Патент на изобретение №2358143

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ВПРЫСКА ТОПЛИВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с двойной системой впрыска топлива. Изобретение позволяет простым способом предотвратить возникновение явления детонации в двигателе внутреннего сгорания. Двигатель содержит: форсунку для прямого впрыска; форсунку для впрыска топлива во впускные каналы; блок определения режима работы двигателя, предназначенный для выявления режима работы двигателя; блок контроля количества впрыскиваемого топлива, предназначенный для отслеживания режима работы двигателя и управления соответствующим количеством топлива, впрыскиваемого из форсунки для прямого впрыска и форсунки для впрыска топлива во впускные каналы, в зависимости от режима работы двигателя; блок памяти со встроенными четырьмя таблицами карт угла опережения зажигания, включающими первую карту угла опережения зажигания. Первая карта угла опережения зажигания составлена исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует моменту создания максимального крутящего момента. Вторая карта угла опережения зажигания составлена исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует моменту создания крутящего момента на границе детонации. Третья карта угла опережения зажигания составлена исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы фактически соответствует моменту создания максимального крутящего момента. Четвертая карта угла опережения зажигания составлена исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы фактически соответствует моменту создания крутящего момента на границе детонации. Блок контроля угла опережения зажигания предназначен для управления моментом зажигания цилиндра, используя соотношение количества топлива, впрыскиваемого форсункой для прямого впрыска и форсункой для впрыска топлива во впускные каналы, и четыре таблицы карт угла опережения зажигания. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, снабженному двойной системой впрыска топлива, включающей систему впрыска топлива во впускные каналы и систему прямого впрыска.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Быстрый разгон автомобиля с низкой скорости может стать причиной детонации в двигателе внутреннего сгорания автомобиля.

[0003] Детонация – это явление, при котором несгоревшая топливовоздушная смесь, находящаяся перед фронтом распространения пламени, сжимается, что приводит к повышению ее температуры, и затем самовоспламеняется из-за несоответствия нагрузки на двигатель и момента зажигания двигателя, образовавшаяся во время сгорания в камере сгорания волна высокого давления вызывает вибрацию стенок камеры сгорания. В связи с возникновением подобной детонации температура и давление в камере сгорания аномально повышаются, что может стать причиной повреждения камеры сгорания. Вследствие этого в предшествующих разработках были продуманы различные контрмеры, например, раскрытые в патентном документе 1.

[0004] В патентном документе 1 раскрывается блок управления, предназначенный для управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, в котором на диапазоне малых нагрузок, никогда не вызывающих детонацию, момент зажигания устанавливается на момент создания максимального крутящего момента (ММКМ: Минимальное опережение зажигания для обеспечения Максимального Крутящего Момента) и, наоборот, на диапазоне высоких нагрузок, при которых детонация весьма вероятна, момент зажигания устанавливается на момент создания крутящего момента на границе детонации (МД), основываясь на выявлении детонации. Граница детонации означает время, когда впервые при увеличении угла опережения зажигания обнаруживается детонационный шум (выявленный стук).

Патентный документ 1: публикация нерассмотренной японской патентной заявки Н10-141194 А.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ БУДУТ РЕШЕНЫ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Однако в изобретении, раскрытом в вышеупомянутом патентном документе 1, контроль за установкой момента зажигания применим к двигателям внутреннего сгорания, в которых для одного цилиндра используется одно устройство подачи топлива.

[0006] Между прочим, режимы впрыска топлива классифицируются на ВТВ систему (Впрыска Топлива во Впускные каналы), в которой топливо впрыскивается из форсунки во впускной трубопровод каждого цилиндра, и ПВ систему (систему Прямого Впрыска), в которой топливо из форсунки впрыскивается непосредственно в каждый цилиндр. В ВТВ системе топливо легко смешивается до однородного состояния с воздухом и, соответственно, при работе двигателя на малой частоте вращения (малая частота вращения двигателя) можно полностью достичь кпд двигателя. С другой стороны, в ПВ системе, поскольку в цилиндр всасывается много воздуха, высокого кпд двигателя можно достичь при работе двигателя на высокой частоте вращения (высокая частота вращения двигателя). Для достижения более эффективной производительности горения двигателя внутреннего сгорания, используя вышеописанные преимущества обеих систем, может быть обеспечена система, в которой для каждого цилиндра параллельно устанавливаются обе, ВТВ система и ПВ система, так, чтобы соотношение количества топлива, впрыскиваемого от каждой из двух систем (т.е. форсунок), изменялось в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.

[0007] Однако ВТВ система и ПВ система отличаются одна от другой своими моментами генерации максимального крутящего момента, моментами генерации крутящего момента на границе детонации и т.д. Следовательно, даже если изобретение из вышеупомянутой патентной публикации-прототипа применить к случаю, когда для каждого цилиндра двигателя параллельно устанавливаются обе системы, оптимального момента зажигания достичь нельзя.

[0008] Настоящее изобретение выполнено с учетом дефектов или недостатков, с которыми сталкиваются в предшествующей публикации, упомянутой выше. Целью настоящего изобретения является обеспечение двигателя внутреннего сгорания, имеющего двойную систему впрыска топлива, включающую обе, ВТВ систему и ПВ систему, и способного избежать возникновения детонации, применяя простую арифметическую (операцию) обработку и осуществляя установку оптимального момента зажигания.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0009] Первый аспект настоящего изобретения характеризуется в том, что двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, включает:

форсунку для прямого впрыска;

форсунку для впрыска топлива во впускные каналы;

блок определения режима работы двигателя, предназначенный для выявления режима работы двигателя;

блок контроля количества впрыскиваемого топлива, предназначенный для отслеживания режима работы двигателя и управления соответствующим количеством топлива, впрыскиваемого из форсунки для прямого впрыска и форсунки для впрыска топлива во впускные каналы, в зависимости от режима работы двигателя;

блок памяти со встроенными четырьмя таблицами карт угла опережения зажигания, включающими первую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует времени создания максимального крутящего момента, вторую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует моменту создания крутящего момента на границе детонации, третью карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы фактически соответствует моменту создания максимального крутящего момента, и четвертую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы впрыска топлива фактически соответствует времени создания крутящего момента на границе детонации; и

блок контроля угла опережения зажигания, предназначенный для управления моментом зажигания цилиндра, используя соотношение количества топлива, впрыскиваемого форсункой для прямого впрыска и такового форсункой для впрыска топлива во впускные каналы, и четыре таблицы карт угла опережения зажигания.

[0010] Второй аспект настоящего изобретения характеризуется, в дополнение к первому аспекту, тем, что двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать блок расчета угла опережения зажигания, предназначенный для расчета основного угла опережения зажигания по значениям, размещенным в картах, с первой по четвертую, угла опережения зажигания, расчета первого интерполированного значения, полученного, выполняя операцию интерполяции основного угла опережения зажигания из первой карты угла опережения зажигания и основного угла опережения зажигания из третьей карты угла опережения зажигания в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, расчета второго интерполированного значения, полученного, выполняя операцию интерполяции основного угла опережения зажигания из второй карты угла опережения зажигания и основного угла опережения зажигания из четвертой карты угла опережения зажигания в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, и сравнения первого и второго интерполированных значений друг с другом, чтобы таким образом установить любое из интерполированных значений, находящееся на стороне угла задержки, в качестве угла опережения зажигания.

[0011] Третий аспект настоящего изобретения характеризуется, в дополнение ко второму аспекту, тем, что блок определения режима работы двигателя может включать датчик определения температуры воды, предназначенный для измерения охлаждающей воды двигателя внутреннего сгорания, и блок расчета угла опережения зажигания, служащий для расчета величины поправки к углу опережения зажигания, зависящей от температуры охлаждающей воды.

[0012] Четвертый аспект настоящего изобретения характеризуется, в дополнение к первому аспекту, тем, что блок определения режима работы двигателя может включать средства определения частоты вращения, предназначенные для определения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, и датчик нагрузки, предназначенный для определения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.

[0013] Пятый аспект настоящего изобретения характеризуется, в дополнение к четвертому аспекту, тем, что датчик нагрузки на двигатель может включать по меньшей мере любой из: датчик количества впускаемого воздуха, датчик открытия дроссельной заслонки и датчик отрицательного давления во впускном трубопроводе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Согласно вышеупомянутому первому аспекту настоящего изобретения, управляя углом опережения зажигания по картам с первой по четвертую угла опережения зажигания, угол опережения зажигания можно соотнести путем простой расчетной операции с системой прямого впрыска и системой впрыска топлива во впускные каналы, которые отличаются моментами генерации максимального крутящего момента и моментами генерации крутящего момента на границе детонации. Поэтому в двигателе внутреннего сгорания, обеспеченном двойной системой впрыска топлива, то есть форсункой для прямого впрыска и форсункой для впрыска топлива во впускные каналы, можно избежать возникновения детонации посредством простой обработки операций и таким образом может быть установлен оптимальный угол опережения зажигания.

[0015] Согласно второму аспекту настоящего изобретения в двигателе внутреннего сгорания, обеспеченном двойной системой впрыска топлива, то есть форсункой для прямого впрыска и форсункой для впрыска топлива во впускные каналы, можно всегда отрегулировать угол опережения зажигания и удерживать его в положении, соответствующем оптимальной работе двигателя внутреннего сгорания, можно избежать возникновения детонации и, следовательно, можно установить оптимальный угол опережения зажигания, используя только четыре таблицы карт угла опережения зажигания даже в случае, когда двигатель работает при регулировании количества топлива, впрыскиваемого форсункой для прямого впрыска и форсункой для впрыска топлива во впускные каналы в соответствии с рабочим режимом двигателя, не выполняя сложных расчетных операций.

[0016] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения местоположение датчика температуры охлаждающей воды позволяет рассчитать величину поправки к углу опережения зажигания и настроить угол опережения зажигания исходя из режима прогрева двигателя, таким образом улучшая выполнение регулировки угла опережения зажигания.

[0017] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения режим работы двигателя можно определить с помощью датчика оборотов двигателя и датчика нагрузки на двигатель и, следовательно, можно регулировать угол опережения зажигания относительно параметров частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель, тем самым реализуя настройку оптимального угла опережения зажигания с высокой точностью.

[0018] Согласно пятому аспекту настоящего изобретения в случае размещения по меньшей мере любого из: датчик количества впускаемого воздуха, датчик открытия дроссельной заслонки и датчик отрицательного давления во впускном трубопроводе можно точно определить величину нагрузки на двигатель и, следовательно, точно отрегулировать угол опережения зажигания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] На Фиг.1 представлен в разрезе двигатель внутреннего сгорания согласно одному воплощению настоящего изобретения;

На Фиг.2 представлен вид сверху структурной схемы, в которой в реализации, представленной на Фиг.1, установлена форсунка для впрыска топлива во впускные каналы (ВТВ форсунка);

На Фиг.3 представлен вид спереди по Фиг.2;

На Фиг.4 представлена структурная схема для пояснения управления двигателем внутреннего сгорания данной реализации;

На Фиг.5, включая Фиг. с 5А до 5D, показаны карты угла опережения зажигания в двигателе внутреннего сгорания в данной реализации;

На Фиг.6 приведена карта, представляющая величину поправки;

На Фиг.7 представлен график, показывающий принцип управления углом опережения зажигания в данной реализации; и

На Фиг.8 приведена блок-схема, показывающая процесс, представляющий шаги управления углом опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания в данной реализации.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВОПЛОЩЕНИЯ

[0020] Ниже будет приведено описание одной предпочтительной реализации настоящего изобретения.

[0021] На Фиг. с 1 по 8 показана реализация данного изобретения.

[0022] Вначале поясним конструкцию настоящего изобретения, номер позиции 11 указывает на V-образный 6-цилиндровый двигатель как на «двигатель внутреннего сгорания» настоящего изобретения, в котором к каждому из цилиндров 12 подсоединен впускной канал 13 и выпускной канал 14, который дополнительно обеспечен форсункой 15 для прямого впрыска (ПВ форсункой) и форсункой 16 для впрыска топлива во впускные каналы (ВТВ форсункой). Топливо из ПВ форсунки впрыскивается непосредственно в цилиндр 12, т.е. в камеру сгорания и затем смешивается в цилиндре 12 с воздухом, и дополнительно через ВТВ форсунку 16 топливо впрыскивается во впускной канал 13 и затем, проходя по впускному каналу 13, смешивается с воздухом. Смешанное таким образом топливо всасывается в цилиндр 12 и сгорает в нем при зажигании от свечи зажигания 14а, не показанной, в предварительно установленный момент времени.

[0023] Далее, каждый из цилиндров 12 обеспечен впускным клапаном 18, предназначенным для открытия или закрытия впускного канала, и выпускным клапаном 19, предназначенным для открытия или закрытия выпускного канала, и, открывая впускной клапан 18, чистый воздух из уравнительного резервуара 20 вводят в цилиндр 12 (т.е. в камеру сгорания).

[0024] Как показано на Фиг. с 1 по 4, соответствующие ПВ форсунки 15, размещенные для соответствующих цилиндров 12, соединены друг с другом с помощью ПВ подводящих трубок 23, а соответствующие ВТВ форсунки 16 также соединены друг с другом с помощью ВТВ подводящих трубок 24. ПВ подводящие трубки 23 соединены с помощью трубопровода 26 прямого впрыска (ПВ трубопровод), чтобы впрыснутое топливо циркулировало в топливный бак 28, а ВТВ подводящие трубки 24 присоединены к топливному баку 28 с помощью трубопровода 27 впрыскивания во впускную трубу (ВТВ трубопровод).

[0025] Как показано на Фиг.4, топливо в ПВ подводящую трубку 23 подается под предварительно заданным высоким давлением с помощью топливного насоса 31 и высоконапорного насоса 32, а также топливо подается под давлением, более низким, чем таковое на стороне ПВ подводящей трубки, в ВТВ подводящую трубку 24 с помощью топливного насоса 31. Для ПВ форсунки 15, чтобы непосредственно впрыскивать топливо в находящийся под высоким давлением цилиндр 12, требуется высокое давление.

[0026] Эти форсунки 15 и 16 впрыскивают предварительно установленное количество топлива, подаваемого под предварительно заданным давлением, с помощью топливных насосов 31 и 32 посредством открытия клапанов с электромагнитным управлением, не показанных, в течение предварительно заданного периода времени (впрыскивания).

[0027] Эти форсунки 15 и 16 присоединены к блоку управления двигателем (БУД) 35, как средству управления, для управления моментом открытия (или закрытия) и промежутком времени открытия (или закрытия) клапана с электромагнитным управлением.

[0028] Датчик 36 давления топлива и датчик 37 температуры топлива встроены в ПВ подводящую трубку 23 и соединены с блоком управления двигателем БУД 35, к которому также присоединены датчик 38 частоты вращения двигателя, как средство выявления частоты вращения, предназначенное для определения частоты вращения двигателя, датчик 39 нагрузки на двигатель, как средство выявления нагрузки на двигатель, предназначенное для определения нагрузки на двигатель, и датчик 41 температуры воды, как средство измерения температуры воды, предназначенное для определения температуры охлаждающей воды двигателя. Режим работы двигателя определяется с помощью датчика 38 частоты вращения двигателя и датчика 39 нагрузки на двигатель, а температурный режим двигателя определяется с помощью датчика 41 температуры воды.

[0029] Средства определения режима работы двигателя или блок определения режима работы двигателя включает средства определения частоты вращения, средства определения нагрузки на двигатель и средства определения температуры воды.

[0030] В качестве подобного датчика 39 нагрузки на двигатель можно использовать, например, любой из: датчик для определения количества впускаемого воздуха как средство определения количества впускаемого воздуха, датчик для определения открытия дроссельной заслонки как средство определения открытия дроссельной заслонки, датчик выявления отрицательного давления во впускном трубопроводе как средство определения отрицательного давления во впускном трубопроводе либо подобные.

[0031] Кроме того, к блоку управления двигателем БУД 35 также присоединены различные исполнительные механизмы 40 для того, чтобы управлять этими исполнительными механизмами по сигналам от блока управления двигателем БУД 35. Блок управления двигателем БУД 35 получает информацию от датчика 38 частоты вращения двигателя, датчика 39 нагрузки на двигатель и датчика 41 температуры воды в предварительно установленные моменты опроса и предназначен для обеспечения требуемого количества впрыскивания, необходимого для впрыскивания топлива в соответствующие цилиндры 12 с помощью ПВ форсунок 15 и ВТВ форсунок 16 соответственно.

[0032] Согласно такой работе блока управления двигателем БУД 35 осуществляется контроль угла опережения зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания.

[0033] Более точно, блок управления двигателем БУД 35 снабжен средствами памяти (блок 35а памяти), предназначенными для хранения карт угла опережения зажигания, отвечающих рабочим режимам двигателя внутреннего сгорания, и средствами центрального управления (блок 35b центрального управления), выполняющими расчеты, используя значения из этих карт угла опережения зажигания, основываясь на встроенном программном обеспечении, чтобы таким образом управлять углом опережения зажигания в соответствии с рабочим режимом двигателя.

[0034] Кроме того, центральный блок 35b управления из блока 35 управления двигателем взаимодействует с различными программами, хранящимися в средствах памяти, что позволяет средствам управления количеством впрыска (блок 35с управления количеством впрыска), предназначенным для управления количеством топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15 и ВТВ форсункой 16, средствам управления углом опережения зажигания (блок 35d управления углом опережения зажигания), предназначенным для управления углом опережения зажигания цилиндра 12, средствам расчета угла опережения зажигания (блок 35е расчета угла опережения зажигания), предназначенным для расчета угла опережения зажигания, и подобным выполнять их функции.

[0035] Блок управления двигателем БУД 35 оснащен четырьмя таблицами карт основного угла опережения зажигания и картами величины поправки.

[0036] На Фиг.5 представлены четыре таблицы карт угла опережения зажигания, установленные в блоке управления двигателем БУД 35.

(1) Первая карта (А), изображенная на Фиг.5А, представляет первую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима эксплуатации (работы) двигателя внутреннего сгорания таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только ПВ форсунки 15 фактически соответствует моменту генерации максимального крутящего момента (т.е. минимальное опережение зажигания для обеспечения максимального крутящего момента (ММКМ)).

(2) Вторая карта (В), изображенная на Фиг.5В, представляет вторую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя внутреннего сгорания таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только ПВ форсунки 15 фактически соответствует моменту генерации крутящего момента на границе детонации (МД).

(3) Третья карта (С), изображенная на Фиг.5С, представляет третью карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима эксплуатации (работы) двигателя внутреннего сгорания таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только ВТВ форсунки 16 фактически соответствует ММКМ.

(4) Четвертая карта (D), изображенная на Фиг.5D, представляет четвертую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя внутреннего сгорания таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только ВТВ форсунки 16 фактически соответствует МД.

В соответствующих картах угла опережения зажигания значения угла опережения зажигания расставляют через предварительно установленные интервалы вплоть до значения, соответствующего широко открытой дроссельной заслонке (ШОЗ), используя в качестве параметров: частоту вращения двигателя (об/мин) и нагрузку на двигатель.

[0037] На Фиг.6 показан формат группы данных, представляющих карту величины поправки. В карте величины поправки сами значения поправки (значения угла поправки), корректирующие угол опережения зажигания, расставлены относительно значений А°С, В°С, С°С – N°С (где А, В, С, -, N – это предварительно установленные значения), где параметром является температура охлаждающей воды двигателя.

[0038] Блок управления двигателем БУД 35 также обеспечен средствами или функциями, предназначенными для расчета угла опережения зажигания для цилиндров 12, используя четыре таблицы карт угла опережения зажигания и карты величины поправки, и для управления углом опережения зажигания, которые в моменты зажиганий выдают команды на зажигание свеч зажигания 14а.

[0039] На Фиг.7 представлен график, показывающий принцип управления углом опережения зажигания, заложенный в блок управления двигателем БУД 35 в данной реализации. Здесь по оси абсцисс отложен угол опережения зажигания Ig.T, где направление направо является стороной угла опережения, направление налево является стороной угла задержки (отставания), а по оси ординат отложен крутящий момент.

[0040] Когда значения крутящего момента представлены в зависимости от угла опережения зажигания, получается холмообразная кривая (которая называется кривая зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента), и верхняя точка этой кривой зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента указывает на ММКМ, а точка МД расположена на одной стороне от этой верхней точки. Форма кривой зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента, местоположение верхней точки кривой и точкой МД на кривой в случае применения ПВ форсунки 15 и в случае применения ВТВ форсунки 16 отличаются. Поэтому, например, если допустить, что датчик 38 частоты вращения и датчик 39 нагрузки на двигатель выдают, соответственно, одно значение за одно время опроса, и эти значения соответствуют точкам с r1 по r4 (одинаковые точки на рисунках), показанным на Фиг. с 5А по 5D, точки r1 и r2 являются точками на одной кривой зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента (кривая ПВ=100% на Фиг.7), а точки r3 и r4 являются точками на другой кривой зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента (кривая ВТВ=100% на Фиг.7).

[0041] Когда двигатель внутреннего сгорания управляется при настройке количества или соотношения топлива, впрыскиваемого от ПВ форсунки 15 и ВТВ форсунки 16 в соответствии с режимом работы двигателя, если значение интерполировано в зависимости от соотношения количества топлива, впрыскиваемого от обеих форсунок 15 и 16, как показано на Фиг.7, между вышеупомянутыми верхней и нижней кривыми зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента (кривой ПВ=100% и кривой ВТВ=100%) формируется дополнительная кривая зависимости угла опережения зажигания от крутящего момента (промежуточная кривая) интерполированных значений. На этой промежуточной кривой первое интерполированное значение r5 формируется на линии, соединяющей значения r1 и r3, а второе интерполированное значение r6 формируется на линии, соединяющей значения r2 и r4.

[0042] Выбирая одно значение, размещенное на стороне угла задержки, из этих интерполированных значений r5 и r6 в качестве угла опережения зажигания цилиндра 12, можно предотвратить возбуждение детонации в цилиндре 12 и выполнить оптимальную настройку угла опережения зажигания, даже если ПВ форсунка 15 и ВТВ форсунка 16 используются при любом соотношении впрыскиваемого топлива. Так, в случае, представленном на Фиг.7, в качестве угла опережения зажигания цилиндра 12 используется второе интерполированное значение r6.

[0043] На Фиг.8 представлена блок-схема, отображающая шаги управления углом опережения зажигания двигателя согласно данной реализации, и далее работа или функционирование данной реализации будут раскрыты со ссылкой на эту блок-схему.

[0044] Блок управления двигателем БУД 35 считывает значения датчика 38 частоты вращения двигателя, датчика 39 нагрузки на двигатель и датчика 41 температуры воды в каждое предопределенное время опроса (шаг S1). Затем блок управления двигателем БУД 35 устанавливает соотношение количества топлива, впрыскиваемого из ПВ форсунки 15 и ВТВ форсунки 16 (соотношение впрыскиваемого топлива), в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель, считанных блоком управления двигателем БУД 35 на предыдущем шаге S1 (шаг S2). Результатом этого вычисления станет три случая: впрыск топлива только ПВ форсункой 15, впрыск топлива только ВТВ форсункой 16 и впрыск топлива обеими форсунками 15 и 16.

[0045] Затем блок управления двигателем БУД 35 считывает с первой по четвертую карты угла опережения зажигания (А)-(D) (шаг S3).

[0046] Далее блок управления двигателем БУД 35 считывает карту величины поправки исходя из значения, полученного от датчика 41 температуры воды (шаг S4).

[0047] Блок управления двигателем БУД 35 выполняет следующие вычисления (1)-(4) и рассчитывает угол опережения зажигания (шаг S5).

(1) Блок управления двигателем БУД 35 рассчитывает следующие значения углов опережения зажигания (а)-(d) как основные углы опережения зажигания исходя из частоты вращения двигателя и количества впускаемого воздуха, считанных на шаге S1, и четырех таблиц карт угла опережения зажигания, считанных на шаге S3.

[0048] (а) Угол опережения зажигания при ММКМ при соотношении количества топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15 (100%), в зависимости от данных первой таблицы угла опережения зажигания (А).

[0049] (b) Угол опережения зажигания при МД при соотношении количества топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15 (100%), в зависимости от данных второй таблицы угла опережения зажигания (В).

[0050] (с) Угол опережения зажигания при ММКМ при соотношении количества топлива, впрыскиваемого ВТВ форсункой 16 (100%), в зависимости от данных третьей таблицы угла опережения зажигания (С).

[0051] (d) Угол опережения зажигания при МД при соотношении количества топлива, впрыскиваемого ВТВ форсункой 16 (100%), в зависимости от данных четвертой таблицы угла опережения зажигания (D).

[0052] В случае, когда считанное значение частоты вращения двигателя и нагрузка двигателя совпадают со значениями, размещенными в с первой по четвертую картах угла опережения зажигания (А)-(D), значения соответствующих карт принимают в качестве вышеупомянутых углов опережения зажигания от (а) до (d).

[0053] И наоборот, в случае, когда считанные частота вращения двигателя и нагрузка на двигатель не совпадают со значениями, размещенными в картах с первой по четвертую, угла опережения зажигания (А)-(D), значения рассчитывают исходя из значений, являющихся близлежащими значениями на соответствующих картах угла опережения зажигания. Например, как показано на Фиг.5, когда значения частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель указывают на точку Р, в данном случае точка Р не является точкой, для которой на картах угла опережения зажигания (А)-(D) имеются показания, тогда соответственно рассчитывают расстояния между точкой Р и точками q1-q4, расположенными на четырех участках, окружающих точку Р, и затем каждое значение, зависящее от расстояния между точкой q1 и точкой Р, и расстояния между точкой q4 и точкой Р, умножают на каждое значение точек q1-q4. Полученные таким образом значения принимают в качестве углов опережения зажигания в точке Р.

(2) Значение, полученное посредством операции интерполяции значения (а) и значения (с), рассчитанных на вышеупомянутом шаге (1), получено как первое интерполированное значение угла опережения зажигания Ig.T (ММКМ). Операция интерполяции вычисляет значение в зависимости от отношения количества топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15 к топливу, впрыскиваемому ВТВ форсункой 16, рассчитанного на шаге S2 из значения (а) и значения (с). Например, в случае, когда соотношение количества впрыскиваемого топлива такое, что количество топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15, равняется 60%, и таковое ВТВ форсункой 16 равняется 40%, значение будет рассчитываться по уравнению: (а) Х 0.6+(с) Х 0.4.

(3) Значение, полученное интерполяцией значений (b) и (d), рассчитанных на вышеупомянутом шаге (1), получено как второе интерполированное значение угла опережения зажигания Ig.T (TK). Операция интерполяции выполняется аналогично приведенной на вышеупомянутом шаге (2).

(4) При сравнении первого интерполированного значения Ig.T (ММКМ) со вторым интерполированным значением Ig.T (МД) к значению, находящемуся на стороне угла задержки, любого из этих значений добавляется величина поправки, считанная на шаге S4, причем это значение рассчитывается как угол опережения зажигания Ig.T.

[0054] Блок управления двигателем БУД 35 осуществляет после шага S5 зажигание топлива в цилиндре 12 в момент зажигания, рассчитанный на шаге S5 (шаг S6).

[0055] Вышеприведенные шаги будут продолжаться вплоть до операции остановки двигателя (шаг S7).

[0056] Как упоминалось ранее, в настоящем изобретении момент зажигания цилиндра 12 контролируется блоком управления двигателя БУД 35, используя первую и вторую карты угла опережения зажигания ПВ системы впрыска и третью и четвертую карты угла опережения зажигания ВТВ системы впрыска. Согласно такому простому управлению угол опережения зажигания цилиндра 12 можно адаптировать к ММКМ и МД.

[0057] Кроме того, согласно этому воплощению вычисление углов опережения зажигания от (а) до (d) выполняется со ссылкой на значения, размещенные в картах, с первой по четвертую, угла опережения зажигания (А)-(D). Соответственно, позиция, для которой на соответствующих картах угла опережения зажигания (А)-(D) значение не размещено, может легко рассчитываться на основе соответствующих карт угла опережения зажигания.

[0058] Далее, согласно данной реализации в процессе подготовки карт, размещая только углы опережения зажигания при впрыске топлива только ПВ форсункой 15 или только ВТВ форсункой 16, используя с первой по четвертую карты угла опережения зажигания (А)-(D), можно исключить работу по выполнению экспериментов при регулировании количества впрыска топлива при совместном использовании форсунок 15 и 16, и точные карты угла опережения зажигания (А)-(D) можно подготовить, выполняя меньшее количество шагов.

[0059] Кроме того, в этом воплощении первое интерполированное значение рассчитывают посредством операции интерполяции в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, используя карты угла опережения зажигания (А) и (С) относительно времени создания максимального крутящего момента в ПВ и ВТВ системах, второе интерполированное значение рассчитывают аналогично посредством операции интерполяции в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, используя карты угла опережения зажигания (В) и (D) при времени создания крутящего момента на границе детонации в ПВ и ВТВ системах, и любое значение, находящееся на сторонах угла задержки, из первого и второго интерполированных значений принимается в качестве угла опережения зажигания цилиндра. Согласно этим шагам в двигателях внутреннего сгорания, обеспеченных двумя наборами систем впрыска топлива, например ПВ системой и ВТВ системой, даже в случае управления двигателем при регулировании количества топлива, впрыскиваемого ПВ форсункой 15 и ВТВ форсункой 16, в зависимости от режима работы двигателя всегда можно поддерживать угол опережения зажигания, обеспечивающий оптимальный режим работы двигателя, используя только четыре таблицы карты угла опережения зажигания, не выполняя сложных расчетов или операционной обработки.

[0060] К тому же, согласно этому воплощению частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель можно определить с помощью датчика 38 частоты вращения двигателя и датчика 39 нагрузки на двигатель соответственно и, следовательно, управление углом опережения зажигания можно реализовать, применяя параметры частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель.

[0061] И еще, согласно этому воплощению можно надежно определить величину нагрузки, прилагаемой к двигателю, обеспечивая в качестве средств определения нагрузки на двигатель по меньшей мере один из: датчик определения величины впускаемого воздуха, датчик определения открытия дроссельной заслонки или датчик определения отрицательного давления во впускном трубопроводе.

[0062] К тому же, согласно данной реализации угол опережения зажигания можно регулировать в соответствии с режимом прогрева двигателя, способным влиять на угол опережения зажигания, определяя температуру охлаждающей воды двигателя с помощью датчика 41 температуры воды и вычисляя величину поправки угла опережения зажигания в зависимости от температуры воды.

[0063] Кроме этого, в данной реализации, хотя величина поправки вычисляется согласно температуре охлаждающей воды двигателя, можно использовать любой другой регистрирующий датчик, поскольку он может устойчиво определять величину, основанную на режиме работы двигателя.

[0064] Далее, в описываемом воплощении для каждого из цилиндров можно устанавливать более одной из обеих форсунок 15 и 16 в месте расположений ПВ форсунки 15 и ВТВ форсунки 16 для каждого цилиндра 12. Более того, можно применять иное, чем в вышеприведенном примере, размещение ПВ форсунки и ВТВ форсунки, когда для каждого цилиндра 12 устанавливается ПВ форсунка 15, стороны впуска впускного трубопровода, подводящие к впускным каналам 13 соответствующих цилиндров 12, объединяются в одну сборку и затем для объединенного впускного трубопровода предусматривается одна ВТВ форсунка 16.

[0065] Далее следует отметить, что настоящее воплощение не ограничивается упомянутым выше воплощением и его модификациями и можно сделать другие изменения и дальнейшие модификации, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения.

НОМЕРА ПОЗИЦИЙ

[0066] 11 Двигатель

12 Цилиндр

15 ПВ форсунка

16 ВТВ форсунка

35 Блок управления двигателем БУД

38 Датчик частоты вращения двигателя

39 Датчик нагрузки на двигатель

40 Исполнительный механизм

41 Датчик температуры воды

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, содержащий:
форсунку для прямого впрыска;
форсунку для впрыска топлива во впускные каналы;
блок определения режима работы двигателя, предназначенный для выявления режима работы двигателя;
блок контроля количества впрыскиваемого топлива, предназначенный для отслеживания режима работы двигателя и управления соответствующим количеством топлива, впрыскиваемого из форсунки для прямого впрыска и форсунки для впрыска топлива во впускные каналы в зависимости от режима работы двигателя;
блок памяти со встроенными четырьмя таблицами карт угла опережения зажигания, включающими первую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует моменту создания максимального крутящего момента, вторую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для прямого впрыска фактически соответствует моменту создания крутящего момента на границе детонации, третью карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы фактически соответствует моменту создания максимального крутящего момента, и четвертую карту угла опережения зажигания, составленную исходя из режима работы двигателя таким образом, что угол опережения зажигания двигателя при впрыске топлива с использованием только форсунки для впрыска топлива во впускные каналы фактически соответствует моменту создания крутящего момента на границе детонации; и
блок контроля угла опережения зажигания, предназначенный для управления моментом зажигания цилиндра, используя соотношение количества топлива, впрыскиваемого форсункой для прямого впрыска и форсункой для впрыска топлива во впускные каналы, и четыре таблицы карт угла опережения зажигания.

2. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, по п.1, дополнительно содержащий блок расчета угла опережения зажигания, предназначенный для расчета основного угла опережения зажигания по значениям, размещенным в картах с первой по четвертую угла опережения зажигания, расчета первого интерполированного значения, полученного интерполяцией основного угла опережения зажигания из первой карты угла опережения зажигания и основного угла опережения зажигания из третьей карты угла опережения зажигания в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, расчета второго интерполированного значения, полученного интерполяцией основного угла опережения зажигания из второй карты угла опережения зажигания и основного угла опережения зажигания из четвертой карты угла опережения зажигания в зависимости от соотношения количества впрыскиваемого топлива, и сравнения первого и второго интерполированных значений друг с другом, чтобы таким образом установить одно из интерполированных значений, находящееся на стороне угла задержки, в качестве угла опережения зажигания.

3. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, по п.2, в котором блок определения режима работы двигателя содержит датчик определения температуры воды, предназначенный для измерения охлаждающей воды двигателя внутреннего сгорания, и блок расчета угла опережения зажигания, служащий для расчета величины поправки к углу опережения зажигания, зависящей от температуры охлаждающей воды.

4. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, по п.1, в котором блок определения режима работы двигателя содержит средства определения частоты вращения, предназначенные для определения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, и средства определения нагрузки, предназначенные для определения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.

5. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный двойной системой впрыска топлива, по п.4, в котором средства определения нагрузки на двигатель включают по меньшей мере любой из: датчик количества впускаемого воздуха, датчик открытия дроссельной заслонки и датчик отрицательного давления во впускном трубопроводе.

РИСУНКИ