion engine - Google Patents
Method for braking internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773789C2 RU2773789C2 RU2018131464A RU2018131464A RU2773789C2 RU 2773789 C2 RU2773789 C2 RU 2773789C2 RU 2018131464 A RU2018131464 A RU 2018131464A RU 2018131464 A RU2018131464 A RU 2018131464A RU 2773789 C2 RU2773789 C2 RU 2773789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stroke
- exhaust
- internal combustion
- combustion engine
- valve
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 54
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу торможения двигателя внутреннего сгорания и к транспортному средству с регулируемым клапанным приводом, позволяющим реализовать такой способ.The invention relates to a method for braking an internal combustion engine and to a vehicle with a variable valve drive, which makes it possible to implement such a method.
В DE 3922884 А1 описывается подобный способ, предполагающий получение в режиме торможения двигателем усиливающей эффект торможения двигателем декомпрессии наряду с закрытием подпорного клапана в выхлопном тракте за счет того, что выпускные клапаны (впускные клапаны без изменений) частично открываются за счет вмешательства в работу клапанного механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания в каждом случае на такте сжатия и, тем самым, втянутый в цилиндр на такте впуска воздух стравливается в выхлопной тракт с уменьшенной степенью сжатия. Дополнительно выпускные клапаны полностью открываются в обычном режиме на такте выпуска, в данном случае почти без эффекта декомпрессии.In DE 3922884 A1, a similar method is described, which involves obtaining, in engine braking mode, a decompression that enhances the effect of engine braking, along with closing the retaining valve in the exhaust tract due to the fact that the exhaust valves (inlet valves unchanged) are partially opened due to intervention in the valve timing mechanism of the internal combustion engine in each case on the compression stroke and thus the air drawn into the cylinder during the intake stroke is vented into the exhaust tract with a reduced compression ratio. Additionally, the exhaust valves are fully opened normally on the exhaust stroke, in this case with almost no decompression effect.
Примеры других способов торможения двигателя внутреннего сгорания описаны в DE 102015016 526 A1, DE 102005033 163 A1, DE 19649174 А1 и US 4,592,319 А.Examples of other methods for braking an internal combustion engine are described in DE 102015016 526 A1, DE 102005033 163 A1, DE 19649174 A1 and US 4,592,319 A.
Данное раскрытие существа изобретения является, в частности, дополнительным вариантом осуществления описанного в DE 102013019183 А1 способа управления эффектом торможения двигателем. В частности, в DE 102013019183 А1 раскрывается способ управления эффектом торможения двигателем внутреннего сгорания с управляемым клапанным механизмом, в частности, четырехтактным двигателем внутреннего сгорания для транспортных средств, в котором кроме подпора отработанных газов в выпускном трубопроводе путем закрытия подпорного клапана создается декомпрессия за счет частичного, в частности, нерегулярного открытия по меньшей мере одного выпускного клапана на цилиндр двигателя внутреннего сгорания. По меньшей мере один выпускной клапан открывается, при необходимости с перекрытием, на такте сжатия и выпуска. Для усиления эффекта торможения двигателем происходит открытие по меньшей мере одного выпускного клапана или по меньшей мере одного из выпускных клапанов на предварительно заданное значение хода и/или на меньшее по сравнению с обычным ходом клапана значение в каждом случае в области ВМТ (верхняя мертвая точка) поршней между тактами сжатия и рабочего хода, а также между тактами выпуска и впуска.This disclosure of the essence of the invention is, in particular, an additional embodiment of the method described in DE 102013019183 A1 for controlling the effect of engine braking. In particular, DE 102013019183 A1 discloses a method for controlling the braking effect of a valve-controlled internal combustion engine, in particular a four-stroke internal combustion engine for vehicles, in which, in addition to boosting the exhaust gases in the exhaust pipeline, by closing the boost valve, decompression is created due to partial, in particular, irregular opening of at least one exhaust valve per cylinder of an internal combustion engine. At least one exhaust valve opens, overlapping if necessary, on the compression and exhaust strokes. To enhance the engine braking effect, at least one exhaust valve or at least one of the exhaust valves is opened by a predetermined stroke and/or by a value smaller than the normal valve stroke in each case in the TDC (top dead center) region of the pistons between the compression and power strokes, and between the exhaust and intake strokes.
Недостатком известного из DE 102013019183 А1 способа может быть тот факт, что на низких оборотах двигателя из-за сжатия газа на такте выпуска может произойти нежелательная активация работы двигателя, когда, например, не все цилиндры работают в режиме торможения двигателем. Эта активация работы двигателя может привести к нежелательным вибрациям в трансмиссии.A disadvantage of the method known from DE 102013019183 A1 may be the fact that at low engine speeds, due to gas compression during the exhaust stroke, an undesirable activation of the engine operation can occur when, for example, not all cylinders are operating in the engine braking mode. This activation of the engine can lead to unwanted vibrations in the transmission.
Таким образом, в основе данного изобретения лежит задача предусмотреть улучшенный способ торможения двигателя внутреннего сгорания.Thus, the object of the present invention is to provide an improved method for braking an internal combustion engine.
Поставленная задача достигается за счет способа и транспортного средства по независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты осуществления изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.The task is achieved by the method and vehicle according to the independent claims. Preferred additional embodiments of the invention are listed in the dependent claims and in the description.
Способ торможения двигателя внутреннего сгорания, в частности, подходит для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Способ включает частичное открытие по меньшей мере одного выпускного клапана по меньшей мере одного цилиндра двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия двигателя внутреннего сгорания. Способ предполагает удержание по меньшей мере одного выпускного клапана в частично открытом состоянии на следующем за тактом сжатия такте рабочего хода двигателя внутреннего сгорания и на следующем за тактом рабочего хода такте выпуска двигателя внутреннего сгорания. Способ предполагает закрытие по меньшей мере одного частично открытого выпускного клапана в конце (в области ВМТ) такта выпуска или на следующем за тактом выпуска такте впуска двигателя внутреннего сгорания.The braking method of an internal combustion engine is particularly suitable for a four-stroke internal combustion engine. The method includes partial opening of at least one exhaust valve of at least one cylinder of the internal combustion engine on the compression stroke of the internal combustion engine. The method involves holding at least one exhaust valve in a partially open state on the next stroke of the internal combustion engine after the compression stroke and on the exhaust stroke of the internal combustion engine following the stroke of the power stroke. The method involves closing at least one partially open exhaust valve at the end (in the TDC region) of the exhaust stroke or on the intake stroke of the internal combustion engine following the exhaust stroke.
Способ наиболее предпочтительным образом использует динамику газа, выходящего из камер сгорания двигателя внутреннего сгорания через выпускные клапаны. Частичное открытие выпускного клапана на тактах рабочего хода и выпуска приводит к сильно отличающимся изменениям давления в цилиндрах на тактах рабочего хода и выпуска вне зависимости от оборотов двигателя. Это обеспечивает возможность настройки разных желательных изменений давления в цилиндрах для разных оборотов двигателя и, тем самым, эффекты торможения двигателем. В частности, на низких оборотах может происходить только сжатие и декомпрессия в области такта сжатия. На более высоких оборотах, напротив, первое сжатие и первая декомпрессия могут происходить на такте сжатия, а второе сжатие и вторая декомпрессия - на такте выпуска. Тем самым, появляется возможность предотвращения, в частности, упомянутого вначале недостатка нежелательной активации работы двигателя на низких оборотах из-за сжатия с последующей декомпрессией на такте выпуска. Этот эффект достигается за счет постоянного обеспечения путем частичного открытия выпускного клапана одинакового сечения потока, однако на низких оборотах у газа больше времени для выхода, чем на высоких оборотах.The method most advantageously exploits the dynamics of the gas exiting the combustion chambers of an internal combustion engine through the exhaust valves. Partial opening of the exhaust valve on the power and exhaust strokes results in very different cylinder pressure changes on the power and exhaust strokes regardless of engine speed. This makes it possible to set different desired changes in cylinder pressure for different engine speeds and thus engine braking effects. In particular, at low speeds, only compression and decompression in the region of the compression stroke can occur. At higher RPMs, in contrast, the first compression and first decompression may occur on the compression stroke, and the second compression and second decompression on the exhaust stroke. In this way, it is possible to avoid, in particular, the disadvantage mentioned at the outset of the undesirable activation of the engine at low speeds due to compression followed by decompression during the exhaust stroke. This effect is achieved by constantly providing, by partially opening the exhaust valve, the same flow section, however, at low speeds, the gas has more time to exit than at high speeds.
В частности, вверх по потоку относительно выхлопного тракта двигателя внутреннего сгорания может быть предусмотрен по меньшей мере один выпускной клапан.In particular, at least one exhaust valve may be provided upstream of the exhaust path of the internal combustion engine.
В наиболее предпочтительном дополнительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один выпускной клапан частично открывается так, что на некоторых оборотах двигателя внутреннего сгорания ниже предельного значения оборотов двигателя внутреннего сгорания сжатие в соответствующем цилиндре на такте выпуска, в основном, не происходит. В частности, сечение потока, задаваемое частичным открытием по меньшей мере одного выпускного клапана, может быть установлено таким образом, чтобы на оборотах ниже предельного значения, в основном, не происходило сжатия и, тем самым, отсутствовал эффект торможения двигателем за счет сжатия в соответствующем цилиндре на такте выпуска. Иными словами, сечения потока достаточно, чтобы при сравнительно небольшой скорости поршня на малых оборотах двигателя выталкивать газ через частично открытый выпускной клапан, в основном, без сжатия в цилиндре.In a most preferred further embodiment of the invention, at least one exhaust valve is partially opened so that at some internal combustion engine speed below the internal combustion engine speed limit, compression in the corresponding cylinder on the exhaust stroke is essentially not occurring. In particular, the flow cross-section given by the partial opening of at least one exhaust valve can be set in such a way that at speeds below the limit value, essentially no compression occurs and thus no engine braking effect due to compression in the respective cylinder. on the release stroke. In other words, the flow cross section is sufficient to expel gas through a partially open exhaust valve at a relatively low piston speed at low engine speeds, basically without compression in the cylinder.
В предпочтительном дополнительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один выпускной клапан частично открывается настолько, что на некоторых оборотах двигателя внутреннего сгорания выше предельного значения оборотов двигателя внутреннего сгорания происходит сжатие в соответствующем цилиндре на такте выпуска. В частности, сечение потока, задаваемое частичным открытием по меньшей мере одного выпускного клапана, может быть установлено таким образом, чтобы на оборотах выше предельного значения происходило сжатие и, тем самым, присутствовал эффект торможения двигателем в соответствующем цилиндре на такте выпуска. Это позволяет достигнуть необходимый эффект торможения двигателем на высоких оборотах более предельного значения. Иными словами, сечение потока обладает такими параметрами, что при сравнительно большой скорости поршня на высоких оборотах двигателя выталкивать газ через частично открытый выпускной клапан невозможно без увеличения давления в цилиндре.In a preferred further embodiment of the invention, at least one exhaust valve is partially opened so that at some internal combustion engine speed above the internal combustion engine speed limit, compression occurs in the corresponding cylinder on the exhaust stroke. In particular, the flow cross section given by the partial opening of at least one exhaust valve can be set in such a way that at revolutions above the limit value, compression occurs and thus an engine braking effect is present in the corresponding cylinder on the exhaust stroke. This allows you to achieve the desired effect of engine braking at high speeds above the limit value. In other words, the flow section has such parameters that at a relatively high piston speed at high engine speeds, it is impossible to push gas through a partially open exhaust valve without increasing the pressure in the cylinder.
В одном из вариантов осуществления изобретения степень сжатия в соответствующем цилиндре на такте выпуска увеличивается с ростом оборотов двигателя внутреннего сгорания более предельного значения.In one of the embodiments of the invention, the compression ratio in the corresponding cylinder on the exhaust stroke increases with the increase in the speed of the internal combustion engine above the limit value.
В одном из вариантов осуществления изобретения предельное значение оборотов находится в диапазоне от 1000 до 1700 об/мин, в частности, в диапазоне от 1200 до 1500 об/мин.In one of the embodiments of the invention, the speed limit is in the range from 1000 to 1700 rpm, in particular in the range from 1200 to 1500 rpm.
В частности, предельное значение оборотов может быть выбрано так, что диапазон оборотов ниже предельного значения является диапазоном, в котором могла бы происходить вышеупомянутая негативная активация работы двигателя в результате сжатия на такте выпуска.In particular, the rpm limit can be chosen such that the rpm range below the limit is the range in which the aforementioned negative activation of engine operation due to exhaust compression could occur.
В одном из вариантов осуществления изобретения при частичном открытии по меньшей мере одного выпускного клапана по меньшей мере один выпускной клапан открывается на высоту от 5 до 30% от максимального значения хода клапана. В качестве альтернативы или дополнительно при частичном открытии по меньшей мере один выпускной клапан открывается на величину в диапазоне от 0,5 до 3 мм.In one of the embodiments of the invention, when at least one exhaust valve is partially opened, at least one exhaust valve opens to a height of from 5 to 30% of the maximum valve travel. Alternatively or additionally, at partial opening, at least one outlet valve opens by an amount in the range of 0.5 to 3 mm.
В другом варианте осуществления изобретения максимальное значение хода клапана находится в диапазоне от 10 до 16 мм.In another embodiment of the invention, the maximum valve travel is in the range of 10 to 16 mm.
В одном из вариантов осуществления изобретения частичное открытие по меньшей мере одного выпускного клапана на такте сжатия начинается в диапазоне от 60 до 100° угла поворота коленчатого вала до достижения ВМТ (верхняя мертвая точка хода поршня соответствующего цилиндра). Тем самым, находящийся в камере сгорания газ сначала сжимается и только в конце такта сжатия выталкивается в выхлопной тракт через по меньшей мере один частично открытый выпускной клапан с получением эффекта декомпрессии.In one embodiment of the invention, the partial opening of at least one exhaust valve on the compression stroke begins in the range from 60 to 100° of the crank angle until reaching TDC (top dead center of the stroke of the piston of the corresponding cylinder). Thus, the gas in the combustion chamber is first compressed and only at the end of the compression stroke is pushed into the exhaust tract through the at least one partially open exhaust valve to obtain a decompression effect.
В другом варианте осуществления изобретения закрытие по меньшей мере одного выпускного клапана начинается в конце такта выпуска или на такте впуска в области между ВМТ (верхняя мертвая точка хода поршня соответствующего цилиндра) и 30° угла поворота коленчатого вала после ВМТ. Тем самым, газ, попадающий на такте рабочего хода из выхлопного тракта обратно в камеру сгорания в зависимости от оборотов двигателя на такте выпуска, либо выталкивается непосредственно в выхлопной тракт через по меньшей мере один частично открытый выпускной клапан, либо на более высоких оборотах сначала по меньшей мере частично сжимается и только после этого выталкивается через по меньшей мере один частично открытый выпускной клапан. Тем самым, на более высоких оборотах на такте выпуска может происходить дальнейшее сжатие газа в камере сгорания с последующей декомпрессией сжатого газа в выхлопной тракт, что усиливает эффект торможения двигателем в соответствии с описываемым способом.In another embodiment of the invention, the closing of at least one exhaust valve begins at the end of the exhaust stroke or on the intake stroke in the region between TDC (top dead center of the piston stroke of the corresponding cylinder) and 30° of the crankshaft angle after TDC. Thus, the gas that enters during the power stroke from the exhaust tract back into the combustion chamber, depending on the engine speed on the exhaust stroke, is either pushed directly into the exhaust tract through at least one partially open exhaust valve, or at higher speeds, first at least at least partially compressed and only then pushed out through at least one partially open exhaust valve. Thus, at higher revolutions on the exhaust stroke, further compression of the gas in the combustion chamber can occur, followed by decompression of the compressed gas into the exhaust tract, which enhances the effect of engine braking in accordance with the described method.
В частности, закрытие по меньшей мере одного выпускного клапана может пересекаться с открытием по меньшей мере одного впускного клапана.In particular, the closing of at least one exhaust valve may intersect with the opening of at least one intake valve.
В одном из примеров осуществления изобретения при удержании выпускного клапана в открытом состоянии на такте рабочего хода и такте выпуска сохраняется неизменная высота хода по меньшей мере одного выпускного клапана. С точки зрения управления это можно реализовать особенно просто, например, за счет неизменной высоты кулачка распределительного вала.In one exemplary embodiment of the invention, holding the exhaust valve open during the power stroke and the exhaust stroke maintains a constant stroke height of at least one exhaust valve. From a control point of view, this can be realized in a particularly simple way, for example, by means of a constant camshaft lobe height.
В предпочтительном примере осуществления изобретения в каждом цилиндре предусмотрены два выпускных клапана и только один из двух выпускных клапанов частично открывается на такте рабочего хода и удерживается в частично открытом состоянии на такте выпуска, а в конце такта выпуска или на такте впуска происходит его закрытие. Дополнительно второй выпускной клапан может быть закрыт на такте сжатия, такте рабочего хода, такте выпуска и такте впуска. Это позволит уменьшить нагрузки на регулируемый клапанный привод, связанный с выпускными клапанами, так как, в частности, только один из выпускных клапанов каждого цилиндра вынужден открываться с противодействием давлению в камере сгорания на такте сжатия.In a preferred embodiment of the invention, each cylinder has two exhaust valves and only one of the two exhaust valves is partially opened on the power stroke and held partially open on the exhaust stroke, and closed at the end of the exhaust stroke or intake stroke. Additionally, the second exhaust valve may be closed on the compression stroke, power stroke, exhaust stroke, and intake stroke. This will reduce the stresses on the variable valve actuator associated with the exhaust valves, since, in particular, only one of the exhaust valves of each cylinder is forced to open against the pressure in the combustion chamber on the compression stroke.
В другом варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает открытие по меньшей мере одного впускного клапана по меньшей мере одного цилиндра на такте впуска и удержание по меньшей мере одного впускного клапана в закрытом состоянии на такте сжатия, такте рабочего хода и такте выпуска. Тем самым, в режиме торможения двигателем внутреннего сгорания впускные клапаны могут приводиться в действие как при обычной работе. Благодаря этому не приходится менять привод впускных клапанов для режима торможения двигателем. Как и в обычном режиме, в режиме торможения двигателем впускные клапаны используются для направления воздуха из системы подачи воздуха двигателя внутреннего сгорания в камеры сгорания на такте впуска.In another embodiment of the invention, the method further includes opening at least one intake valve of at least one cylinder on the intake stroke and holding the at least one intake valve closed on the compression stroke, power stroke and exhaust stroke. Thus, in the braking mode of the internal combustion engine, the intake valves can be actuated as in normal operation. Thanks to this, it is not necessary to change the intake valve drive for the engine braking mode. As in normal mode, in engine braking mode, the intake valves are used to direct air from the internal combustion engine's air supply system into the combustion chambers on the intake stroke.
В частности, способ дополнительно может включать закрытие подпорного клапана, расположенного вниз по потоку относительно по меньшей мере одного выпускного клапана, на такте сжатия и/или такте выпуска. Подпорный клапан может быть расположен предпочтительно в выхлопном тракте.In particular, the method may further include closing a check valve located downstream of at least one exhaust valve on the compression stroke and/or the exhaust stroke. The check valve may preferably be located in the exhaust path.
Данное изобретение также относится к регулируемому клапанному приводу для двигателя внутреннего сгорания. Регулируемый клапанный привод может быть выполнен, в частности, в виде системы кулачков с регулируемым положением. Регулируемый клапанный привод предназначен для реализации способа в соответствии с предоставленным здесь описанием.This invention also relates to a variable valve actuator for an internal combustion engine. The variable valve actuator can in particular be in the form of a position-adjustable cam system. The adjustable valve actuator is designed to implement the method in accordance with the description provided here.
Дополнительно раскрытие данного изобретения относится к транспортному средству, в частности, к транспортному средству хозяйственного назначения (например, автобусу или грузовому автомобилю), с двигателем внутреннего сгорания, оснащенным регулируемым клапанным приводом согласно приведенному здесь описанию.Additionally, the disclosure of this invention relates to a vehicle, in particular, to a utility vehicle (for example, a bus or a truck), with an internal combustion engine equipped with a variable valve actuator as described herein.
Также существует возможность применения описанного здесь способа для легковых автомобилей, двигателей большой мощности, транспортных средств повышенной проходимости, стационарных двигателей, судовых двигателей и т.д.It is also possible to apply the method described here to passenger cars, high power engines, off-road vehicles, stationary engines, marine engines, and the like.
Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения можно комбинировать друг с другом в любом сочетании. Другие детали и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показаны:The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with each other in any combination. Other details and advantages of this invention are described below with reference to the accompanying drawings. They show:
Фиг. 1 Схематическое изображение цилиндра двигателя внутреннего сгорания; иFig. 1 Schematic representation of an internal combustion engine cylinder; and
Фиг. 2 Диаграмма газораспределения для клапанного механизма четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.Fig. 2 Valve timing diagram for a four-stroke internal combustion engine.
На фиг. 1 представлен цилиндр 12 двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 внутреннего сгорания является четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в частности, четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания или четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Предпочтительно, чтобы двигатель 10 внутреннего сгорания являлся частью транспортного средства хозяйственного назначения, например, грузового автомобиля или автобуса, и использовался для привода транспортного средства хозяйственного назначения.In FIG. 1 shows a
Цилиндр 12 включает в себя по меньшей мере один впускной клапан 14, по меньшей мере один выпускной клапан 16, одну камеру 18 сгорания и один поршень 20.
По меньшей мере один впускной клапан 14 соединяет камеру 18 сгорания с системой подачи воздуха двигателя 10 внутреннего сгорания для доставки воздуха для горения в камеру 18 сгорания. По меньшей мере один выпускной клапан 16 соединяет камеру 18 сгорания с выхлопным трактом двигателя 10 внутреннего сгорания для отвода отработанных газов. Например, в каждом из нескольких цилиндров 12 могут быть предусмотрены два впускных клапана 14 и два выпускных клапана 16.At least one
По меньшей мере один выпускной клапан 16 может приводиться в действие регулируемым клапанным приводом 22. Регулируемый клапанный привод 22 может быть выполнен, например, в виде системы кулачков с регулируемым положением. Система кулачков с регулируемым положением может включать в себя по меньшей мере одно основание для кулачков с по меньшей мере двумя кулачками. Основание для кулачков может быть установлено на распределительном валу без возможности вращения и с возможностью смещения по оси. По меньшей мере один клапан механизма газораспределения приводится в действие в зависимости от осевого положения основания для кулачков относительно разных кулачков основания. Также возможно, чтобы при наличии в каждом цилиндре 12 нескольких выпускных клапанов 16 эти выпускные клапаны 16 соответствующего цилиндра могли приводиться в действие по-разному.The at least one
Поршень 20 устанавливается в цилиндре 12 известным способом с возможностью возвратно-поступательного движения и соединен с коленчатым валом 24.The
На фиг. 2 изображен пример диаграммы газораспределения, показывающей приведение в действие впускных клапанов 14 и выпускных клапанов 16 из фиг. 1 в режиме торможения двигателя 10 внутреннего сгорания.In FIG. 2 is an example of a valve timing diagram showing the actuation of
Обозначенная штрихпунктирной линией кривая А показывает ход впускных клапанов 14 в зависимости от угла поворота коленчатого вала 24. Обозначенная штриховой линией кривая В показывает ход выпускного клапана 16 в зависимости от угла поворота коленчатого вала 24. Обозначенная сплошной линией кривая С показывает давление в камере 18 сгорания в зависимости от угла поворота коленчатого вала 24 на низких оборотах двигателя. Обозначенная пунктирной линией кривая D показывает давление в камере 18 сгорания в зависимости от угла поворота коленчатого вала 24 на высоких оборотах двигателя.Curve A, indicated by a dotted line, shows the stroke of the
Кривые A-D приводятся в течение характерного для работы четырехтактного двигателя периода вращения коленчатого вала (КВ) на 720°, при этом левая ось диаграммы отражает давление в цилиндре в барах, а правая ось - значения хода клапана в мм.Curves A-D are plotted over a 720° crankshaft rotation (CR) characteristic of a four-stroke engine, with the left axis of the graph representing cylinder pressure in bar and the right axis representing valve travel in mm.
Согласно кривой А впускные клапаны 14 открываются в режиме торможения двигателем так, как и в обычном режиме на такте впуска. На следующем цикле управления впускные клапаны 14 закрыты.According to curve A, the
В режиме торможения двигателем выпускные клапаны 16 работают не так, как в обычном (нормальном) режиме, то есть выпускные клапаны 16 открыты только на такте выпуска. Например, для каждого цилиндра 12 двигателя внутреннего сгорания могут быть предусмотрены два выпускных клапана 16, один из которых в режиме торможения двигателем удерживается в полностью закрытом положении, а второй - работает в соответствии с кривой В.In the engine braking mode, the
Согласно кривой В выпускной клапан 16 частично открывается приблизительно в диапазоне от 60 до 100° поворота KB до верхней мертвой точки, т.е. перед завершением такта сжатия. Затем на тактах рабочего хода и выпуска выпускной клапан 16 частично удерживается в открытом состоянии на период примерно 360° поворота КВ. Частично открытый выпускной клапан 16 на такте выпуска снова закрывается и остается в закрытом состоянии до следующего открытия на такте сжатия.According to curve B,
Согласно кривой В выпускной клапан 16 открывается только частично. Частичное открытие может соответствовать высоте хода клапана в диапазоне от 0,5 до 3 мм. В противоположность этому максимальный ход (обычный ход) выпускного клапана 16 может составлять примерно от 10 мм для малых двигателей 10 внутреннего сгорания примерно до 16 мм для очень больших двигателей 10 внутреннего сгорания, используемых в транспортных средствах хозяйственного назначения.According to curve B, the
За счет лишь частичного открытия выпускного клапана 16 согласно кривой В можно получить разную динамику изменения давления в камере сгорания 18 на разных оборотах двигателя 10 внутреннего сгорания.Due to the only partial opening of the
Согласно кривой С на низких оборотах двигателя 10 внутреннего сгорания, например, приблизительно до 1200 об/мин, сжатия в камере 18 сгорания на такте выпуска не происходит. Причиной этому является проходное сечение в результате частичного открытия выпускного клапана 16. При низких скоростях поршня 20 этого проходного сечения достаточно для выпуска из камеры 18 сгорания находящегося в камере 18 сгорания газа через частично открытый выпускной клапан 16 без повышения давления. Кривая С относится, например, к динамике изменения давления в цилиндре при частоте вращения вала двигателя внутреннего сгорания примерно 600 об/мин.According to curve C, at low speeds of the
Напротив, согласно кривой D на высоких оборотах двигателя 10 внутреннего сгорания, например, в диапазоне с 1200 до 1500 об/мин, в камере 18 сгорания на такте выпуска происходит сжатие. Из-за повышения оборотов двигателя также увеличивается скорость поршня 20 и также растет объемный поток через частично открытый выпускной клапан 16. Обеспечиваемого частичным открытием выпускного клапана 16 проходного сечения больше недостаточно, чтобы газ мог выходить без сжатия. Вместо этого происходит второе сжатие до достижения поршнем верхней мертвой точки в конце такта выпуска. При втором сжатии энергия рассеивается за счет по-прежнему находящегося в открытом состоянии выпускного клапана 16 и создается мощность торможения. В частности, выполненная при сжатии работа тормозит поршень 20, в результате чего происходит торможение двигателя 10 внутреннего сгорания в режиме торможения двигателем. Кривая D относится, например, к динамике изменения давления в цилиндре при частоте вращения вала двигателя внутреннего сгорания примерно 2600 об/мин.On the contrary, according to curve D, at high speeds of the
Обе кривые С и D отражают первое сжатие в камере 18 сгорания на такте сжатия, так как выпускной клапан 16 открывается только в конце такта сжатия. В результате открытия выпускного клапана 16 происходит декомпрессия сжатого газа в выхлопной тракт, в котором предусмотрен, например, закрытый в этот момент подпорный клапан. Приложенная поршнем 20 работа по сжатию, в свою очередь, тормозит двигатель 10 внутреннего сгорания. Из-за более высокой скорости поршня 20 согласно кривой D на более высоких оборотах двигателя происходит большее сжатие в камере 18 сгорания и, тем самым, эффект торможения усиливается по сравнению с аналогичным процессом на низких оборотах согласно кривой С.Both curves C and D represent the first compression in the
Во время рабочего хода давление в цилиндре по кривым С и D низкое, и из-за подпора отработанных газов в выхлопном тракте воздух может попадать обратно в камеру 18 сгорания через частично открытый выпускной клапан 16.During the power stroke, the pressure in the cylinder along curves C and D is low, and due to the backpressure of the exhaust gases in the exhaust tract, air can enter the
В итоге на низких оборотах двигателя ниже предельного значения, которое может находиться в диапазоне, например, от 1200 до 1500 об/мин, согласно кривой С происходит лишь сжатие газа в камере 18 сгорания и декомпрессия сжатого газа в выхлопной тракт. Однократный цикл сжатие-декомпрессия происходит на такте сжатия. На высоких оборотах двигателя выше предельного значения на той же кривой (кривая В) для того же выпускного клапана 16 согласно кривой D происходит двойное сжатие газа в камере 18 сгорания и декомпрессия сжатого газа в выхлопной тракт через частично открытый выпускной клапан 16. С одной стороны, на такте сжатия происходит первое сжатие с последующей декомпрессией. Дополнительно на такте выпуска происходит второе сжатие с последующей декомпрессией.As a result, at low engine speeds below the limit value, which can be in the range, for example, from 1200 to 1500 rpm, according to curve C, only the gas is compressed in the
Переход между кривыми С и D осуществляется постоянно с ростом оборотов двигателя 10 внутреннего сгорания.The transition between curves C and D takes place continuously as the speed of the
Тем самым, изобретение позволяет наиболее предпочтительным образом получить сильный эффект торможения (кривая D) при помощи одного и того же профиля газораспределения для выпускного клапана 16 на высоких оборотах двигателя 10 внутреннего сгорания за счет двукратного сжатия - декомпрессии. На низких оборотах также достигается (малый) эффект торможения за счет однократного сжатия -декомпрессии (кривая С), при этом активация работы двигателя предотвращается или по меньшей мере снижается из-за отказа от второго сжатия - декомпрессии. Таким образом, способ автоматически приспосабливается к условиям окружения (обороты двигателя), благодаря чему дополнительное внешнее вмешательство в управление не требуется.Thus, the invention makes it possible, in the most advantageous manner, to obtain a strong braking effect (curve D) by means of the same valve timing profile for the
Данное изобретение не ограничивается предпочтительными примерами осуществления, которые были описаны выше. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также будет использована идея данного изобретения, и поэтому такие варианты будут входить в объем правовой охраны. В частности, данное изобретение претендует на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения вне зависимости от отсылки к соответствующим пунктам формулы. В частности, признаки зависимых пунктов формулы изобретения раскрываются независимо от всех признаков независимого пункта 1 формулы изобретения и, к примеру, независимо от признаков, касающихся частичного открытия по меньшей мере одного выпускного клапана на такте сжатия, удержания по меньшей мере одного выпускного клапана в частично открытом состоянии на такте рабочего хода и/или такте выпуска и/или закрытия по меньшей мере одного частичного открытого выпускного клапана в конце такта выпуска или на такте впуска по независимому пункту 1 формулы изобретения.The present invention is not limited to the preferred embodiments that have been described above. Moreover, many variations and modifications are possible, which will also use the idea of this invention, and therefore such variations will be included in the scope of legal protection. In particular, this invention claims to protect the subject matter and features of the dependent claims, regardless of reference to the respective claims. In particular, the features of the dependent claims are disclosed independently of all the features of the independent claim 1 and, for example, regardless of the features relating to the partial opening of at least one exhaust valve on the compression stroke, holding at least one exhaust valve in a partially open state on the power stroke and/or exhaust stroke and/or closing of at least one partial open exhaust valve at the end of the exhaust stroke or on the intake stroke according to independent claim 1 of the claims.
Список номеров позицийPosition number list
10 Двигатель внутреннего сгорания10 Internal combustion engine
12 Цилиндр12 Cylinder
14 Впускной клапан14 intake valve
16 Выпускной клапан16 Exhaust valve
18 Камера сгорания18 Combustion chamber
20 Поршень20 Piston
22 Регулируемый клапанный привод22 Variable valve actuator
24 Коленчатый вал24 Crankshaft
А Кривая управления впускным клапаномA Intake valve control curve
В Кривая управления выпускным клапаномB Exhaust valve control curve
С Динамика изменения давления в цилиндре на малых оборотах двигателяC Dynamics of pressure change in the cylinder at low engine speeds
D Динамика изменения давления в цилиндре на высоких оборотах двигателяD Cylinder pressure dynamics at high engine speeds
Claims (29)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017120150.5 | 2017-09-01 | ||
DE102017120150.5A DE102017120150A1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Method for braking an internal combustion engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018131464A RU2018131464A (en) | 2020-03-03 |
RU2018131464A3 RU2018131464A3 (en) | 2021-12-28 |
RU2773789C2 true RU2773789C2 (en) | 2022-06-09 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4592319A (en) * | 1985-08-09 | 1986-06-03 | The Jacobs Manufacturing Company | Engine retarding method and apparatus |
EP0294682B1 (en) * | 1987-06-11 | 1991-07-17 | The Jacobs Manufacturing Company | Rocker arm decoupler |
RU2145384C1 (en) * | 1995-04-04 | 2000-02-10 | Штейр Нутцфарцойге АГ | Method of engine braking for use in internal combustion four-stroke piston engine |
DE102005059403A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Daimlerchrysler Ag | Internal combustion engine e.g. petrol engine, braking method, involves opening inlet valve before reaching dead point in expansion stroke of cylinder, where position of outlet valve remains unchanged in expansion and compression strokes |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4592319A (en) * | 1985-08-09 | 1986-06-03 | The Jacobs Manufacturing Company | Engine retarding method and apparatus |
EP0294682B1 (en) * | 1987-06-11 | 1991-07-17 | The Jacobs Manufacturing Company | Rocker arm decoupler |
RU2145384C1 (en) * | 1995-04-04 | 2000-02-10 | Штейр Нутцфарцойге АГ | Method of engine braking for use in internal combustion four-stroke piston engine |
DE102005059403A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Daimlerchrysler Ag | Internal combustion engine e.g. petrol engine, braking method, involves opening inlet valve before reaching dead point in expansion stroke of cylinder, where position of outlet valve remains unchanged in expansion and compression strokes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6000374A (en) | Multi-cycle, engine braking with positive power valve actuation control system and process for using the same | |
US6553962B1 (en) | Exhaust valve deactivation and intake valve phasing to enable deceleration fuel shut off and engine braking | |
JPH04503987A (en) | Method and device for applying engine braking to a four-stroke internal combustion engine | |
US7487751B2 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
KR20140140043A (en) | Engine system and operation method using engine braking mechanisms for early exhaust valve opening | |
US11378020B2 (en) | Method for operating a reciprocating internal combustion engine | |
US10738717B2 (en) | Method for braking an internal combustion engine | |
JP7047731B2 (en) | Internal combustion engine system | |
JP2010500497A (en) | Internal combustion engine | |
US10634014B2 (en) | Variable valve drive with a sliding cam system for an internal combustion engine | |
DE102013019183A1 (en) | Method for controlling the engine braking effect of a valve-controlled combustion engine | |
US11008952B2 (en) | Vacuum and compression release braking in spark-ignited engines | |
US10598099B2 (en) | Method for operating a reciprocating internal combustion engine | |
RU2773789C2 (en) | Method for braking internal combustion engine | |
CN109630305B (en) | Internal combustion engine with seat ring hole | |
US20170122199A1 (en) | Two-stroke opposed piston internal combustion engine | |
KR101526378B1 (en) | Variable compression ratio and exhaust gas brake apparatus | |
US11136926B2 (en) | Method for operating a reciprocating piston internal combustion engine | |
US20080236521A1 (en) | Internal Combustion Engine | |
US20210317794A1 (en) | Method for Operating an Internal Combustion Engine, in Particular of a Motor Vehicle, in an Engine Braking Operation | |
CN111448378B (en) | Method for controlling an internal combustion engine arrangement | |
RU2776042C2 (en) | Options of internal combustion engines with valve pockets and vehicle | |
US11352914B2 (en) | Valve train for an internal combustion engine of a motor vehicle, and method for operating such a valve train | |
BR102018067605B1 (en) | METHOD FOR BRAKING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, VARIABLE VALVE TRAIN AND MOTOR VEHICLE | |
WO2016145562A1 (en) | Increased duration intake camshaft with dwell at peak lift |