СПОСОБ ПОДОГРЕВА ВСАСЫВАЕМОГО ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПУСКОВОГО ЭЛЕКТРОФАКЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F02N17/47 

Изобретение касается способа подогрева всасываемого воздуха в двигателях внутреннего сгорания с помощью пламенного пускового устройства (электрофакельного подогревателя), в соответствии с ограничительной частью патентной формулы, п.1.

Известен подобный способ из патента ФРГ N 33 42 865. При этом речь идет о пламенном пусковом устройстве, при котором для предотвращения так называемой белой копоти во время фазы горячего пуска двигателя внутреннего сгорания производится подогрев поступающего воздуха. Для этого во всасывающей трубе двигателя внутреннего сгорания предусмотрена топочная камера, в которой расположены форсунка для впрыска горючего и свеча накаливания. Для пуска двигателя внутреннего сгорания при низких температурах свеча накаливания предварительно нагревается и по истечении времени предварительного нагревания при пуске двигателя горючее с помощью магнитного клапана подается к форсунке для впрыска горючего и тем самым в топочную камеру пусковой установки. Поступающее в топочную камеру для зажигания горючее подогревает проходящий всасывающий воздух и обеспечивает надежное зажигание в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания при низких температурах наружного воздуха. При этом к свече накаливания во время первого определенного промежутка времени, пока двигатель не начнет стабильно работать, подается постоянный поток, а по истечении этого первого промежутка времени во время второго промежутка времени, пока двигатель не достигнет определенной рабочей температуры, ток подается толчками, в соответствии с пониженной мощностью.

Уже с достижением готовности к пуску двигателя включается гарантийное время, которое заканчивается успешным пуском. Если пуск не осуществился или двигатель после успешного пуска в течение гарантийного времени снова остановился, то в целях безопасности и сохранения батареи ток в свече накаливания по истечении гарантийного промежутка прерывается и процесс пламенного пуска заканчивается, а свеча охлаждается.

Если нужно осуществить новый процесс пуска, то следует снова включить пламенное устройство и снова подогреть свечу накаливания с помощью перечисленных выше операций. Этот новый процесс предварительного подогрева при этом, однако, не учитывает моментную температуру свечи накаливания, которая определяется временем охлаждения свечи накаливания, а также не учитывает имеющееся на свече накаливания напряжение.

Поэтому в основу изобретения была положена задача осуществлять предварительный подогрев свечи накаливания с учетом моментной температуры свечи накаливания таким образом, чтобы нужной для повторного пуска температуры можно было достичь простым образом в узкой полосе допусков.

В соответствии с изобретением задача решается с помощью признаков, приведенных в отличительной части п. 1 формулы изобретения. Другие признаки и варианты выполнения вытекают из факультативных пунктов формулы и описания.

По истечении гарантийного времени пламенной пусковой установки и не последовавшего пуска двигателя процесс пламенного пуска заканчивается и применяемая в пламенной пусковой установке свеча накаливания охлаждается. Из полученной кривой охлаждения свечи накаливания с помощью замеров времени определяют моментную температуру свечи накаливания и соответствующее ей время предварительного нагревания для повторного пуска передается на управляющий прибор пламенной пусковой установки. При осуществляемом теперь пуске установки для каждого отрезка времени кривой охлаждения свечи накаливания имеется собственное, полученное прежде значение времени предварительного нагрева, благодаря чему температура свечи накаливания приводится к жестко определенному, необходимому для повторного пуска значению, которое лежит внутри допустимого диапазона температур.

На фиг. 1 показано время предварительного нагревания для повторного пуска, в соответствии со способом по изобретению в зависимости от времени охлаждения; на фиг. 2 примеры времени предварительного нагревания в зависимости от интервалов охлаждения и прилагаемого напряжения в виде таблиц.

Пламенные пусковые установки для предварительного нагрева всасываемого воздуха в двигателях внутреннего сгорания содержат одну или несколько свечей накаливания, которые питаются током от автомобильной аккумуляторной батареи. При пуске пламенной пусковой установки свеча накаливания или свечи накаливания постоянно нагреваются во время первого промежутка времени, и двигатель может быть запущен. По истечении первого промежутка времени в продолжение второго промежутка времени, пока двигатель не достигнет своей рабочей температуры, на пусковую пламенную установку ток подается толчками в соответствии с пониженной мощностью, а затем процесс пламенного пуска заканчивается благодаря отключению подачи тока на свечу накаливания. Если, однако, пуск двигателя не произошел, то пламенная установка отключается автоматически по истечении гарантийного времени и свеча накаливания охлаждается.

Такая характеристика охлаждения представлена на фиг. 1,на диаграмме. Исходя из заданной температуры свечи накаливания V_зад., которая по диаграмме составляет примерно 1050^oC, представляет с помощью обозначенной 1 кривой характеристику охлаждения свечи накаливания по времени t (в c), т.е. температуру свечи накаливания как функцию времени V_(t).

Если в течение этого времени охлаждения будет предпринята новая попытка пуска, то свеча накаливания должна снова подвергнуться предварительному нагреву, в зависимости от ее температуры в данный момент для повторного пуска. Величина моментной температуры свечи накаливания V задана временем охлаждения, которое можно определить для каждого типа применяемой в данном случае свечи накаливания, как, например, штабиковая свеча накаливания или пламенная свеча накаливания, нанесена на фиг. 1 в виде кривой охлаждения 1 по времени t. При применении нескольких свечей накаливания вместо одной в пламенной пусковой установке учитываются получающиеся благодаря другому времени предварительного нагрева различные параметры охлаждения и нагрева. Точно также учитывается прилагаемое к свече накаливания напряжение, которое играет значительную роль для выбора времени подогрева. Так, например, время подогрева при напряжении, превышающем заданное свое значение, соответственно сокращается, в то время, как при меньшем по сравнению с заданным напряжении, как это имеет место, например, при низких температурах, при которых как раз применяется пламенная пусковая установка, время подогрева увеличивается по сравнению с нормальным значением.

Полученное один раз значение времени нагрева при повторном пуске может быть простым способом запомнено в характеристике, причем управление пламенной пусковой установки состоит из электронной системы управления, которая содержит таймер для определения времени охлаждения для свечи накаливания и которая охватывает характеристику, запомненную сохраняющей информацию памятью для соответствующих значений времени подогрева в зависимости от времени охлаждения, приложенного напряжения, а также вида и количества применяемых свечей накаливания. Для такой электронной управляющей системы целесообразно применение программируемого микропроцессора. Такая характеристика представлена, к примеру, в таблице, показанной на фиг. 2. Простоты ради значения подогрева для повторного пуска здесь даны лишь в зависимости от времени охлаждения, т. е. от моментной температуры свечи накаливания после охлаждения с заданного значения V_зад.. При этом значения, содержащиеся в таблице, приведены лишь в качестве примера, не ограничивая изобретение этими лишь значениями.

Как можно легко увидеть, количество накапливаемых в характеристике значений непосредственно зависит от тонкости распределения диапазона значений для приложенного напряжения и времени охлаждения. Для снижения накапливаемых значений времени подогрева время охлаждения разложено на отдельные интервалы, например, как это показано на фиг.1, на восемь интервалов t₀ - t₁, t₁ t₂, t₇ t₈. В этом случае каждому интервалу времени соответствует определенное значение времени подогрева, так что к показанным здесь 8 интервалам накапливается в памяти также точно 8 различных значений времени подогрева. На фиг. 1 теперь для нормального напряжения U 12 В, начиная от временной точки t₂, т.е. к началу третьего интервала времени (и соответственно для следующих интервалов) показан подогрев для повторного пуска. Описываемая далее последовательность операций, конечно, применима также к первому и второму интервалу, однако, на этой фигуре из соображений наглядности это не показано. К началу этого интервала свеча накаливания благодаря ее охлаждению имеет температуру V₂ ниже заданной температуры V_зад. свечи накаливания для повторного запуска. Эта температура V₂ составляет в этом примере около 900^oC. Исходя из этой температуры свеча накаливания подвергается предварительному нагреву с заданным временем подогрева для этого случая около 8 с. Это время подогрева выбирают при этом таким образом, чтобы температура свечи накаливания, исходя из ее моментной температуры к началу этого интервала по истечении времени предварительного нагрева,превышала заданное значение V_зад.,max. Длина интервала t₂ t₃, здесь ≈ 4 с, выбрана так, чтобы при заданном времени предварительного нагрева 8 с при повторном пуске в конце интервала, т.е. непосредственно перед точкой времени t₃, температура свечи накаливания, исходя из своей моментной температуры к этому моменту времени, будет ниже второго заданного значения V_зад.,min. Для следующего интервала справедливо то же самое. Т. е. заданное время предварительного нагрева для начинающегося к моменту времени t₃ четвертого интервала, который простирается до момента времени t₄, снова выбирают таким, чтобы не превысился верхний предел температуры V_зад.,max и не был занижен нижний предел температуры V_зад.,min. В случае этого четвертого интервала это достигается в показанном примере с длиной интервала около 8 с и соответствующим ей временем нагрева ≈ 10 с. Таким образом, можно достичь того, что для всех интервалов повторного пуска при возможно меньшем количестве запомненных значений времени подогрева температура свечи накаливания всегда лежит внутри допустимой полосы допусков между верхней предельной температурой V_зад.max и нижней предельной температурой t_зад.min, которые выбирают так, чтобы обеспечить повторный запуск.

Упрощенно деление на интервалы может осуществляться таким образом, что, не считая первого и последнего интервала, продолжительность интервала выбирают так, чтобы следующий в каждом случае интервал имел продолжительность, которая примерно вдвое больше предыдущего интервала. Для первого и последнего интервала это не имеет силы, так как там кривая охлаждения проходит экстремально круто или экстремально плоско.

На фиг. 2 в виде таблицы представлена известная из диаграммы на фиг. 1 картина. При этом заданное время подогрева дано в зависимости от времени охлаждения t свечи накаливания, разделенного на отдельные интервалы, а также в зависимости от приложенного напряжения U (в В). Исходя из нормального напряжения U 12 В, время подогрева внутри каждого интервала с падением напряжения будет больше, а с возрастанием напряжения соответственно меньше.

Использование: подогрев всасываемого воздуха при пуске двигателя внутреннего сгорания с помощью содержащей, по меньшей мере, одну свечу накаливания установки электрофакельного подогрева. Сущность изобретения: свеча накаливания во время первого промежутка времени постоянно подогревается, в следующий за ним второй промежуток времени работает импульсами, а по истечении гарантийного времени, в случае, если пуска двигателя не произошло, она отключается. Предложено при осуществлении повторного пуска двигателя задавать время повторного нагрева свечи в зависимости от времени ее охлаждения после отключения. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подогрева всасываемого воздуха в двигателях внутреннего сгорания с помощью пускового электрофакельного подогревателя, установленного во впускном трубопроводе и содержащего по меньшей мере одну свечу накаливания, заключающийся в том, что свечу накаливания нагревают в течение первого промежутка времени путем пропускания через нее постоянного тока и в течение второго промежутка времени путем пропускания через нее импульсного тока, причем через заданное время предварительного нагрева свечи постоянным током производят пуск двигателя, а в случае, если пуска двигателя не произошло, по истечении гарантийного времени свечу отключают и при необходимости повторного пуска двигателя перед ним производят повторный предварительный нагрев свечи, отличающийся тем, что время повторного предварительного нагрева свечи задают в зависимости от времени ее охлаждения после отключения обратно пропорционально температуре, до которой свеча остыла, причем после отключения свечи последовательно отсчитывают предварительно заданные интервалы времени и устанавливают время повторного предварительного нагрева в зависимости от того, в течение какого интервала свечу повторно включают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый последующий интервал времени после отключения свечи задают преимущественно в два ряда большим по продолжительности по сравнению с предшествующим. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что время предварительного нагрева свечи задают в зависимости от подаваемого на нее напряжения. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что время предварительного нагрева свечи задают в зависимости от ее типа, причем при использовании нескольких свечей время предварительного нагрева задают в зависимости от их количества. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что время повторного предварительного нагрева свечи задают по характеристике ее охлаждения.