СПОСОБ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК F02D3/00 

Изобретение относится к способу для осуществления последовательных процессов впрыскивания при достижении предварительно заданных углов впрыскивания.

Способы последовательного впрыскивания, в последующем названы (SEEI- способы SEEI=SE quential Fuel Jnjection), осуществляются в двигателях внутреннего сгорания, у которых, смотря по обстоятельствам, один клапан впрыскивания соответствует одному цилиндру или группе цилиндров. В зависимости от действующего в данный момент рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания вычислитель устанавливает значение для начала и конца активации действующего в данный момент клапана впрыскивания. Применяемый на практике вариант состоит в установлении угла начала впрыскивания и в расчете конца процесса впрыскивания, исходя из продолжительности впрыскивания. Другой вариант состоит в установлении угла окончания впрыскивания и в расчете угла начала впрыскивания из действующего в данный момент угла окончания впрыскивания и соответствующей продолжительности процесса впрыскивания.

/см. патент США N 4495924, МПКF02B 3/00, 1978/.

Проблематичным у обоих вариантах является то, что не могут быть точно соблюдены расчетные углы для начала впрыскивания и для конца впрыскивания. Это потому, что и у известных SEEI-способов при наличии 4-цилиндрового двигателя, так называемый, сигнал сегмента выдается только в период всех 180^o угла коленчатого вала. Теперь, если угол впрыскивания, будь он начальный угол или конечный угол, установлен на, например, 552^o угла, то высчитываются три метки сегмента после начала действенного рабочего цикла, за счет чего достигается угол 540^o. Отсутствующие 12^o определяются посредством высчитывания тактовых импульсов. Количество тактовых импульсов, которое выступает в пределах углового участка 12^o угла коленчатого вала, зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания. Если изменяется относительно сильно число оборотов в промежуток времени между расчетом количества предназначенных для высчитывания, тактовых импульсов и времени, в которое вводится действительный отсчет импульсов, то в основном, упускается собственно делаемый угол впрыскивания. Сильные изменения числа оборотов в пределах названного промежутка времени выступают, в частности, во время начала движения и в других случаях, при которых двигатель внутреннего сгорания имеет вначале небольшое число оборотов, которое затем сильно увеличивается.

В основе изобретения лежит задача создания SEEI-способа, который позволяет более точно соблюдать предварительно заданные углы впрыскивания, чем это было возможно прежде.

Преимущества изобретения.

При применении способа, согласно изобретению, вырабатываются сигналы приращения угла коленчатого вала, которые высчитываются относительно опорного сигнала. Как только счетное значение приращения угла впрыскивания, осуществляется соответствующий этому значению приращения процесс впрыскивания, и так клапан начинает или заканчивает впрыскивание топлива.

Таким образом, за счет того, что для определения, достигнут ли предварительно заданный угол впрыскивания, нет больше необходимости в каком-либо измерении времени, на способ уже не оказывают влияния колебания числа оборотов относительно определения установленных углов.

Если для каждого процесса впрыскивания устанавливается соответствующий угол начала впрыскивания, то угол может быть соблюден с точностью деления приращения, например, с точностью 6^o угла коленчатого вала, независимо от того, какие по величине колебания числа оборотов. Однако, угловое положение конца впрыскивания установлено не точно, т.к. в первую очередь важным является то, что соблюдается предварительно заданная продолжительность впрыскивания. Однако с помощью способа, соответственно изобретению, вполне возможно конец впрыскивания ограничить максимальным углом, например, углом, при котором заперт впускной клапан для цилиндра, для которого именно осуществляется процесс впрыскивания. При применении обычного сегментного EE1 -способа это было невозможно, т.к. время запирания этого клапана при наличии изменений числа оборотов вовсе не могло быть определено точно.

На практике преимуществом является, если окончание процесса впрыскивания находится на определенном угле перед углом "пусковой клапан открыт". Согласно этому углу и продолжительности впрыскивания можно установить угол начала процесса впрыскивания. Согласно этому углу и продолжительности впрыскивания можно установить угол начала процесса впрыскивания. Согласно преимущественному варианту изобретения, определенные таким образом углы начала процесса впрыскивания выбираются из характеристики, способной к адресации, через величины числа оборотов и продолжительности впрыскивания. Однако, в каждом случае углы начала процесса впрыскивания откладываются такими величинами в характеристику или высчитываются таким образом, чтобы обеспечивалось то, чтобы не начиналось уже с процесса впрыскивания для следующей ступени впрыскивания, прежде чем не будет перекрыта действующая ступень всасывания. Благодаря этому избегается переобогащения в действующей степени всасывания. Такого рода переобогащение при применении обычного сегментного SEEI- способа не исключено, т.к. положение угла "впуск закрыт" может быть оценено только на основе счета тактовых импульсов, который при изменениях числа оборотов является более или менее ошибочным.

Итак, способ, соответственно изобретению имеет преимущество, которое состоит в том, что процесс впрыскивания может быть начат и/или прекращен при наличии предварительно заданных углов коленчатого вала с большей точностью. Переобогащения и/или истощения горючей смеси могут быть прекращены с большей надежностью. Кроме того, может быть обеспечено то, что не происходят нежелательные процессы впрыскивания, например, не осуществляется впрыскивание в открытый клапан впрыскивания в тех случаях, когда это было бы нежелательным.

наиболее значительным преимуществом способа, соответственно изобретению, является его способность к простой реализации. Эта способность к простой реализации вытекает прежде всего из той причины, что с некоторых пор на рынок поступают двигатели внутреннего сгорания, которые имеют датчик приращения углов. Однако, сигналы приращения прежде применялись только для запуска зажигания, но не для запуска процессов впрыскивания. Более того, из сигналов приращения вычислялись сигналы сегмента, которые совместно с определением времени служили для оценки того, когда будет достигнут предварительно заданный угол впрыскивания. Способ, соответственно изобретению, используют эти имеющиеся сигналы приращения непосредственно.

Чертеж.

Отдельная фигура предлагает диаграмму с семью примерами от а/ до g/ для протекания процессов способа.

Описание примеров осуществления способа.

Примеры осуществления способа имеют отношение к четырехцилиндровому - четырехтактному двигателю. У такого двигателя, как у любого четырехтактного двигателя, отдельный рабочий цикл распространяется свыше 720^o угла коленчатого вала, и так, свыше двух оборотов коленчатого вала. За этот период времени распределительный вал поворачивается один раз. Чувствительный элемент распределительного вала при каждом обороте распределительного вала выдает один сигнал распределительного вала, и так один на все 720^oC угла коленчатого вала. Чувствительный элемент коленчатого вала имеет сверх того опорные сигналы в период всех 360^o коленчатого вала. Именно тогда, когда сигнал распределительного вала и опорный сигнал коленчатого вала выступают совместно, осуществляется начало рабочего цикла. И, напротив, если выступает опорный сигнал коленчатого вала без одновременного сигнала распределительного вала, то имеет место половина рабочего цикла.

От третьего чувствительного элемента, который зондирует поворачивающиеся синхронно с коленчатым валом датчик-колесо поставляются сигналы приращения. На фиг. ради наглядности, показано, что между, смотря по обстоятельствам, двумя соседними опорными сигналами коленчатого вала выдается 12 сигналов приращения, итак, один на все 30^o угла коленчатого вала. На практике однако поступление сигналов приращения чаще в настоящее время типичным является 6^o угла коленчатого вала для систем приращения. На фиг. показано, что всегда, когда выступает опорный сигнал коленчатого вала, вновь начинается отсчитывание сигналов приращения значения "0". Угол 540^o выявляется, соответственно этому, за счет того, что устанавливается то, что последний опорный сигнал коленчатого вала был тем сигналом, с которым не выступал сигнал распределительного вала, и что с тех пор прошло шесть сигналов приращения. Вместо этого можно было также начинать отсчитывать вновь с каждого сигнала распределительного вала. Угол 540^o коленчатого вала стал бы тогда соответствовать сигналу приращения "18". Также возможны и другие комбинации поступающих сигналов для определения, смотря по обстоятельствам, действенных углов коленчатого вала.

Согласно названному выше примеру осуществления способа для простоты изложения рассмотрена, так называемая, двух датчиков система приращения которая предлагает по одному датчику для получения сигналов приращения и опорных сигналов коленчатого вала. Этот же способ однако применим и с обычной однодатчиковой системой приращения, у которой датчик -колесо на коленчатом валу зондирует только одним чувствительным элементом, при этом зубья этого колеса один раз на оборот имеют зазор, который оценивается в качестве опорного сигнала коленчатого вала.

На фиг. посредством прямоугольников обозначены интервалы углов коленчатого вала, посредством которых открываются впускные клапаны цилиндров 1-4. Нумерациями "xx.x" помечены различные угловые интервалы процессов впрыскивания. В общем семь случаев от а/ до g / являются различными.

Случаи от а/ до с/ имеют отношение к рабочим состояниям для которых желательно, чтобы действующий в данный момент угол окончания процесса впрыскивания находился на постоянном расстоянии перед "впуск открыт". Для всех трех случаев предполагается, что продолжительность впрыскивания, т.е. промежуток времени, в течение которого осуществляются процесс впрыскивания, является равной по долготе. Однако число оборотов от а/ до через в/ на с/ должно возрастать. Это означает, что угловое распространение для впрыскивания становится все большим.

Соответственно этому начало впрыскивания в случае в/находится сзади "впуск закрыт" прежнего такта всасывания, чем начало впрыскивания в случае а/. В случае примера с/ тогда, когда был бы соблюден названный выше желаемый конец впрыскивания, начало осуществлялось бы уже с момента впрыскивания в период процесса всасывания действенного такта всасывания для возможности получения желаемого конца. Согласно предпочтительному примеру способа, однако необходимо действовать таким образом, чтобы угол начала процесса впрыскивания никогда не попадал в период проходящего такта всасывания. Соответственно этому начало впрыскивания в случае d/ находится прямо после "впуск закрыт" прежнего такта. Продолжительности впрыскивания в случаях c/ и d/ являются одинаковыми. Смещение начала впрыскивания приводят к тому, что не может более соблюдаться желаемый конец впрыскивания. В случае представленной, очень долгой продолжительности впрыскивания окончание впрыскивания попадает в такт всасывания, так что впрыскивание осуществляется в открытый впускной клапан. Это однако приводит к менее значительным рабочим погрешностям, чем они имеют место тогда, когда это, как в случае c/ приводит к переобогащению в действующий и к истощению горючей смеси в примыкающий так всасывания.

Для установления углов впрыскивания, какие применялись согласно процессам в вариантах a/ d/, имеют различные возможности. Так как, как уже сообщалось, желательно определенные углы окончания впрыскивания, то ближайшую возможность, углы окончания впрыскивания, способные к адресации в характеристике через значения рабочих величин, предпочтительно числа оборотов и нагрузки, необходимо запоминать. В зависимости от действенных значений адресно-рабочих величин выбирается затем действующий в данный момент, соответствующий угол окончания впрыскивания из характеристики. С помощью иначе определенной продолжительности впрыскивается действующего числа оборотов высчитывается соответствующий угол начала впрыскивания. Меньшие затраты на вычисление имеют место однако тогда, когда углы начала впрыскивания выбираются непосредственно и характеристики в зависимости от значений адресно-рабочих величин.

Особое преимущество имеет место в том, случае, если в качестве адресно-рабочих величин применяются число оборотов и, смотря по обстоятельствам, вычисленная продолжительность впрыскивания. Предпочтительно запоминает характеристика для стартового движения другие углы начала впрыскивания, чем для обычного движения, при смотря по обстоятельствам, прочих одинаковых значениях других адресуемых величин, итак, например, числа оборотов и продолжительности впрыскивания. Окончание стартового процесса может быть установлено любым способом, в частности, посредством условия достижения определенного числа оборотов. Преимуществом является также в выбранных из характеристики углах впрыскивания обратить еще внимание на углы опережения, так чтобы и при выступающем ускорении никогда не превышался определенный самый последний угол окончания впрыскивания. Однако во всех случаях имеет место совершенно особое преимущество, что может быть обеспечено то, что перед "впуск закрыт" действующего такта всасывания не имеется угла начала спрыскивания.

Названное в предыдущем предложении условие может быть еще несколько улучшено, если обратить внимание на время полета топлива от клапана впрыскивания к соответствующему впускному клапану. Уже на это время полета раньше может начаться новый процесс впрыскивания перед "впуск закрыт" действующего такта.

В случае e/ все количество топлива впрыскивается в открытый клапан впрыскивания для цилиндра 1. Это является, например, преимуществом тогда, когда в случае тощей смеси зарядный слой должен быть достигнут в таких пределах, чтобы в верхней части цилиндра, итак рядом со свечой зажигания, имелась относительно жирная смесь. Также и в этом случае угол начала впрыскивания при наличии особого преимущества выбирается непосредственно посредством адресации запоминающего устройства действующими значениями числа оборотов и продолжительности впрыскивания.

Согласно примеру f допускается, что продолжительность впрыскивания та же самая, как и в случае e/, однако число оборотов выше. Далее процесс впрыскивания осуществляется по большей области коленчатого угла, чем это имеет место в случае e/. Однако допускается, что конец впрыскивания все еще находится перед "впуск закрыт" действующего такта всасывания. Если бы этого не было, то процесс впрыскивания окончился бы предпочтительно при "впуск закрыт", даже если бы еще не было разбрызгано все собственно желаемое количество топлива. Таким образом, можно избежать того, что остаточное количество в период следующего такта всасывания могло бы привести к переобогащению горючей смеси. Для действующего такта всасывания остаточное количество не имеет значения, т.к. оно не может быть более всосано, так что на действующий такт всасывания не оказывается влияние, если оно более вовсе не разбрызгивается. Также и при этом принудительном прекращении процесса впрыскивания может быть вновь обращено внимание на выше названное время полета топлива.

Процесс впрыскивания оканчивается перед "впуск закрыт" в названное время полета.

Пример g/ предлагает вариант, который соответствует варианту f / однако не для ранее обсуждаемого SEEI -способа приращения, а именно, для обычного сегментного SEEI- способа. Допускается, что последний опорный сигнал коленчатого вала перед служащим мерилом началом впрыскивания соответствует сигналу сегмента, как это используется для сегментного SEEI-способа. Действительно, при сегментном SEEI способе сигналы сегмента выдаются не только в период всех 360^o угла коленчатого вала, как это имеет отношение для обозначенных на фиг. опорных сигналов коленчатого вала, но и всех 180^o. Однако, это для обсуждения различия между вариантами f / и g / является несущественным. При применении сегментного SEEI-способа начало осуществлялось бы с последнего сигнала сегмента с отсчетом времени для определения начала впрыскивания. Если теперь в промежуток времени после вычисления предназначенных для отсчета тактов времени повышается число оборотов, то при сегментном SEEI -способе это приводит к тому, что не только увеличивается угловое распространение продолжительности впрыскивания, как это обсуждалось относительно примера e? и f /, а именно дополнительно смещается также начало впрыскивания, как видно из примера g/ Это смещение начала впрыскивания приводит к тому, что теперь конец впрыскивания выступает над "впуск закрыт" служащего мерилом такта всасывания. Это превышение /"впуск закрыт" не может быть установлено т.к. оно находится между двумя сигналами сегмента, в области, где только посредством высчитывания тактов времени могут быть грубо оценены угловые положения, если изменяется число оборотов.

Использование: двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: При применении способа для осуществления последовательных процессов впрыскивания при достижении предварительно заданных углов впрыскивания вырабатываются сигналы приращения углов коленчатого вала и эти приращения отсчитываются относительно опорного сигнала. С помощью этих сигналов приращения устанавливается, достигнут ли установленный в качестве значения приращения угол впрыскивания. Как только это будет установлено, осуществляется соответствующий этому значению приращения процесс впрыскивания, и либо, начинается впрыскивание, либо оно оканчивается. За счет того, что с помощью способа могут быть точно установлены углы начала впрыскивания и/или углы окончания впрыскивания возможным точнее устанавливать угловые положения процессов впрыскивания относительно процесса всасывания. Это позволяет с большой надежностью избежать переобогащения и истощения горючей смеси за счет того, что процесс впрыскивания начинается уже во время еще протекающего предыдущего такта всасывания или что впрыскивание осуществляется после служащего мерилом такта всасывания. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Способ последовательного впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания путем определения продолжительности впрыска в зависимости от параметров работы двигателя, впрыска топлива и окончания впрыска топлива до момента закрытия впускного клапана, отличающийся тем, что угол начала впрыска фиксируют по сигналам приращения угла поворота коленчатого вала, подсчитываемым по отношению к опорному сигналу, а окончание впрыска осуществляют раньше момента закрытия впускного клапана на период угла поворота коленчатого вала, соответствующего времени прохождения топлива от форсунки до впускного клапана. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последующий впрыск начинают после окончания предыдущего впрыска, но самое ранее к моменту перед закрытием впускного клапана при угле поворота коленчатого вала, который соответствует времени прохождения топлива от форсунки до впускного клапана.