СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F02D21/08 F02B17/00 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к способу управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего ДВС транспортного средства, заключающемуся в том, что топливо впрыскивают в камеру сгорания ДВС в первом режиме работы на такте сжатия и во втором режиме работы на такте впуска и осуществляют переключение между указанными режимами, переводя ДВС с работы в одном из этих режимов на работу в другом режиме, при этом ДВС оснащен системой рециркуляции отработавших газов (ОГ), имеющей обратный клапан. Изобретение относится далее к соответствующему ДВС, а также к блоку управления для подобного ДВС.

Подобные способ, ДВС и блок управления известны по применению, например, так называемых систем с непосредственным впрыскиванием бензина. В таких системах топливо впрыскивается в камеру сгорания ДВС на такте впуска в режиме с гомогенным смесеобразованием или на такте сжатия в режиме с послойным смесеобразованием. Режим с гомогенным смесеобразованием предусмотрен преимущественно для работы ДВС при полной нагрузке, тогда как режим с послойным смесеобразованием используется при работе ДВС на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок.

При работе такого ДВС возможно возникновение неисправностей или сбоев. Так, например, может произойти заедание или заклинивание обратного клапана системы рециркуляции ОГ, который в результате окажется заблокированным и не сможет перемещаться между открытым и закрытым положениями. В этом случае необходимо надежно исключать переход ДВС в недопустимый режим работы.

Задача и преимущества изобретения

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой способ управления ДВС, который надежно исключал бы возможность перехода ДВС на работу в недопустимых режимах при возникновении неисправности или сбоя в работе системы рециркуляции ОГ.

Эта задача в отношении способа указанного в начале описания типа решается согласно изобретению благодаря тому, что при заедании или заклинивании обратного клапана системы рециркуляции ОГ в открытом положении ДВС переводят на работу в первом режиме. В отношении ДВС и блока управления указанных в начале описания типов эта задача решается аналогичным образом.

При заедании обратного клапана в открытом положении ДВС согласно изобретению переводят на работу в режиме с послойным смесеобразованием. В режиме с послойным смесеобразованием можно без каких-либо проблем учитывать нахождение обратного клапана в открытом положении при управлении и/или регулировании ДВС. Поэтому в такой ситуации ДВС не может перейти на работу в недопустимом режиме. Таким образом, благодаря выбору режима с послойным смесеобразованием в качестве аварийного режима обеспечивается надежная работа ДВС. Тот недостаток, что при работе в режиме с послойным смесеобразованием ДВС может развивать лишь пониженный крутящий момент, в значительной степени компенсируется преимуществом, состоящим в обеспечении надежной работы ДВС.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения при заедании или заклинивании обратного клапана в закрытом положении ДВС предлагается переводить на работу во втором режиме. Иными словами, при заедании или заклинивании обратного клапана в закрытом положении ДВС согласно настоящему изобретению переводится на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. В режиме с гомогенным смесеобразованием ДВС без каких-либо проблем может работать и при закрытом обратном клапане и прежде всего без превышения предельных показателей выброса ОГ. Тем самым и при возникновении подобной неисправности обеспечивается надежная работа ДВС.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения при возникновении иной неисправности или иного сбоя в работе системы рециркуляции ОГ обратный клапан закрывают, а ДВС переводят на работу во втором режиме. При этом наиболее предпочтительно выявлять заедание или заклинивание обратного клапана с помощью соответствующего датчика.

Особое значение имеет реализация предлагаемого в изобретении способа на базе элемента управления, предназначенного для блока управления ДВС, прежде всего ДВС транспортного средства. При этом в памяти такого элемента управления хранится программа, ориентированная на выполнение в вычислительном устройстве, прежде всего в микропроцессоре, и пригодная для осуществления предлагаемого в изобретении способа. Таким образом, в этом случае предлагаемое в изобретении решение реализуется с помощью хранящейся в памяти элемента управления программы, и поэтому подобный элемент управления с заложенной в него программой также является одним из объектов изобретения аналогично описанному выше способу, для осуществления которого предназначена эта программа. В качестве элемента управления можно использовать прежде всего электрический носитель данных, например постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или флэш-память.

Другие отличительные особенности, возможности применения и преимущества изобретения рассмотрены ниже на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи. При этом все рассмотренные в описании или представленные на чертежах отличительные признаки индивидуально и в любых сочетаниях характеризуют объект изобретения независимо от их компоновки в пунктах формулы изобретения или ссылки на них, а также независимо от их формулировки, соответственно представления в описании и на чертежах.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображен один из вариантов выполнения предлагаемого в изобретении двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже схематично показан устанавливаемый на транспортном средстве двигатель 1 внутреннего сгорания (ДВС), в цилиндре 3 которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен поршень 2. В цилиндре 3 имеется камера 4 сгорания, которая ограничена, в частности, поршнем 2, впускным клапаном 5 и выпускным клапаном 6. Впускной клапан 5 управляет соединением цилиндра с впускным трубопроводом 7, а выпускной клапан 6 управляет его соединением с выпускным трубопроводом 8.

В зоне впускного клапана 5 и выпускного клапана 6 в камеру 4 сгорания выступают клапанная форсунка 9 и свеча 10 зажигания. Клапанная форсунка 9 служит для впрыскивания топлива в камеру 4 сгорания. Свеча 10 зажигания предназначена для воспламенения топлива в камере 4 сгорания.

Во впускном трубопроводе 7 расположена поворотная дроссельная заслонка 11, регулирующая поступление воздуха в этот впускной трубопровод 7. Количество поступающего воздуха зависит от углового положения дроссельной заслонки 11. В выпускном трубопроводе 8 расположен каталитический нейтрализатор 12, служащий для нейтрализации ОГ, образующихся при сгорании топлива.

От выпускного трубопровода 8 отходит обратный трубопровод 13, ведущий обратно во впускной трубопровод 7. В этом обратном трубопроводе 13 установлен обратный клапан 14, позволяющий регулировать количество возвращаемых назад во впускной трубопровод 7 ОГ. Указанные обратный трубопровод 13 и обратный клапан 14 образуют так называемую систему рециркуляции ОГ.

От топливного бака 15 отходит проходящий к впускному трубопроводу 7 вентиляционный трубопровод 16. В этом вентиляционном трубопроводе 16 установлен вентиляционный клапан 17, позволяющий регулировать количество паров топлива, подводимое во впускной трубопровод 7 из топливного бака 15. Указанные вентиляционный трубопровод 16 и вентиляционный клапан 17 образуют так называемую систему улавливания испарений бензина или систему вентиляции топливного бака.

При сгорании топлива в камере 4 сгорания поршень 2 приводится в возвратно-поступательное движение, которое передается на не показанный на чертеже коленчатый вал и создает на нем крутящий момент.

На вход блока 18 управления поступают сигналы 19, характеризующие измеряемые различными датчиками рабочие параметры ДВС 1. Так, например, с блоком 18 управления соединены расходомер воздуха, кислородный датчик, датчик частоты вращения и т.п. Помимо этого с блоком 18 управления соединен датчик положения педали акселератора, формируемый которым (датчиком) сигнал пропорционален положению нажимаемой водителем педали акселератора, а тем самым и требуемому крутящему моменту. Блок 18 управления формирует выходные сигналы 20, которые в виде управляющих воздействий, подаваемых на приводные и/или исполнительные механизмы, позволяют влиять на режим работы ДВС 1. При этом блок 18 управления соединен, например, с клапанной форсункой 9, свечой 10 зажигания, приводом дроссельной заслонки 11 и т.п. и формирует необходимые для управления ими сигналы.

Блок 18 управления предназначен, в частности, для управления рабочими параметрами ДВС 1 и/или для их регулирования. Так, например, блок 18 управления с учетом уменьшения расхода топлива и/или снижения выброса вредных веществ управляет количеством и/или регулирует количество впрыскиваемого клапанной форсункой 9 в камеру 4 сгорания топлива. Для этой цели в блоке 18 управления предусмотрен микропроцессор, в памяти которого, выполненной, в частности, в виде флэш-памяти, хранится программа, на основании которой осуществляются указанные процессы управления и/или регулирования.

Показанный на чертеже ДВС 1 может работать в различных режимах. Так, например, ДВС может работать в режиме с гомогенным смесеобразованием, в режиме с послойным смесеобразованием, в режиме с гомогенным смесеобразованием на обедненной горючей смеси и т.п.

В режиме с гомогенным смесеобразованием топливо впрыскивается клапанной форсункой 9 непосредственно в камеру 4 сгорания ДВС на такте впуска. В результате топливо до момента воспламенения дополнительно существенно завихряется, благодаря чему в камере 4 сгорания образуется практически однородная топливовоздушная смесь или однородный заряд. Создаваемый при этом крутящий момент в существенной мере зависит от положения дроссельной заслонки 11, регулируемого блоком 18 управления. В режиме с гомогенным смесеобразованием управление и/или регулирование рабочих параметров ДВС 1 осуществляется таким образом, чтобы коэффициент избытка воздуха (лямбда) горючей смеси равнялся единице. Режим с гомогенным смесеобразованием предназначен главным образом для работы ДВС при полной нагрузке.

Режим с гомогенным смесеобразованием на обедненной горючей смеси в основном соответствует режиму с гомогенным смесеобразованием, однако коэффициент избытка воздуха (лямбда) устанавливается при этом на значение меньше единицы.

В режиме с послойным смесеобразованием топливо впрыскивается клапанной форсункой 9 непосредственно в камеру 4 сгорания на такте сжатия. В результате при воспламенении горючей смеси свечой 10 зажигания топливо распределяется в присутствующем в камере 4 сгорания заряде не однородно, а послойно. Вне зависимости от конкретных требований, предъявляемых, например, к рециркуляции ОГ или улавливанию паров топлива, дроссельная заслонка 11 в этом режиме может быть полностью открыта, а ДВС 1 тем самым может работать в незадросселированном режиме. В режиме с послойным смесеобразованием создаваемый крутящий момент в основном регулируется изменением количества впрыскиваемого топлива. Режим с послойным смесеобразованием предназначен главным образом для работы ДВС 1 на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок.

ДВС 1 можно переводить, соответственно переключать, с одного из указанных режимов работы на другой. Подобное переключение осуществляется блоком 18 управления.

При работе ДВС 1 в системе рециркуляции ОГ могут возникнуть неисправности или сбои, приводящие к активизации различных соответствующих ответных мер. При этом подобные неисправности можно классифицировать по меньшей мере на три типа.

1) К первому типу неисправностей можно отнести неисправности, когда обратный клапан 14 заедает в открытом положении и поэтому не может более установиться в закрытое положение. При обнаружении с помощью датчика положения или иных мер подобного заклинивания или заедания обратного клапана 14 в открытом положении ДВС 1 переводится на работу в режиме с послойным смесеобразованием. В режиме с послойным смесеобразованием ДВС 1 может работать с ограниченной мощностью и при открытом обратном клапане 14, благодаря чему ДВС может продолжать работу в аварийном режиме с неисправным обратным клапаном. При этом соблюдаются нормы по предельным показателям выброса ОГ.

2) Ко второму типу неисправностей можно отнести неисправности, когда обратный клапан 14 заедает в закрытом положении и поэтому не может более установиться в открытое положение. При обнаружении подобного заклинивания или заедания обратного клапана 14 в закрытом положении ДВС 1 переводится на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. В этом режиме с гомогенным смесеобразованием ДВС 1 может без каких-либо проблем продолжать работу при закрытом обратном клапане 14 без превышения предельных показателей выброса ОГ. В принципе в подобной ситуации возможна также работа ДВС в режиме с послойным смесеобразованием, однако при этом уже невозможно соблюсти нормы по предельным показателям выброса ОГ.

3) К третьему типу неисправностей можно отнести иные сбои или неисправности, обнаруживаемые в работе системы рециркуляции ОГ или системы управления рециркуляцией ОГ и/или регулирования рециркуляции ОГ, при этом обратный клапан 14 остается работоспособным и может установиться в закрытое положение. В этом случае ДВС 1 переводится на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием, а обратный клапан 14 закрывается. Как и в предыдущем случае, ДВС 1 может в этой ситуации без каких-либо проблем продолжать работу в режиме с гомогенным смесеобразованием и при закрытом обратном клапане 14 без превышения предельных показателей выброса ОГ.

Неисправности или сбои в работе системы рециркуляции ОГ или обратного клапана 14 блок 18 управления может выявлять непосредственно или опосредованно с помощью соответствующих датчиков и/или путем диагностики привода, управляющего срабатыванием обратного клапана 14, либо с помощью иных технических и технологических мер. В зависимости от выявленной неисправности блок 18 управления в соответствии с рассмотренными выше ситуациями выбирает и активизирует необходимый аварийный режим. После этого информация об обнаруженной неисправности сохраняется в предназначенной для этой цели памяти или области памяти блока 18 управления.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способу управления работой двигателя внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства. Изобретение позволяет разработать способ управления ДВС, который надежно исключал бы возможность перехода ДВС на работу в недопустимых режимах при возникновении неисправности или сбоя в работе системы рециркуляции отработавших газов. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего ДВС транспортного средства, заключающийся в том, что топливо впрыскивают в камеру сгорания ДВС в первом режиме работы на такте сжатия и во втором режиме работы на такте впуска и осуществляют переключение между указанными режимами, переводя ДВС с работы в одном из этих режимов на работу в другом режиме. ДВС оснащен системой рециркуляции отработавших газов, имеющей обратный клапан. При заедании или заклинивании обратного клапана в открытом положении ДВС переводят на работу в первом режиме. В способе использован блок управления для двигателя. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления работой двигателя (1) внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего ДВС транспортного средства, заключающийся в том, что топливо впрыскивают в камеру (4) сгорания ДВС в первом режиме работы на такте сжатия и во втором режиме работы на такте впуска и осуществляют переключение между указанными режимами, переводя ДВС с работы в одном из этих режимов на работу в другом режиме, при этом ДВС (1) оснащен системой рециркуляции отработавших газов (ОГ), имеющей обратный клапан (14), отличающийся тем, что при заедании или заклинивании обратного клапана (14) в открытом положении ДВС (1) переводят на работу в первом режиме.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при заедании или заклинивании обратного клапана (14) в закрытом положении ДВС (1) переводят на работу во втором режиме.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при возникновении иной неисправности или иного сбоя в работе системы рециркуляции ОГ обратный клапан (14) устанавливают в закрытое положение, а ДВС (1) переводят на работу во втором режиме.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заедание или заклинивание обратного клапана (14) выявляют с помощью датчика.5. Блок (18) управления для двигателя (1) внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего ДВС транспортного средства, при этом указанный ДВС (1) имеет камеру (4) сгорания с возможностью впрыскивания в нее топлива в первом режиме работы на такте сжатия и во втором режиме работы на такте впуска, блок (18) управления выполнен с возможностью перевода ДВС с работы в одном из указанных режимов на работу в другом режиме, а ДВС (1) оснащен системой рециркуляции ОГ, имеющей обратный клапан (14), отличающийся тем, что он при заедании или заклинивании обратного клапана (14) в открытом положении выполнен с возможностью перевода ДВС (1) на работу в первом режиме.