СПОСОБ ЗАПУСКА И РАБОТЫ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СО СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ ДО 45 Российский патент 2005 года по МПК F02D9/00 F02N17/08 

Изобретение относится к бензиновым двигателям внутреннего сгорания, работающим с повышенной степенью сжатия.

Известен способ запуска и работы бензинового двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в создании разрежения во впускном коллекторе и цилиндре и ограничении наполнения цилиндра двигателя воздухом (см. патент США №6349699, МПК F 02 D 9/02, опубликованный 26.02.2002).

Известный способ не обеспечивает достаточно надежный запуск и работу двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов при работе двигателя с повышенной степенью сжатия, в частности со степенью сжатия до 45.

Проведенные эксперименты показали, что для двигателя с повышенной степенью сжатия до 45 при запуске двигателя и при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов целесообразно ограничить наполнение цилиндров двигателя.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение экономичности, увеличение ресурса и повышение надежности запуска и работы двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов двигателя с повышенной степенью сжатия, в частности со степенью сжатия до 45.

Указанный технический результат достигается тем, что способ запуска и работы бензинового двигателя внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 заключается в создании разрежения во впускном коллекторе и цилиндре при запуске и ограничении наполнения цилиндра двигателя воздухом при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов, причем разрежение во впускном коллекторе производят при включении зажигания по сигналу электронного блока управления за счет удаления воздуха из впускного коллектора при закрытых устройстве для впрыска топлива и дроссельной заслонке, по достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения электронный блок управления формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания, в период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал для ограничения поворота дроссельной заслонки, обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе, после запуска двигателя прекращают удаление воздуха из впускного коллектора, а на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина электронный блок управления формирует сигнал для изменения положения дроссельной заслонки, обеспечивая ограничение наполнения цилиндра воздухом.

При запуске двигателя удаление воздуха из впускного коллектора могут производить вакуумным насосом.

При запуске двигателя удаление воздуха из впускного коллектора могут производить путем прокрутки коленчатого вала без подачи топлива.

При запуске двигателя из цилиндра могут удалять часть воздуха путем более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия.

При запуске двигателя величину разрежения во впускном коллекторе могут дополнительно устанавливать с учетом частоты вращения коленчатого вала стартером.

При запуске двигателя дополнительное регулирование расхода воздуха могут осуществлять регулятором расхода воздуха, выполненным в виде электромагнитного клапана.

При работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов ограничение наполнения цилиндра воздухом могут производить путем установления ограничителя хода педали газа, связанного с электронным блоком управления.

При работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов ограничение наполнения цилиндра воздухом могут производить путем установления ограничителя поворота дроссельной заслонки.

При работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов дополнительное ограничение наполнения цилиндра могут производить путем более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия.

Ограничение наполнения цилиндра могут производить и при работе двигателя на максимальных оборотах.

На чертеже показан двигатель внутреннего сгорания, реализующий заявленный способ.

Заявленный способ может быть реализован в бензиновом двигателе внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с поршнем 2, шатун, коленчатый вал с датчиком частоты его вращения, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами 3 и 4, впускной коллектор 5 с дроссельной заслонкой 6, датчик разрежения 7, установленный за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе 5, датчик температуры двигателя, датчики температуры и давления окружающей среды, датчик детонации (на чертеже не показаны). Имеется основной привод дроссельной заслонки 6, связанный с органом 8 регулирования мощности двигателя (педалью газа), датчик положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа) (на чертеже не показан), устройство 9 для впрыска топлива, свеча 10 зажигания и электронный блок управления 11. Входы электронного блока управления (ЭБУ) 11 связаны с датчиком 7 разрежения, датчиком температуры двигателя, датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком детонации, датчиком частоты вращения коленчатого вала и датчиком положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа). Выход ЭБУ 11 связан с устройством 9 подачи топлива и свечой 10 зажигания. Двигатель может быть снабжен вакуумным насосом 12 с приводом 13, а дроссельная заслонка 6 снабжена дополнительным приводом 14. Вход вакуумного насоса 12 сообщен с впускным коллектором 5 двигателя, привод 13 вакуумного насоса 12 и дополнительный привод 14 дроссельной заслонки 6 связаны с выходами ЭБУ 11. Двигатель может быть дополнительно снабжен регулятором расхода воздуха, выполненным в виде электромагнитного клапана (на чертеже не показан).

При запуске двигателя удаление воздуха из впускного коллектора 5 могут производить вакуумным насосом 12 или удаление воздуха из впускного коллектора 5 могут производить путем прокрутки коленчатого вала без подачи топлива.

При запуске двигателя из цилиндра 1 могут удалять часть воздуха путем более позднего закрытия впускного клапана 3 после нижней мертвой точки на такте сжатия.

Впускной клапан 3 может быть выполнен с возможностью более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия для обеспечения удаления части воздуха из цилиндра 1 двигателя. Двигатель может быть снабжен ограничителем хода (на чертеже не показан) органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа), связанным с ЭБУ 11 для обеспечения ограничения наполнения цилиндра 1 воздухом. Двигатель может быть снабжен ограничителем (на чертеже не показан) поворота дроссельной заслонки 6. Привод ограничителя поворота дроссельной заслонки 6 связан с ЭБУ 11 для обеспечения ограничения наполнения цилиндра воздухом.

Пример реализация заявленного способа показан на работе бензинового двигателя внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 с вакуумным насосом 12.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания, имеющий повышенную степень сжатия до 45, работает следующим образом. При запуске двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал приводу 13 вакуумного насоса 12 на его включение после включения зажигания. Вакуумный насос 12 удаляет воздух из впускного коллектора 5 при закрытом устройстве 9 для впрыска топлива и закрытой дроссельной заслонке 6. Когда во впускном коллекторе 5 достигается заданный уровень разрежения, который определяется ЭБУ 11 по показаниям датчиков температуры двигателя, датчиков температуры и давления окружающей среды, датчика детонации и датчика частоты вращения коленчатого вала по сигналу датчика 7 разрежения ЭБУ 11 формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и формирует сигналы устройству 9 для впрыска топлива, дроссельной заслонке 6 и свече зажигания 10. В результате этого происходит подача в цилиндр 1 воздуха, топлива и искры зажигания. В период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки 6, ограничивая ее поворот и обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе 5. После запуска двигателя ЭБУ 11 формирует сигнал приводу 13 для отключения вакуумного насоса 12. На режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина по показаниям датчиков температуры двигателя, температуры и давления окружающей среды, детонации и частоты вращения коленчатого вала, ЭБУ 11 по сигналам датчика положения органа 8 регулирования мощности двигателя (педали газа) и датчика разрежения 7 формирует сигнал дополнительному приводу дроссельной заслонки 6, изменяя угол открытия дроссельной заслонки 6 и ограничивая наполнение цилиндра воздухом. Ограничение наполнения цилиндра 1 может производиться и при работе двигателя на максимальных оборотах.

Эксперименты показали, что для запуска прогретого двигателя со степенью сжатия 20 достаточно разрежения, создаваемого вращением коленчатого вала штатным стартером без подачи топлива в течении 0,3 с, или же достаточно произвести отсасывание воздуха из впускного коллектора обычным автомобильным пылесосом с подачей топлива после начала удаления воздуха. При указанных условиях двигатель запускается с момента подачи топлива.

При температурах ниже - 25°С при снятии ограничения наполнения (поправка наполнения по температуре запуска) двигатель также запускается моментально.

Для экспериментального автомобильного двигателя объемом в 1.6 литра со степенью сжатия 20 максимально допустимый расход воздуха при 920 оборотах в минуту составил 0,245 грамм на цилиндр. С увеличением оборотов ограничение постепенно снималось, расход воздуха увеличивался и при достижении 1800 об/мин дроссельная заслонка открывалась полностью. При этом расход воздуха соответствовал максимальному расходу воздуха двигателем с аналогичным объемом со степенью сжатия 9.9, т.е. 0,380 грамм на цилиндр.

Таким образом, ограничивается наполнение цилиндров двигателя, обеспечивается надежный запуск и надежная работа двигателя на режимах ниже максимальных оборотов двигателя.

Изобретение относится к бензиновым двигателям, работающим с повышенной степенью сжатия до 45. Способ запуска и работы бензинового двигателя внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45 заключается в создании разрежения во впускном коллекторе и цилиндре при запуске и ограничении наполнения цилиндра двигателя воздухом при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов. Разрежение во впускном коллекторе производят при включении зажигания по сигналу электронного блока управления (ЭБУ) за счет удаления воздуха из впускного коллектора при закрытых устройстве для впрыска топлива и дроссельной заслонке. По достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения ЭБУ формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и формирует сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания. В период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя ЭБУ формирует сигнал для ограничения поворота дроссельной заслонки, обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе. После запуска двигателя прекращают удаление воздуха из впускного коллектора. На режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина ЭБУ формирует сигнал для изменения положения дроссельной заслонки, обеспечивая ограничение наполнения цилиндра воздухом. Технический результат заключается в повышении надежности запуска и работы двигателя на режимах до максимальных оборотов двигателя. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ запуска и работы бензинового двигателя внутреннего сгорания со степенью сжатия до 45, заключающийся в создании разрежения во впускном коллекторе и цилиндре при запуске и ограничении наполнения цилиндра двигателя воздухом при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов, причем разрежение во впускном коллекторе производят при включении зажигания по сигналу электронного блока управления за счет удаления воздуха из впускного коллектора при закрытых устройстве для впрыска топлива и дроссельной заслонки, по достижении во впускном коллекторе заданного уровня разрежения, зависящего от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, по сигналу датчика разрежения электронный блок управления формирует сигнал стартеру на прокрутку коленчатого вала и сигналы устройству для впрыска топлива, дроссельной заслонке и свече зажигания, обеспечивая подачу в цилиндр воздуха, топлива и искры зажигания, в период от начала прокрутки коленчатого вала до запуска двигателя электронный блок управления формирует сигнал для ограничения поворота дроссельной заслонки, обеспечивая поддержание заданного уровня разрежения во впускном коллекторе, после запуска двигателя прекращают удаление воздуха из впускного коллектора, а на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов в зависимости от величины степени сжатия данного двигателя, его температуры, температуры и давления окружающей среды, частоты вращения коленчатого вала и октанового числа бензина электронный блок управления формирует сигнал для изменения положения дроссельной заслонки, обеспечивая ограничение наполнения цилиндра воздухом.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запуске двигателя удаление воздуха из впускного коллектора производят вакуумным насосом.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запуске двигателя удаление воздуха из впускного коллектора производят путем прокрутки коленчатого вала без подачи топлива.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запуске двигателя из цилиндра удаляется часть воздуха путем более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запуске двигателя величину разрежения во впускном коллекторе дополнительно устанавливают с учетом частоты вращения коленчатого вала стартером.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запуске двигателя дополнительное регулирование расхода воздуха осуществляется регулятором расхода воздуха, выполненным в виде электромагнитного клапана.7. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов ограничение наполнения цилиндра воздухом производится путем установления ограничителя хода педали газа, связанного с электронным блоком управления.8. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов ограничение наполнения цилиндра воздухом производится путем установления ограничителя поворота дроссельной заслонки.9. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что при работе двигателя на режимах от холостых оборотов до максимальных оборотов дополнительное ограничение наполнения цилиндра производится путем более позднего закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки на такте сжатия.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что ограничение наполнения цилиндра производится при работе двигателя на максимальных оборотах.