Определение составляющих неравномерности суммарного крутящего момента при отключении цилиндров

Abstract

Рассмотрено одно из актуальных направлений повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, а именно, отключение цилиндров двигателей внутреннего сгорания на режимах холостого хода и частичных нагрузок. Существующие на сегодня ДВС с отключением цилиндров располагают достаточными техническими решениями, обеспечивающими высокие топливно-экономические и экологические показатели рабочего процесса двигателя. Наряду с этим такие двигатели требуют решения следующих задач: улучшение массогабаритных показателей, снижение стоимости и упрощение конструкции, повышение надежности и тому подобное. К основным задачам транспортных средств относится также снижение уровня вибрации двигателя. Эта задача особенно актуальна для ДВС с отключением цилиндров. При отключении цилиндров растет неравномерность суммарного крутящего момента от рабочих процессов в активных цилиндрах и, как следствие, неравномерность хода двигателя, которая влияет на динамические характеристики автомобиля в целом. Для решения этой задачи были рассмотрены общие положения неравномерности крутящего момента двигателей внутреннего сгорания. Были обработаны суммарные крутящие моменты различных двигателей и получены данные о неравномерности крутящих моментов. Разработана методика исследования влияния отключения цилиндров, в частности числа активных цилиндров,на неравномерность суммарного крутящего момента. Введено понятие степени изменения неравномерности крутящего момента двигателя с отключением цилиндров и предложено уравнение для его определения в зависимости от числа активных цилиндров. Также введено понятие степени изменения коэффициента неравномерности крутящего момента двигателя при отключены цилиндров. Выполнен пример расчета четырехцилиндрового четырёхтактного рядного двигателя для возможности сравнения изменения неравномерности крутящего момента при отключении цилиндров в данном двигателе. В результате выполненных расчетов было установлено, что коэффициент неравномерности крутящего момента при работе двигателя на 3-х, 2-х и 1-м цилиндрах в среднем возрастает соответственно в 1,5; 2 и 3 раза. Проанализированы результаты расчетов и приведены гистограммы при всех возможных значениях числа активных цилиндров.

The article considers one of the topical directions of increasing fuel economy and reducing the toxicity of exhaust gases, namely, cylinder disconnection of internal combustion engines (ICE) in idling and partial loads. Current internal combustion engines with cylinder disconnection have enough technical solutions to ensure high fuel economy and ecological indicators of the engine working process. Accordingly, such engines require solution of the following tasks: improvement of mass-size indicators, cost reduction and design improvement, increase of reliability, etc. One of the main tasks of transport vehicles is also reducing the level of engine vibrations. This task is especially relevant for internal combustion engines with disconnected cylinders. When cylinders are disconnected, the unevenness of total torque increases from working processes in active cylinders and, as a result, the unevenness of the engine stroke, which affects the dynamic characteristics of the vehicle as a whole. To solve this problem, the general provisions of torsional momentum unevenness of internal combustion engines were considered. Total torsional torque of different engines was processed and data on the unevenness of torsional torque was obtained. The method of investigating the influence of cylinder switching, particularly the number of active cylinders on the unevenness of total torque is developed. The notion of torsional torque change degree with cylinder disconnection is introduced and the equation for its determination depending on the number of active cylinders is proposed. The notion of torsional torque coefficient change at disconnection of cylinders is also introduced. The application of the calculation of a four-cylinder inline engine for the possibility to compare changes in the torsional momentum unevenness when the cylinders are disconnected in the given engine was made. As a result of the calculations it was found that the torque unevenness coefficient at operation of the engine with 3, 2 and 1 cylinders in the average increases in 1,5; 2 and 3 times. The results of calculations were analyzed and histograms for all possible values of the number of active cylinders have been provided.