СПОСОБ ОСТАНОВКИ ДВС Российский патент 2004 года по МПК F02D17/04 F02D41/30 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для управления двигателем внутреннего сгорания (далее ДВС) с распределенным последовательным впрыском топлива и искровым зажиганием.

Известен способ автоматического останова ДВС, снабженного электронной системой управления (см. патент US 4453506, МКИЗ F 02 D 17/00, публ. 12.06.84), в котором автоматическую остановку ДВС осуществляют при обнаружении контроллером электронной системы управления определенного режима работы агрегатов транспортного средства путем одновременного отключения подачи тока к свече зажигания и перекрытия подачи топлива в цилиндры ДВС.

Такой способ позволяет снизить расход топлива при движении автомобиля с частыми кратковременными остановками, характерными для городского режима движения автомобиля.

Вместе с тем упомянутый способ не учитывает процессов, происходящих в цилиндрах при выполнении остановки ДВС. Игнорирование этих процессов приводит к следующим негативным последствиям.

Поскольку команда на остановку ДВС формируется в случайный момент времени, возможно прерывание начатого впрыска топлива для части цилиндров ДВС. Так как вал ДВС продолжает некоторое время вращаться по инерции, рабочая смесь, поступающая в эти цилиндры, обедняется и не может быть воспламенена. В часть цилиндров, для которых впрыск топлива был закончен до поступления команды на остановку двигателя, топливо поступает в полном объеме, но не воспламеняется по причине отключения зажигания. Таким образом, после выполнения действий по остановке ДВС топливо, поступающее в часть цилиндров, не воспламеняется и попадает в систему выпуска, загрязняя окружающую среду.

Как показывают расчеты, за одну остановку 1,5-литрового четырехцилиндрового ДВС в окружающую среду может выделяется от 15 мг топлива на холостом ходу до 100 мг топлива на полной нагрузке.

За прототип заявляемого изобретения взят способ остановки ДВС (см. заявку Германии DE4010940, МКИ5 F 02 D 17/04, публ. 18.10.90), в котором после подачи команды на остановку ДВС продолжают в течение заданного времени впрыск топлива в цилиндры ДВС.

Недостатками прототипа является повышенное загрязнение окружающей среды из-за поступления в систему выпуска ДВС несгоревшего топлива.

Задачей заявляемого изобретения является снижение загрязнения окружающей среды при эксплуатации ДВС.

Указанная задача решается в способе остановки ДВС с последовательным распределенным впрыском топлива и искровым зажиганием по команде оператора (водителя) или по команде автоматической системы управления, при котором после подачи команды на остановку ДВС продолжают впрыск топлива и зажигание в цилиндрах ДВС.

Указанная задача решается тем, что впрыск топлива продолжают только для тех цилиндров ДВС, для которых на момент подачи команды на остановку ДВС впрыск не был завершен, завершают впрыск расчетных порций топлива и формируют в указанных цилиндрах ДВС искровые разряды до тех пор, пока рабочий цикл во всех цилиндрах ДВС не будет завершен полностью.

Заявленный способ применим как для ДВС с впрыском топлива во впускной тракт, так и для ДВС с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания.

Предлагаемый способ позволяет снизить загрязнение окружающей среды.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображена структурная схема системы управления ДВС для реализации заявляемого способа.

На фиг.2 изображена последовательность тактов и процессов управления впрыском топлива и зажиганием, обеспечиваемых системой управления 4-цилиндровым ДВС согласно предложенному способу.

Заявляемый способ может быть успешно реализован, например, в электронной системе управления четырехцилиндровым ДВС с распределенным последовательным впрыском топлива (см. 1), в состав которой входят (см. фиг.1) контроллер 1, выключатель 2 зажигания, датчик 3 положения коленчатого вала и датчик 4 положения распределительного вала (датчик фаз), а также индивидуальные для каждого цилиндра ДВС катушки 5 зажигания, электромагнитные топливные форсунки 6 и главное реле 7.

Как правило, система управления содержит также датчики 8 параметров режима работы ДВС, такие, как температура охлаждающей жидкости, расход и температура всасываемого воздуха, положения дроссельной заслонки и т.п. Питание системы управления ДВС осуществляется от системы электроснабжения (аккумуляторная батарея и генератор электрического тока с регулятором напряжения, на фигуре не показаны), выход “+АБ” которой подключен ко входам питания контроллера 1, выключателя 2 зажигания и главного реле 7. Выход “-АБ” источника питания соединен со входом заземления контроллера.

Подача топлива во впускные каналы каждого из цилиндров ДВС производится из топливной магистрали (не показано) через форсунки 6 при протекании через обмотки последних электрического тока. Импульсы управления током через катушки 5 зажигания и топливные форсунки 6 формируются контроллером 1 в зависимости от параметров режима работы ДВС, измеряемых с помощью датчиков 3, 4, 8.

В известных системах непосредственного впрыска топливо поступает через форсунки непосредственно в камеры сгорания ДВС. Структурная схема системы управления (см. фиг.1) в обоих случаях остается неизменной.

Зажигание топливовоздушной смеси производится путем формирования электроискровых разрядов между электродами запальных свечей (не показаны), устанавливаемых в камерах сгорания ДВС. Электроды свечей при этом подключаются к выходам вторичных обмоток катушек зажигания.

Выходы датчиков 3, 4, 8, а также выход выключателя 2 зажигания подключены к соответствующим входам контроллера 1, выходы которого подключены ко входам управления катушек 5 зажигания, топливных форсунок 6 и главного реле 7.

Зачастую в системах управления ДВС питание катушек зажигания, а иногда и питание топливных форсунок осуществляется через выключатель зажигания. При этом размыкание выключателя зажигания вызывает немедленное прекращение формирования импульсов впрыска топлива и зажигания, что приводит к вышеописанному недостатку. В предлагаемой системе входы питания первичных обмоток катушек 5 зажигания и обмоток электромагнитных приводов топливных форсунок 6 подключены к выходу главного реле 7.

Обычно команды запуска и остановки ДВС поступают от выключателя 2 зажигания. Замкнутое состояние выключателя 2 зажигания соответствует разрешению работы системы управления ДВС. Размыкание выключателя 2 зажигания является командой на остановку ДВС. Команда остановки ДВС может формироваться автоматически (в том числе, контроллером 1), например, при работе прогретого ДВС на режиме холостого хода с закрытой дроссельной заслонкой в течение определенного времени. В приведенном примере рассматривается первый вариант.

Система работает следующим образом.

При замкнутом выключателе 2 зажигания осуществляют включение главного реле 7 путем подачи сигнала управления на соответствующий выход контроллера 1. При этом напряжение питания от системы электроснабжения поступает через реле 7 на катушки зажигания 5 и форсунки 6. По сигналам датчиков 3, 4, 8 производят управление впрыском топлива и зажиганием путем формирования электрических импульсов в обмотках форсунок 6 и катушек зажигания 5, поступающих с соответствующих выходов контроллера 1.

По команде на остановку ДВС, которой является размыкание выключателя 2, выполняют следующие действия.

Продолжают начатый до поступления команды на остановку ДВС впрыск топлива путем продолжения импульса (импульсов) управления форсункой (форсунками) на соответствующем выходе (выходах) контроллера. Длительность этого импульса (импульсов) должна соответствовать режиму работы ДВС в соответствии с параметрами режима его работы, измеряемого контроллером по сигналам датчиков 2, 4, 8.

Продолжают формирование импульсов управления катушками зажигания до тех пор, пока рабочий цикл во всех цилиндрах не будет завершен воспламенением присутствующей в них воздушно-топливной рабочей смеси.

На фиг.2 показана последовательность процессов, происходящих в цилиндрах 4-цилиндрового ДВС с распределенным последовательным впрыском топлива во впускной тракт с порядком работы цилиндров 1-3-4-2. Впрыск топлива во впускной канал каждого из цилиндров производится на закрытый впускной клапан, что способствует испарению топлива перед его всасыванием для улучшения эффективных показателей ДВС. Другими словами, впрыск топлива для данного цилиндра в зависимости от режима работы ДВС (прежде всего, в зависимости от нагрузки на ДВС) может начаться на такте сжатия или рабочего хода или выпуска, но должен закончиться перед открытием впускного клапана, т.е., на такте выпуска. Остановка ДВС производится чаще всего на холостом ходу, когда топливоподача относительно невелика и впрыск топлива для каждого из цилиндров производится в течение одного такта, начинаясь и заканчиваясь на такте выпуска. Теоретически команда на остановку ДВС может быть сформирована и на режиме полной нагрузки, когда топливоподача максимальная. В этом случае впрыск топлива для каждого из цилиндров ДВС может начинаться на такте сжатия (после закрытия впускного клапана) и заканчиваться в конце такта выпуска (перед открытием впускного клапана).

Момент формирования команды остановки ДВС показан на фиг.2 стрелкой. Предположим, она сформирована на такте впуска первого цилиндра, обозначенном в показанной последовательности тактов номером 1. Это означает, что в первый цилиндр всасывается смесь воздуха с топливом, впрыснутым во впускной канал ранее (впрыск был закончен на предшествующем такте выпуска). Для корректного завершения рабочего цикла в первом цилиндре согласно предлагаемому способу на такте номер 2 (сжатие) производят зажигание, а следующий впрыск, завершающийся на такте 4, не производят.

Во время формирования команды остановки ДВС во втором цилиндре происходит такт рабочего хода, в котором производят зажигание для воспламенения смеси воздуха с топливом, впрыснутым во впускной канал ранее. Если к моменту формирования команды на остановку впрыск топлива для данного цилиндра не был начат, то его и не начинают. Если же впрыск топлива во впускной канал данного цилиндра к моменту формирования команды на остановку был начат, то его полностью завершают. Это означает, что производят впрыск рассчитанного в зависимости от режима работы ДВС количества топлива. В этом случае на следующем такте сжатия данного цилиндра (такт номер 5) производят зажигание.

Первый показанный на фиг.2 такт является тактом выпуска 3-го цилиндра. Согласно данному способу, если в момент формирования команды на остановку впрыск топлива для этого цилиндра уже начался, то его производят полностью, т. е. заканчивают впрыск расчетного (в зависимости от режима работы ДВС) количества топлива. В этом случае в такте 3, когда в данном цилиндре происходит сжатие, производят зажигание для воспламенения рабочей смеси. Если к моменту формирования команды на остановку ДВС впрыск топлива для данного цилиндра не был начат, его не начинают. Зажигание в такте 3 не производят. Следующий впрыск топлива для этого цилиндра не производят.

Команда на остановку ДВС формируется в то время, когда в четвертом цилиндре происходит такт рабочего хода. Если впрыск топлива для этого цилиндра уже начался, то его производят полностью. В этом случае в такте 4 сжатия данного цилиндра производят зажигание для воспламенения рабочей смеси. Если впрыск топлива в момент формирования команды на остановку не был начат, то его не производят. Не производят и зажигание в этом цилиндре в такте 4.

После того, как рабочий цикл во всех цилиндрах ДВС завершен воспламенением поступившей в них смеси, дальнейшую топливоподачу и зажигание не производят. Главное реле 7 отключают посредством снятия сигнала включения реле 7 на соответствующем выходе контроллера 1. При этом питание обмоток катушек 5 зажигания и форсунок 6 впрыска топлива отключается. Система управления переходит в режим ожидания следующего события запуска и работы ДВС.

Предложенный способ применим также и к ДВС с непосредственным впрыском. Начатый к моменту формирования команды на остановку впрыск топлива в любой из цилиндров ДВС полностью завершают, и формируют зажигание для воспламенения смеси в данном цилиндре. Если к моменту формирования команды на остановку впрыск топлива в цилиндр не был начат, в дальнейшем его не производят. Не производят и последующее зажигание, т. к. топливо в данном цилиндре отсутствует. Отличие заключается только в том, что непосредственный впрыск топлива в цилиндры ДВС производится обычно только на тактах впуска и сжатия.

Источники информации.

1. Система управления двигателями ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 (1,5 л) с распределенным впрыском топлива. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту. - М.: Третий Рим, 1999, с. 158, 159.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для управления двигателем внутреннего сгорания с рапределенным последовательным впрыском топлива и искровым зажиганием. Изобретение позволяет снизить загрязнение окружающей среды при эксплуатации ДВС. Способ остановки ДВС с последовательным распределенным впрыском топлива и искровым зажиганием заключается в том, что после подачи команды на остановку ДВС продолжают впрыск топлива. Впрыск топлива продолжают только для тех цилиндров ДВС, в которых на момент подачи команды на останов ДВС впрыск не был завершен. Завершают впрыск расчетных порций топлива и формируют в указанных цилиндрах ДВС искровые разряды до тех пор, пока рабочий цикл во всех цилиндрах ДВС не будет завершен полностью. 2 ил.

Способ остановки ДВС с последовательным распределенным впрыском топлива и искровым зажиганием, при котором после подачи команды на остановку ДВС продолжают впрыск топлива, отличающийся тем, что впрыск топлива продолжают только для тех цилиндров ДВС, в которых на момент подачи команды на останов ДВС впрыск не был завершен, завершают впрыск расчетных порций топлива и формируют в указанных цилиндрах ДВС искровые разряды до тех пор, пока рабочий цикл во всех цилиндрах ДВС не будет завершен полностью.