Патент на изобретение №2208691

(54) КОРРЕКЦИЯ ПРОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания во время периода его прогрева, включающий в себя управление по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя как функцией по меньшей мере определенной меры энергии, подаваемой в двигатель с момента начала периода его прогрева, для обеспечения тем самым повышенной стабильности сгорания во время периода прогрева. Предпочтительно, чтобы данная мера поступившей в двигатель энергии основывалась на количестве топлива, поступившего в двигатель во время периода прогрева. Изобретение обеспечивает стабильность сгорания во время периода прогрева. 10 з.п.ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение главным образом относится к способу управления двигателем внутреннего сгорания, а точнее к управлению таким двигателем во время периода его прогрева.

Двигатели внутреннего сгорания обычно проявляют относительно невысокую стабильность сгорания во время периода их прогрева, особенно после запуска двигателя из холодного состояния, когда он производится при очень низкой температуре. Как правило, стабильность сгорания повышается по мере прогрева двигателя до нормальной рабочей температуры. В некоторых двигателях, управление которыми осуществляется системой управления двигателем под управлением блока электронного управления (ECU – electronic control unit), период прогрева определяется как начальная работа двигателя до тех пор, пока он не достигнет заранее заданной рабочей температуры двигателя.

Стабильность сгорания в двигателе может характеризоваться значением показателя дисперсии (COV – coefficient of variance). Значение COV показывает степень изменения максимального индикаторного крутящего момента в каждом цилиндре двигателя. Максимальный индикаторный крутящий момент непосредственно связан с пиковыми давлениями в каждом цилиндре и может быть графически представлен областью под кривой давления в цилиндре. Изменения максимального индикаторного крутящего момента возникают, как правило, в результате нестабильного сгорания в каждом цилиндре и, следовательно, значение COV является, по существу, мерой стабильности работы двигателя. Обычно уменьшение значения COV означает повышение стабильности сгорания данного двигателя.

Известно, что на практике, в частности для четырехтактных двигателей, попытаются повысить стабильность сгорания во время периода прогрева двигателя, давая ему работать на более богатой по сравнению с обычной топливовоздушной смеси и/или устанавливая угол опережения зажигания во время этого периода. Управление этими рабочими параметрами, как правило, осуществлялось вручную или автоматически как функция температуры охлаждающей жидкости двигателя во время периода прогрева. Однако проведенные заявителем испытания его двигателей с прямым впрыском топлива показали, что для некоторых типов двигателей нет прямой взаимосвязи между температурой охлаждающей жидкости и степенью стабильности сгорания. Например, если двигатель, температура охлаждающей жидкости которого при запуске равна, положим, 20 градусам по шкале Цельсия, сравнивается с таким же двигателем, который был запущен раньше и при этом имел более низкую температуру охлаждающей жидкости, и который с тех пор проработал некоторое время так, что в данный момент температура охлаждающей жидкости равна 20 градусов по шкале Цельсия, то значения COV в каждом из этих случаев будут значительно отличаться, несмотря даже на то, что в данный момент температуры охлаждающих жидкостей равны.

Проведенные заявителем испытания некоторых двигателей показывают, что значение COV для данного двигателя во время периода прогрева после запуска двигателя из холодного состояния обычно постепенно убывает до тех пор, пока не достигнет практически постоянного значения. Это постоянное значение или значение COV установившегося режима в целом равно значению COV данного двигателя, когда он работает при нормальной рабочей температуре (то есть, двигатель эффективно прогрет и достигнут достаточный уровень стабильности сгорания).

Во время периода прогрева постепенно возрастает как средняя температура топлива в цилиндре (ACGT – average cylinder gas temperature) в каждой камере сгорания двигателя, так и температура охлаждающей жидкости двигателя. Температура охлаждающей жидкости обычно повышается в результате тепловой передачи энергии от камер сгорания и стенок цилиндров каналам прохождения охлаждающей жидкости двигателя. Было обнаружено, что в установившемся рабочем режиме через некоторое время после запуска разность между значением ACGT и температурой охлаждающей жидкости становится практически постоянной. Это может происходить даже при продолжающемся возрастании температур сгорания и охлаждающей жидкости. Точка, в которой эта разность температур впервые достигает такого практически постоянного значения, в общем случае, соответствует точке, в которой значение COV достигает своего низкого значения установившегося режима.

Таким образом, желательно так изменить некоторые рабочие параметры двигателя во время периода прогрева, чтобы значение ACGT возрастало так, чтобы разность между температурой сжигания и температурой охлаждающей жидкости в установившемся рабочем режиме достигла вышеупомянутого постоянного значения.

Это типично привело бы к тому, что значение COV было бы равно значению установившегося режима, как в нормальном рабочем режиме, что, в свою очередь, обусловило бы достижение приемлемой стабильности сгорания во время периода прогрева. Это постоянное значение COV было бы достижимо в любых рабочих режимах.

Дополнительно к вышесказанному заявитель отметил, что для отдельной схемы двигателя, которая запускается с заданной температурой охлаждающей жидкости, для достижения данной достаточной стабильности сгорания в двигатель всегда поступает практически один и тот же уровень энергии, несмотря на то, что время достижения достаточной стабильности сгорания может варьироваться в зависимости от рабочего режима двигателя и, в более широком смысле, в зависимости от того, как данный двигатель работает после запуска. Эта энергия поступает в двигатель при сгорании топлива в каждой камере сгорания двигателя во время периода прогрева, и, следовательно, количество топлива, поступившего в двигатель с момента запуска, находится во взаимной зависимости с количеством энергии, поступившей в двигатель с момента запуска. То есть, для отдельной схемы двигателя точка, в которой вышеупомянутые разность температур и значение COV достигают постоянного значения, также находится во взаимной зависимости с определенным количеством подаваемого в двигатель топлива.

Отсюда следует, что имеется взаимосвязь между количеством топлива, подаваемого в двигатель с момента запуска, и степенью стабильности сгорания двигателя. Повторяя еще раз, можно сказать, что, независимо от того, сколько времени необходимо для достижения этой точки, общее количество подаваемого в двигатель с момента запуска топлива (называемое “аккумулированным топливом”), требующееся для достижения вышеупомянутого низкого значения COV установившегося режима, практически постоянно, при условии, что данный двигатель при запуске имеет ту же начальную температуру охлаждающей жидкости. Следовательно, к достижению достаточной стабильности не имеет отношения, работает ли данный двигатель до тех пор, пока не будет достигнута эта точка, на высоких оборотах или продолжает работать на холостом ходу, поскольку с момента запуска используется то же общее количество топлива.

Таким образом, можно основать степень коррекции или изменения отдельных рабочих параметров двигателя во время периода прогрева на аккумулированном с момента запуска топливе. То есть, такая коррекция может основываться на том, как много топлива было подано в двигатель с момента запуска.

В качестве альтернативы следует отметить, что могут использоваться другие меры оценки количества энергии, поступающей в двигатель во время периода прогрева. Например, поступающая в двигатель энергия может оцениваться по накопленному значению уровня нагрузки каждого такта сгорания во время периода прогрева.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является управление для некоторого двигателя при низком значении COV во время периода прогрева, причем это достигается обеспечением коррекции рабочего параметра на основе определенной меры энергии, подаваемой в этот двигатель во время периода прогрева.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является управление для двигателя при низком значении COV во время периода прогрева, причем это достигается обеспечением коррекции рабочего параметра на основе количества топлива, поступающего в этот двигатель во время периода прогрева.

Имея это в виду, настоящее изобретение предоставляет, с одной стороны, способ управления двигателем внутреннего сгорания во время периода его прогрева, включая управление по меньшей мере одним рабочим параметром данного двигателя как функцией по меньшей мере одной меры энергии, поступающей в этот двигатель во время периода прогрева. Предпочтительно, чтобы управление по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя осуществлялось как управление функцией по меньшей мере одной меры энергии, поступающей в этот двигатель во время периода прогрева данного двигателя для обеспечения, таким образом, повышенной стабильности сгорания во время вышеупомянутого периода прогрева.

Удобно, чтобы управление таким по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя на основе определенной меры энергии, поступающей в этот двигатель во время периода прогрева, осуществлялось вместе с другими факторами, относящимися к работе двигателя. Например, для управления таким по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя может использоваться температура двигателя вместе с определенной мерой энергии, поступающей в двигатель во время периода прогрева. Кроме того, для более сложных моделей могут приниматься в расчет другие факторы, такие как остаток энергии, обусловленный, например, неполным сгоранием топлива или тепловыми потерями.

Предпочтительно, чтобы такая мера энергии, подающаяся в двигатель во время периода прогрева, основывалась на количестве топлива, поступающего в двигатель во время периода прогрева.

В качестве альтернативы мера энергии, поступающей в двигатель во время периода прогрева, основывается на накопленном значении уровня нагрузки каждого такта сгорания во время периода прогрева.

Удобно, чтобы во время периода прогрева поддерживалось относительно низкое значение показателя дисперсии максимального индикаторного крутящего момента. Более предпочтительно, чтобы во время периода прогрева, в основном, поддерживалось такое же низкое постоянное значение или значение установившегося режима показателя дисперсии максимального индикаторного крутящего момента, которое будет у нормально работающего двигателя после периода его прогрева.

Удобно, чтобы управление данным по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя как функции общего количества топлива, которое следует подать в двигатель во время периода прогрева, или накопленного значения уровня нагрузки каждого такта сгорания во время периода прогрева, также зависело от температуры двигателя при его запуске. Обычно температура двигателя определяется температурой его охлаждающей жидкости. Как будет изложено ниже, начальная температура охлаждающей жидкости двигателя помогает определить, до какой степени необходимо изменить данный по меньшей мере один рабочий параметр во время периода прогрева.

В отношении рабочего параметра, управление которым осуществляется на основе накопления количества поступающего в двигатель топлива, удобно, чтобы период прогрева двигателя представлял собой время с момента запуска двигателя, за которое в данный двигатель следует подать заранее заданное количество топлива. Следовательно, продолжительность периода прогрева двигателя зависит от его рабочего режима, который по существу определяет время, за которое в данный двигатель следует подать заранее заданное количество топлива. В этом отношении важно отметить, что данный способ управления настоящего изобретения необязательно стремится сократить период прогрева двигателя. Вместо этого он определяет, какое заранее задаваемое количество топлива необходимо подать в данный двигатель для завершения периода прогрева, и использует это заранее задаваемое количество топлива для точного управления по меньшей мере одним рабочим параметром этого двигателя для обеспечения достаточной стабильности сгорания во время периода прогрева. Кроме того, это заранее задаваемое количество топлива используется также для того, чтобы определить, когда может быть прекращено такое точное управление этим по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя.

Тем не менее, по сравнению с предыдущими способами прогрева, основанными на контроле температуры охлаждающей жидкости для определения момента прогрева двигателя и, следовательно, момента, когда можно снять коррекцию различных рабочих параметров, данный способ настоящего изобретения действительно может иметь следствием более кратковременный период прогрева. Это, главным образом, обусловлено тем, что период прогрева зависит от количества подаваемого в двигатель топлива, и тем, что коррекция рабочего параметра может быть прекращена более точно на основе подачи в двигатель данного количества топлива. Кроме того, фактически возможен вариант, при котором благодаря способу работы двигателя во время периода прогрева период прогрева сокращается, несмотря даже на то, что в двигатель подается то же самое заранее заданное количество топлива.

Предпочтительно, чтобы управление этим по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя осуществлялось только до того момента времени, когда в двигатель подано заранее заданное количество топлива. После этого управление этим по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя осуществляют известным способом в гарантированном рабочем режиме, обычно на основе обычных эксплуатационных таблиц.

Предпочтительно, чтобы заранее задаваемое количество подаваемого в двигатель топлива, характеризующее длительность периода прогрева, определялось путем проводимых для данного двигателя измерений и испытаний.

Удобно, чтобы управление данным по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя осуществлялось как функция общего количества топлива, поданного в двигатель с момента его запуска, в период, когда температура двигателя ниже заранее заданного значения. Температура двигателя обычно определяется температурой охлаждающей жидкости двигателя. В качестве альтернативного варианта температура двигателя может быть основана на температуре такого узла самого двигателя как блок или головка, или может быть основана на температуре такого отдельного компонента двигателя как болт головки или впускной клапан.

Дополнительно к вышесказанному, данный способ, при более высокой степени детализации, может включать в себя:
a) определение общего количества топлива, которое необходимо подать в двигатель для завершения периода прогрева,
b) предоставление таблицы прогрева для данного по меньшей мере одного рабочего параметра, управляющего работой двигателя,
с) выбор коэффициента масштабирования для данного по меньшей мере одного рабочего параметра, управляющего работой двигателя, причем этот коэффициент масштабирования выбирается как функция текущего количества топлива, поданного в двигатель с момента начала периода прогрева, и
d) использование этого коэффициента масштабирования для управления переходом от таблицы прогрева к обычной эксплуатационной таблице для данного по меньшей мере одного рабочего параметра, управляющего работой двигателя.

Как изложено выше, требующееся для завершения периода прогрева общее количество топлива, или “общее аккумулированное топливо”, может определяться как функция температуры двигателя в начале периода прогрева. Температура двигателя используется как опорные данные для определения состояния двигателя в начале периода прогрева. С этой целью в “справочной” таблице, предоставляемой некоторым блоком электронного управления (ECU), может быть построен график требуемого количества топлива как функции от температуры двигателя. Как изложено выше, температура двигателя типично может определяться по температуре охлаждающей жидкости, но, в качестве альтернативы, может определяться по температуре, например, блока, головки, болта головки или компонента двигателя.

Предпочтительно, чтобы таблица прогрева могла содержать абсолютные значения для данного по меньшей мере одного рабочего параметра. Такие значения представляют собой значения, необходимые для достижения стабильности сгорания при заранее заданной температуре запуска, существенно меньшей, чем нормальная рабочая температура двигателя. Например, значения в пусковой таблице могут быть основаны на достижении стабильности сгорания при -10^oС.

Удобно, чтобы коэффициент масштабирования применялся к разности между соответствующими значениями в таблице прогрева и обычной эксплуатационной таблице для некоторой частоты вращения двигателя и/или нагрузок для данного по меньшей мере одного рабочего параметра. В результате, уменьшение коэффициента масштабирования, обусловленное увеличением количества поступившего в двигатель с момента запуска топлива, управляет переходом от таблицы прогрева к обычной эксплуатационной таблице для данного по меньшей мере одного рабочего параметра.

Управление данным по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя для обеспечения достаточной стабильности сгорания во время периода прогрева, по существу, приводит к возрастанию средней температуры топлива в цилиндре ACGT в каждой камере сгорания двигателя и, следовательно, соответствующему увеличению разности между значением ACGT и температурой охлаждающей жидкости двигателя. Как изложено выше, эта разность температур связана взаимной зависимостью с показателем дисперсии максимального индикаторного крутящего момента для данного двигателя, и, следовательно, при достижении практически постоянной разности температур во время периода прогрева может быть достигнуто низкое и практически постоянное значение показателя дисперсии. Важно, что управление данным по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя осуществляется в соответствии с данным способом настоящего изобретения сразу перед холодным запуском двигателя. То есть, достаточная стабильность сгорания обычно достигается сразу же при запуске двигателя.

К рабочим параметрам двигателя, управление которым осуществляется в соответствии со способом настоящего изобретения, могут относиться воздух, подаваемый в единственный или в каждый цилиндр в рабочем цикле двигателя (АРС – air per cycle), и, следовательно, состав топливовоздушной смеси, и установка опережения зажигания. Кроме того, для двигателей, содержащих двойную систему впрыска жидкости, таких как двигатели, описанные в патенте США 4934329, может осуществляться управление началом впрыска воздуха (SOA – start of air injection), которое определяет начало подачи в двигатель топлива. Кроме того, и в частности для двухтактных двигателей, таких как двигатели, разработанные заявителем, может также осуществляться управление положением единственного или каждого выпускного клапана относительно соответствующего выпускного канала цилиндра. Несмотря на вышесказанное, управление рабочими параметрами другого двигателя в соответствии с данным способом, как это описано, рассматривается как относящееся к области настоящего изобретения.

Коэффициент масштабирования для каждого из вышеупомянутых рабочих параметров может определяться как некоторая функция общего аккумулированного топлива, поданного в двигатель. Такие функции могут быть представлены соответствующими справочными таблицами для каждого рабочего параметра. В зависимости от температуры двигателя, измеренной в начале периода прогрева, общее количество аккумулированного топлива, необходимого для завершения периода прогрева, может изменяться, обычно убывая при возрастании начальной температуры двигателя. Следовательно, в каждой справочной таблице начальная точка для определения коэффициентов масштабирования может выбираться на основе начальной температуры двигателя. То есть, начальная точка, определяющая начальный коэффициент масштабирования, который следует применять для каждого рабочего параметра двигателя, основана на количестве топлива, которое необходимо подать в двигатель для завершения периода прогрева.

Коэффициент масштабирования для вышеупомянутых рабочих параметров обычно может убывать с некоторого максимального значения в начале периода прогрева до некоторого минимального значения в конце периода прогрева. Следовательно, в конце периода прогрева каждый рабочий параметр достигнет некоторого значения, представляющего типичное значение во время нормальной работы данного двигателя.

Коэффициент масштабирования может также предусматриваться для управления циклической подачей отработавших газов, известной как “EGR” (exhaust gas recirculation), в камеры сгорания двигателя. Однако, так как системы EGR обычно прогреваются медленнее, чем остальные компоненты двигателя, возможно, управление EGR должно быть основано на более длительном интервале времени, чем управление другими рабочими параметрами двигателя. Кроме того, управление EGR может отличаться от управления другими рабочими параметрами тем, что уровень EGR всегда может начинаться с нулевого значения в начале периода прогрева и может постепенно возрастать во время и после периода прогрева двигателя до требуемого нормального рабочего уровня. Период времени, необходимый для достижения этого нормального уровня, может сокращаться с ростом начальной температуры двигателя.

Хотя вышеизложенные замечания основывались на управлении данным по меньшей мере одним рабочим параметром на основе количества топлива, поставляемого в двигатель во время периода прогрева, необходимо отметить, что аналогичные замечания применимы по отношению к управлению данным по меньшей мере одним рабочим параметром на основе некоторых других мер, взаимно связанных с количеством энергии, поступающей в двигатель во время периода прогрева.

Для последующего изложения данного изобретения удобно использовать ссылки на прилагаемые графические материалы, иллюстрирующие предпочтительный пример осуществления данного изобретения. Возможны и другие примеры осуществления данного изобретения, и, соответственно, специфику прилагаемых графических материалов не следует расценивать как замену утверждений общего характера предшествующего описания данного изобретения.

В графических материалах:
На фиг. 1 представлен график взаимной зависимости между разностью средней температурой топлива в цилиндре и температурой охлаждающей жидкости двигателя и показателем дисперсии максимального индикаторного крутящего момента двигателя.

На фиг. 2а – 2d представлены графики коэффициентов масштабирования для различных рабочих параметров двигателя как функций от процента общего аккумулированного топлива, поступающего в двигатель в период прогрева.

На фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ прогрева в соответствии с настоящим изобретением в применении к управлению установкой опережения зажигания.

Обращаясь сначала к фиг. 1, следует отметить, что этот график представляет функции ряда переменных двигателя в зависимости от времени для некоторого значения нагрузки и частоты вращения. Кривая А представляет показатель дисперсии (COV) максимального индикаторного крутящего момента двигателя после запуска этого двигателя. Как можно видеть, сразу после запуска двигателя значение COV высоко, что представляет относительно низкую стабильность сгорания в двигателе. По мере прогрева двигателя значение COV уменьшается до тех пор, пока не достигает некоторого, относительно низкого, постоянного значения или значения установившегося режима. Это имеет место после приблизительно точки Е на шкале времени.

Кривые В и С соответственно представляют температуру охлаждающей жидкости двигателя и среднюю температуру топлива в цилиндре (ACGT) для этого двигателя после его запуска. После запуска двигателя обе вышеупомянутые температуры постепенно возрастают до тех пор, пока не достигают значения установившегося режима, которое в нормальном рабочем режиме двигателя остается практически постоянным. Кривая D представляет разность между температурой ACGT и температурой охлаждающей жидкости двигателя после его запуска. Следует отметить, что в точке F на кривой D эта разность температур достигает постоянного значения, причем это постоянное значение поддерживается впоследствии, несмотря даже на то, что температура ACGT и температура охлаждающей жидкости продолжают возрастать. Кроме того, точка F соответствует моменту времени Е, в который значение COV впервые достигает своего относительно устойчивого значения. Таким образом, этот график иллюстрирует взаимную связь между подаваемой в двигатель энергией, приводящей к возрастанию температуры ACGT и температуры охлаждающей жидкости, и стабильностью сгорания данного двигателя.

Настоящее изобретение исследует управление по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя с целью существенного повышения температуры ACGT, как это показано на кривой С’, чтобы эффективно поддерживать практически постоянную разность между температурой ACGT и температурой охлаждающей жидкости с первоначального запуска двигателя и до момента времени, отмеченного точкой Е. То есть, производится попытка поддержания разности температур, показанной кривой D’. Значение COV во время периода прогрева при сохранении такой постоянной разности температур представлено кривой А’. Таким образом, это означает достаточный уровень стабильности сгорания во время периода прогрева.

Далее, следует отметить, что в одном примере осуществления точка Е представляет заранее заданное количество поступившего в двигатель топлива. Несмотря на то, что точка Е может изменяться, представляя, следовательно, разное время завершения прогрева, заранее заданное количество топлива, которое, в конечном счете, приведет к постоянному значению COV, если для данного рабочего параметра двигателя не требуются какие-либо коррекции или регулировки, останется тем же. Это количество требуемого топлива остается тем же независимо от рабочего режима двигателя (то есть, не ограничивается условиями установившегося режима и применимо в случаях, когда имеются переходные процессы).

Для достижения требуемой стабильности сгорания во время периода прогрева рабочие параметры с помощью коэффициентов масштабирования изменяются со своих нормальных абсолютных значений. То есть, как хорошо известно в области управления двигателями, коррекция рабочих параметров двигателей обеспечивается обычно на время периода прогрева. В этом отношении, и как отмечено выше, коэффициент масштабирования применяется к разности между соответствующими значениями в таблице прогрева и обычной эксплуатационной таблицы для данного по меньшей мере одного рабочего параметра двигателя. По мере увеличения с момента запуска двигателя количества подаваемого в него топлива осуществляется управление переходом от значений в таблице прогрева к соответствующим значениям в обычной эксплуатационной таблице для данного по меньшей мере одного рабочего параметра двигателя.

Например, на фиг. 2а, показан график коэффициента масштабирования для установки опережения зажигания как функции от количества топлива, поступившего в двигатель во время периода его прогрева после запуска двигателя, которое также называется “аккумулированным топливом”. Этот коэффициент масштабирования обычно нормируется таким образом, чтобы его значения лежали в диапазоне от 0 до 1, при этом данный коэффициент масштабирования имеет максимальное значение в начале периода прогрева. В этот момент, данный способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает значительное опережение установки опережения зажигания по сравнению с установкой опережения зажигания, использующейся обычно в нормальном рабочем режиме. Во время периода прогрева по мере увеличения величины аккумулированного топлива коэффициент масштабирования постепенно уменьшается в линейной зависимости от величины аккумулированного топлива. В конце периода прогрева коэффициент масштабирования достигает значения 0, так что установка опережения зажигания теперь совпадает с установкой опережения зажигания, использующейся в нормальном рабочем режиме двигателя.

Необходимо, однако, отметить, что коэффициенты масштабирования обычно вычисляются в предположении, что запуск двигателя осуществляется при температуре охлаждающей жидкости, превышающей некоторое значение, например, -10^oС. Таким образом, если, например, запуск двигателя производится при температуре охлаждающей жидкости, равной, скажем -20^oС, то значения коэффициентов масштабирования, применяемые на начальном участке периода прогрева, будут больше 1. Например, начальные значения коэффициентов масштабирования сразу после запуска могут быть равны 1,5, и затем убывать, как отмечено выше, до тех пор, пока не станут равными 0.

На фиг. 2 представлен аналогичный график, изображающий зависимость от аккумулированного с момента запуска топлива коэффициента масштабирования для управления регулировкой начала впрыска воздуха (SOA) или, по существу, началом впрыска топлива в двигателе с двойной системой впрыска жидкости. Установлено, что, в отличие от коэффициента масштабирования для установки опережения зажигания, оптимальный коэффициент масштабирования для начала впрыска воздуха, как ясно видно по фиг. 2b, представляет собой нелинейную функцию от аккумулированного топлива.

На фиг. 2с и 2d соответственно показаны зависимости от топлива, аккумулированного с момента запуска, коэффициентов масштабирования для воздуха, подаваемого в цилиндр в рабочем цикле двигателя, или “АРС”, и для установки положения выпускного клапана в двухтактном двигателе. Как отмечено выше, можно предусмотреть другие коэффициенты масштабирования для других рабочих параметров двигателя, таких, например, как управление EGR. В этом отношении для управления некоторым рабочим параметром на основе процента аккумулированного с момента запуска топлива могут использоваться любые соответствующие взаимосвязи.

На фиг. 3 приведена блок-схема, представляющая способ прогрева в соответствии с настоящим изобретением в отношении установки опережения зажигания для двигателя. Аналогичная процедура может использоваться для других вышеупомянутых рабочих параметров двигателя. Как показано на данной блок-схеме, на этапе 1 начинается запуск двигателя, обычно посредством поворота ключа зажигания. На этапе 2 определяется температура охлаждающей жидкости двигателя. Для определения, необходим ли данный способ управления периодом прогрева, это значение температуры охлаждающей жидкости сравнивается с заранее заданным значением температуры охлаждающей жидкости. Например, для температуры охлаждающей жидкости свыше, скажем, 80^oС, не требуется подвергать данный двигатель режиму прогрева, в котором выполняется коррекция различных рабочих параметров двигателя, и, таким образом, управление двигателем будет осуществляться в соответствии с нормальным рабочим режимом.

В предположении необходимости режима прогрева, на этапе 3 по справочной таблице 12, представляющей зависимость общего аккумулированного топлива от температуры охлаждающей жидкости двигателя, определяется общее количество топлива, требующееся для периода прогрева данного двигателя (wu_fuel). При более высокой температуре охлаждающей жидкости для периода прогрева требуется меньше общего аккумулированного топлива.

На этапе 4 выбирается начальная точка 14 в таблице коэффициента масштабирования для установки опережения зажигания. Эта таблица коэффициента масштабирования предусмотрена во второй справочной таблице 13, которая представляет зависимость коэффициентов масштабирования для установки опережения зажигания от общего аккумулированного топлива, поступившего в двигатель с момента его запуска (acc_fuel). Справочная таблица 13 отражает взаимосвязь между коэффициентом масштабирования зажигания и общим аккумулированным топливом, как показано на фиг. 2а. Начальная точка 14 в справочной таблице 13 меняется в зависимости от количества аккумулированного топлива, необходимого для завершения периода прогрева (wu_fuel). Чем меньше требуется аккумулированного топлива, тем правее будет располагаться начальная точка, как показано на графике в фиг. 2а. Следовательно, это приведет к тому, что начальный коэффициент масштабирования, использующийся для определения коррекции установки опережения зажигания, будет иметь меньшее значение.

На этапе 5 управляющий данной процедурой блок электронного управления двигателя устанавливает значение счетчика, устанавливая в 0 значение количества топлива, поступившего в двигатель со времени запуска. Этот момент соответствует фактическому началу периода прогрева двигателя. На этапе 6 по справочной таблице 13 определяется коэффициент масштабирования зажигания. На этапе 7 по следующей функции определяется текущее опережение зажигания, использующееся данным двигателем на этом этапе периода прогрева:
ign_adv = коэффициент масштабирования * (wu_ign-ign_advn) + ign_advn,
где “ign_adv” – это текущее опережение зажигания, которое должен использовать данный двигатель во время данного периода прогрева;
“коэффициент масштабирования” – это коэффициент масштабирования, определенный по справочной таблице установки опережения зажигания 13;
“wu_ign” – опережение зажигания, полученное по таблице прогрева, предоставляющей абсолютные значения установки опережения зажигания, прокалиброванные по заранее заданной температуре охлаждающей жидкости; и
“ign_ adv” – это установка опережения зажигания, полученная по обычной эксплуатационной таблице, предоставляющей абсолютные значения установки опережения зажигания, использующиеся данным двигателем в нормальном рабочем режиме.

На этапе 8 происходит текущий такт впрыска топлива и связанный с ним акт зажигания при вычисленном опережении. На этапе 9 текущее количество поступившего в двигатель топлива (acc_fuel) сравнивается с требуемым общим аккумулированным топливом (wu_ fuel), полученным по справочной таблице 12. Если эти количества топлива совпадают, то на этапе 10 период прогрева завершается. В противном случае, с помощью счетчика этапа 5 впрыснутое на этапе 8 топливо на этапе 11 добавляется к значению аккумулированного топлива, и процедура повторяется с этапа 6.

Полагается, что модификации и изменения, которые были бы известны опытным специалистам, находятся в рамках объема притязаний настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания во время периода его прогрева, содержащий следующие стадии: определение количества топлива, которое необходимо подать в двигатель для завершения периода прогрева, и управления, по меньшей мере, одним рабочим параметром двигателя во время периода прогрева для обеспечения стабильности сгорания двигателя.

2. Способ по п.1, в котором указанное количество топлива является аккумулированным количеством топлива, подаваемым в двигатель от момента запуска указанного двигателя.

3. Способ по п.1 или 2, в котором указанное количество топлива зависит от по меньшей мере одного параметра при запуске двигателя.

4. Способ по п.3, в котором по меньшей мере одним параметром является температура двигателя.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное количество топлива является независимым от условий работы двигателя во время его периода прогрева.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное количество топлива является независимым от числа оборотов во время периода прогрева.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное управление по меньшей мере одним рабочим параметром двигателя является по меньшей мере зависимым от аккумулированной меры топлива, подаваемого в двигатель с момента запуска двигателя.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один рабочий параметр является по меньшей мере одним из следующих параметров: опережение зажигания, управление началом впрыска, скорость рециркуляции выхлопных газов, воздух, подаваемый в рабочем цикле, отношение воздух/топливо.

9. Способ по п.8, в котором двигатель включает в себя двойную систему впрыска жидкости, а регулировка впрыска включает в себя по меньшей мере начало впрыска воздуха.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стабильность сгорания включает в себя поддержание на низком уровне дисперсии максимального индикаторного крутящего момента.

11. Способ по п. 10, в котором низкий уровень дисперсии индикаторного крутящего момента соответствует уровню дисперсии индикаторного крутящего момента двигателя при условиях установившегося режима работы двигателя.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.07.2007

Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010