СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК F02D43/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам управления работой двигателей, в частности к системам регулирования момента зажигания и управления впрыском топлива.

Уровень техники

Основная функция системы зажигания заключается в том, чтобы обеспечить точное совпадение по времени искры зажигания с величиной тока, достаточной для воспламенения воздушно-топливной смеси в камерах сгорания двигателя. В зависимости от целого ряда различных условий работы момент искры зажигания может изменяться. Ранее в качестве общепринятого принципа было принято увеличивать опережение искры зажигания при более высоких оборотах двигателя, с тем, чтобы оптимизировать эксплуатационные характеристики и добиться большей экономии топлива, и уменьшать его в условиях высоких нагрузок с целью предотвращения детонации.

Для регулировки момента зажигания в двигателях внутреннего сгорания предпринимался целый ряд мер. В двадцатые - семидесятые годы прошлого века двигатели оборудовали системами зажигания точечного типа. В них использовались, как правило, системы с вакуумными и центробежными регуляторами опережения искры зажигания, которые обеспечивали опережение момента зажигания в некотором диапазоне частоты оборотов коленчатого вала. Степень опережения являлась при этом заранее заданной функцией физических параметров вакуумных и центробежных узлов.

В конце семидесятых - начале восьмидесятых годов в эксплуатацию стали вводиться электронные системы зажигания с регулированием момента зажигания с помощью компьютерной техники. В состав этих систем включен электронный блок зажигания, содержащий процессор, который взаимодействует с ПЗУ. В ПЗУ хранится специальная справочная таблица, или «карта» заданных значений момента зажигания. Эти значения задают в заводских условиях для каждого из целого ряда различных условий работы, определяемых такими параметрами, как положение дросселя, температура двигателя, температура воздуха, скорость вращения кулачка и коленчатого вала.

В процессе эксплуатации транспортное средство, снабженное электронным блоком зажигания, оборудуют также рядом датчиков, контролирующих значения каждого из перечисленных выше параметров. Электронный блок зажигания находит значения момента зажигания в справочной таблице, исходя из поступающих от датчиков сигналов.

При работе с описанными выше электронными системами зажигания приходится сталкиваться с различными проблемами, одна из которых заключается в том, что в процессе движения двигатели редко функционируют в стабильном режиме, тогда как справочная таблица значений момента зажигания составляется в заводских условиях именно для таких стабильных режимов. Так, например, в динамическом режиме поступающий в двигатель поток воздуха обладает, как правило, высокой турбулентностью и является труднопредсказуемым. Следовательно, значение опережения зажигания, выбранное из откалиброванной в заводских условиях справочной таблицы, в применении к конкретному рабочему режиму двигателя может оказаться не самым выгодным для двигателя, установленного на движущемся транспортном средстве.

Дополнительные затруднения вызывает тот факт, что временные значения, записанные в картах моментов зажигания, оказываются, как правило, несколько заниженными, поскольку производители автомобилей стараются не допускать детонации, способной привести к повреждению двигателя. Соответственно, во избежание подобной детонации временные значения, вводимые в заранее откалиброванные карты, намеренно занижаются. Однако, помимо предотвращения детонации, такое занижение указанных значении ведет также к уменьшению пикового выходного крутящего момента двигателя.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание системы управления работой двигателя, которая позволила бы устранить указанные выше проблемы.

Определения

В данном описании применяют сравнительные понятия «выше», «ниже» и «такое же». Следует иметь в виду, что эти термины использованы здесь с целью сравнения значений, находящихся в заданных пределах. Так, говорят, что некоторое первое значение «такое же», как и некоторое второе значение, при условии, что первое значение находится в пределах заданной степени точности для второго значения, тогда первое значение считают таким же, как второе значение. Эта заданная степень точности, или допуск, зависит от применения изобретения инее вызывает затруднений для специалиста в данной области техники. Понятие «ниже» употребляют применительно к значению, которое меньше нижнего предела указанного допуска, а «выше» - к значению, которое превышает его верхний предел.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту изобретения предложено устройство для управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого двигателем крутящего момента и регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, при этом устройство для управления работой двигателя содержит:

микропроцессор, выполненный с возможностью воздействия на регулирующие механизмы; и

схемы памяти, выполненные с возможностью обращения к ним микропроцессора, и в которых записаны данные, составляющие, по меньшей мере, один набор значений параметров и некоторый диапазон значений крутящего момента, отвечающих соответствующим значениям параметров данного набора или каждого из наборов, и набор команд, подлежащих выполнению посредством микропроцессора, при этом микропроцессор циклически в режиме реального времени получает значение крутящего момента от датчика крутящего момента и корректирует память, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра, либо регулирует текущее значение параметра, если считанное значение крутящего момента ниже записанного значения крутящего момента.

Схемы памяти выполнены с возможностью сохранения данных, составляющих буфер крутящего момента. Набор команд выполняется посредством микропроцессора таким образом, что микропроцессор записывает в буфер крутящего момента значения крутящего момента, поступающие с заданными интервалами с датчика крутящего момента. Схемы памяти выполнены с возможностью сохранения данных, составляющих карту крутящего момента, в которой записан указанный диапазон значений крутящего момента.

Микропроцессор выполнен с возможностью регулировать настройку зажигания транспортного средства. Схемы памяти могут дополнительно содержать данные, составляющие карту зажигания, при этом карта крутящего момента и карта зажигания содержат соответствующие значения крутящего момента и значения момента зажигания.

Микропроцессор выполнен с возможностью регулировать настройку впрыска топлива в транспортном средстве. Схемы памяти могут дополнительно содержать данные, составляющие карту впрыска топлива, содержащую настройки впрыска топлива, соответствующие значениям из карты крутящего момента.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

получения последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента; и

выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента из карты крутящего момента, имевшего место до увеличения момента зажигания; или

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента из карты крутящего момента, имевшего место до увеличения момента зажигания.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

повторного выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или

выполнения задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и

повторного выполнения задержки момента зажигания, если следующее последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до задержки или

повторного выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и

повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или

уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и

повторного уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или

повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и

повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или

уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и

повторного уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или

повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

получения последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента;

повторного получения последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента, если последнее значение крутящего момента больше значения крутящего момента из карты крутящего момента для текущих установок зажигания; или

выполнения задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента для данных установок зажигания; и

вычисления градиента крутящего момента, с применением градиентного алгоритма к последнему значению крутящего момента и установочному значению зажигания; и

выполнения опережения момента зажигания, если градиент крутящего момента положителен; или

выполнения задержки момента зажигания, если градиент крутящего момента отрицателен; или

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Микропроцессор, посредством которого выполняются команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:

увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и

вычисления градиента крутящего момента с применением градиентного алгоритма к последнему значению крутящего момента и установочному значению зажигания; и

увеличения установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента положителен; или

уменьшения установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента отрицателен; или

корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого двигателем крутящего момента, регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, микропроцессор, воздействующий на регулирующие механизмы, и схемы памяти, к которым обращается микропроцессор, содержащие данные, составляющие по меньшей мере один набор параметров, отвечающих некоторому диапазону значений крутящего момента и определяющих карту крутящего момента, при этом указанный способ включает следующие шаги:

(a) получают значение крутящего момента от датчика крутящего момента;

(b) корректируют карту крутящего момента, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра или регулируют значение текущего параметра, если полученное значение крутящего момента ниже сохраненного в памяти значения крутящего момента; и

(c) повторяют шаги (а) и (b).

Данный способ может включать шаг записи значений крутящего момента, полученных от датчика крутящего момента с заданными интервалами, в буфер значений крутящего момента.

Способ также может включать следующие шаги:

получение последнего значения крутящего момента из буфера значений крутящего момента; и

выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже записанного в карте крутящего момента значения крутящего момента, соответствующего этому моменту зажигания; или

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента выше записанного в карте крутящего момента значения крутящего момента, соответствующего данному моменту зажигания, и затем получают последнее значение крутящего момента из буфера значений крутящего момента.

Способ также может включать следующие шаги:

повторное выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или

выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и

повторное выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до задержки; или

повторное выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Способ также может включать следующие шаги:

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Способ также может включать следующие шаги:

увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки;

повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или

уменьшение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и

повторное уменьшение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или

повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

Способ также может включать следующие шаги:

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Способ также может включать следующие шаги:

получение последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента;

повторное получение последнего значения крутящего момента, если последнее значение крутящего момента больше значения крутящего момента в карте крутящего момента для текущих установочных параметров зажигания; или

выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента для данных установочных параметров зажигания; и

вычисление градиента крутящего момента посредством применения градиентного алгоритма к последнему значению крутящего момента и установочным параметрам зажигания; и

выполнение опережения момента зажигания, если градиент крутящего момента положителен; или

выполнение задержки момента зажигания, если градиент крутящего момента отрицателен; или

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

Способ также может включать следующие шаги:

увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и

повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и

вычисление градиента крутящего момента посредством применения градиентного алгоритма к последнему значению крутящего момента и установочному значению впрыска топлива; и

увеличение установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента положителен; или

уменьшение установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента отрицателен; или

корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения.

Согласно третьему аспекту изобретения предложен двигатель внутреннего сгорания, содержащий описанное выше устройство для управления работой двигателя.

Согласно четвертому аспекту изобретения предложено транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания.

Изобретение раскрыто ниже на конкретном примере со ссылками на прилагаемые чертежи. Дальнейшее описание предназначено для того, чтобы облегчить реализацию заявленного изобретения, и рассчитано на специалистов в данной области техники. Следует отметить, что данное описание никоим образом не ограничивает объем изобретения, раскрытого в формуле или в предшествующем разделе «Сущность изобретения».

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления работой двигателя согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.

На фиг.2 приведена блок-схема алгоритма для первого варианта осуществления способа эксплуатации устройства для управления работой двигателя на фиг.1.

На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма, согласно которому способ на фиг.2 применяют для двигателя с впрыском топлива.

На фиг.4 приведена блок-схема алгоритма для осуществления второго варианта способа эксплуатации устройства управления работой двигателя на фиг.1.

Подробное описание вариантов исполнения

На фиг.1 позицией 2 обозначена в целом блок-схема устройства для управления работой двигателя согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения. Данное изобретение раскрыто ниже применительно к варианту, предназначенному для управления работой четырехцилиндрового двигателя. Однако очевидно, что оно применимо для двигателей с большим или меньшим количеством цилиндров.

Устройство 2 включает в себя микропроцессор 8, который обращается к схемам памяти, образующим память 10, в которой записан программный продукт, содержащий различные команды, подлежащие выполнению посредством микропроцессора, как будет раскрыто далее со ссылками на схемы фиг.2 и 3. Память 10 разделена на ряд сегментов, представляющих собой карту 14 крутящего момента, карту 15 зажигания, карту 17 впрыска топлива, и буфер 19 крутящего момента.

Микропроцессор 8 обрабатывает данные, поступающие с порта 6 ввода, имеющего соответствующие АЦП для преобразования аналоговых выходных сигналов датчиков в цифровые сигналы, предназначенные для обработки в данном микропроцессоре. В процессе эксплуатации порт 6 ввода соединен с рядом датчиков, контролирующих различные рабочие параметры транспортного средства, на котором установлено устройство 2. В число этих датчиков входят:

a) датчик положения дросселя, используемый, как правило, для индикации нагрузки двигателя в двигателях без турбонаддува;

b) датчик давления воздуха во всасывающем трубопроводе, используемый, как правило, для индикации нагрузки двигателя в двигателях с турбонаддувом;

c) датчик температуры двигателя для измерения температуры охладителя в двигателе;

d) датчик температуры воздуха для измерения температуры воздуха на входе в двигатель для осуществления воздействия на соотношение воздух/топливо;

e) кислородный датчик для контроля выхлопных газов двигателя с целью измерения соотношения воздух/топливо во впрыскиваемой в двигатель горючей смеси;

f) датчик положения кулачка для определения достижения верхней мертвой точки первого цилиндра;

g) датчик поворота коленчатого вала для определения положения коленчатого вала в градусах относительно верхней мертвой точки поршня;

h) датчик крутящего момента для определения создаваемого двигателем крутящего момента.

Датчики (а)-(g) выполнены с использованием средств, хорошо известных в области автоматизированного управления работой двигателей, поэтому их подробное рассмотрение далее не приводят. Напротив, что касается датчика (h), то до настоящего времени не получили широкого распространения методы контроля крутящего момента двигателя в ходе стандартной эксплуатации транспортных средств в дорожных условиях. В процессе работы датчик (h) крутящего момента соединен с магнитострикционным датчиком крутящего момента, установленным на коленчатом валу двигателя. Соответствующие датчики крутящего момента можно приобрести в компании ABB Automation Products AB по адресу S-721 59 Västerås Sweden. Скользящее среднее, получаемое с выхода датчика (h) крутящего момента, записывают в буфер 19 крутящего момента, в результате чего в процессе работы данный буфер 19 содержит значение, которое обновляется через каждые несколько оборотов коленчатого вала двигателя.

Микропроцессор 8 обрабатывает данные, полученные через порт 6 ввода, в соответствии с командами содержащейся в памяти 10 программы и генерирует ряд управляющих сигналов, которые поступают на порт 4 вывода. В процессе эксплуатации с портом 4 вывода соединен ряд регулирующих механизмов в виде исполнительных органов. К данным исполнительным органам относятся:

(a)-(d) модулированные управляющие сигналы ширины импульса для инжекторов каждого из четырех цилиндров;

(е)-(h) управляющие сигналы катушек зажигания для катушек зажигания, соответствующих свечам зажигания каждого из четырех цилиндров;

(i) модулированные управляющие сигналы ширины импульса для управления топливным насосом двигателя.

На фиг.2 представлена блок-схема алгоритма команд, записанных в памяти 10. При подаче электропитания на устройство 2 микропроцессор 8 обращается к памяти 10 и загружает серию команд инициализации, представленных блоками 18, 20, 22, 24. Вначале, в блоке 18, микропроцессор 8 получает данные, относящиеся к рабочим характеристикам двигателя транспортного средства, а также к указанным выше исполнительным органам и датчикам. В блоке 20 задают программные переменные в соответствии с параметрами, полученными из блока 18. В блоке 22 микропроцессор производит проверку работоспособности датчиков и исполнительных органов. В блоке 24 производят пуск двигателя с управлением работой исполнительных органов в соответствии с параметрами, полученными из блока 18.

В блоке 25 записывают значения крутящего момента, генерируемые датчиком крутящего момента, в буфер 19 крутящего момента из порта 6 ввода. Буфер 19 крутящего момента может представлять собой буфер обратного магазинного типа, подвергающийся непрерывной корректировке с заданными интервалами посредством ввода последних значений крутящего момента.

В блоке 26 микропроцессор 8 сравнивает последнее значение крутящего момента из буфера 19 крутящего момента, со значением, записанным в карте 14 крутящего момента, соответствующим последним характеристикам нагрузки и скорости двигателя. Последние характеристики нагрузки и скорости двигателя вычисляют на основе входных сигналов других датчиков с использованием методов, известных из уровня техники.

Если значение крутящего момента, полученное из буфера 19 крутящего момента выше значения, взятого из карты 14 крутящего момента, то управление переводят на блок 28, при этом процессор 8 корректирует карту 14 крутящего момента, внося туда новое значение крутящего момента применительно к конкретным параметрам скорости и нагрузки.

Если значение крутящего момента, полученное из буфера 19, такое же, как значение, взятое из карты 14 крутящего момента, это означает, что текущее установочное значение все еще остается оптимальным. Следовательно, никакие изменения в параметры момента зажигания не вносят, и управление возвращают на блок 25.

Если значение крутящего момента, полученное из буфера 19 крутящего момента, ниже значения, взятого из карты 14 крутящего момента, то управление переводят на процесс настройки, представленный в 44. В частности, управление переводят на блок 30, при этом микропроцессор 8 действует таким образом, чтобы выполнить опережение момента зажигания двигателя путем изменения соответствующих значений в карте 15 зажигания, при этом через порт 4 вывода подают соответствующие сигналы для осуществления новой установки момента зажигания.

В блоке 36 микропроцессор 8 получает из буфера 19 крутящего момента последнее значение крутящего момента, соответствующее новому моменту зажигания, и сравнивает его с предыдущим значением крутящего момента, имевшим место до регулирования момента зажигания и сохраненным в буфере 19. Если последнее значение крутящего момента выше предыдущего, то управление возвращают на блок 30, где повторно производят опережение зажигания.

Если последнее значение крутящего момента ниже предыдущего, то управление переводят на блок 38, где выполняют задержку момента зажигания, приводя его в соответствие с картой 15 зажигания. Микропроцессор 8 получает это значение и посылает через порт 4 вывода соответствующие управляющие сигналы. Затем в блоке 40 сравнивают последнее значение крутящего момента из буфера 19 с предыдущим его значением, имевшим место до регулировки и сохраненном в буфере 19. Если последнее значение крутящего момента выше предыдущего значения, сохраненного в буфере 19, то управление возвращают в блок 38, где выполняют задержку зажигания. Если последнее значение крутящего момента ниже предыдущего значения, записанного в буфере 19, то управление переводят в блок 30, где выполняют опережение зажигания. Если же последнее значение крутящего момента такое же, как предыдущее значение, записанное в буфере 19, то управление выводят из процесса 44 в блок 42, где микропроцессор 8 корректирует карту 14 крутящего момента.

Следует понимать, что процесс 44 настройки служит для итерационного определения оптимального момента зажигания в условиях текущей рабочей нагрузки и скорости двигателя. Иначе говоря, этот процесс предназначен для настройки двигателя в ходе его работы.

Возвращаясь к блоку 36, следует отметить, что в случае, когда микропроцессор 8 установит, что последнее значение крутящего момента такое же, как предыдущее, сохраненное в буфере 19 до регулировки, то управление переводят из процесса 44 в блок 42, где микропроцессор 8 корректирует карту 14 крутящего момента.

Наконец, управление переводят в некоторую точку перед блоком 25, где микропроцессор 8 продолжает получать значения крутящего момента от датчика крутящего момента и сохранять указанные значения в буфере 19 крутящего момента.

На фиг.3 представлена схема алгоритма другого варианта команд, записанных в памяти 10. Если не указано иначе, здесь для элементов употребляются те же цифровые позиции, что и на фиг.2.

На фиг.3 пунктирной линией показан дополнительный процесс 46 настройки с представлением шагов настройки применительно к двигателю, имеющему систему впрыска топлива. В частности, процесс 46 представляет собой процесс настройки впрыска, который можно осуществлять либо в дополнение, либо отдельно от описанного выше процесса 44 настройки зажигания.

В данном варианте, в случае, когда микропроцессор 8 установит, что последнее значение крутящего момента такое же, как предыдущее значение крутящего момента, сохраненное в буфере 19 перед регулированием, управление передают блоку 50 процесса 46. В блоке 50 микропроцессор 8 действует таким образом, чтобы увеличить впрыск топлива посредством изменения соответствующих значений в карте впрыска топлива 17.

В блоке 52 принятия решения микропроцессор 8 получает из буфера 19 крутящего момента последнее значение крутящего момента, соответствующее новому установочному значению впрыска топлива, и сравнивает его с предыдущим значением крутящего момента, сохраненном в буфере 19 перед регулировкой впрыска топлива.

Если последнее значение крутящего момента ниже предыдущего, то управление переводят в блок 54 и уменьшают установочное значение впрыска топлива, приводя его в соответствие с картой 17 впрыска топлива. Микропроцессор 8 получает значение из карты 17 впрыска топлива и посылает через порт 4 вывода соответствующие управляющие сигналы. Затем в блоке 56 принятия решения последнее значение крутящего момента, записанное в буфере 19 крутящего момента, сравнивают с предыдущим значением крутящего момента, сохраненном в буфере 19 перед регулированием. Если последнее значение крутящего момента выше предыдущего, сохраненного в буфере 19, то управление возвращают в блок 54, и в этот момент микропроцессор 8 уменьшает впрыск топлива. Если последнее значение крутящего момента ниже предыдущего, сохраненного в буфере 19, то управление переводят в блок 50, где микропроцессор 8 обеспечивает увеличение впрыска топлива. Если же последнее значение крутящего момента оказывается таким же, как предыдущее значение, сохраненное в буфере 19, то управление выводят из блока 46 в блок 42, где микропроцессор 8 корректирует карту 14 крутящего момента.

Возвращаясь к блоку 52, следует отметить, что в случае, когда микропроцессор 8 установит, что последнее значение крутящего момента выше предыдущего значения, сохраненного в буфере 19 перед регулированием, то управление возвращают в блок 50 с целью увеличения впрыска топлива.

Возвращаясь к блоку 52, следует отметить, что в случае, когда микропроцессор 8 установит, что последнее значение крутящего момента такое же, как предыдущее значение, сохраненное в буфере 19 перед регулировкой, то управление передают блоку 42, где микропроцессор 8 корректирует карту 14 крутящего момента.

Наконец, управление передают в некоторую точку перед блоком 25, где микропроцессор 8 продолжает получать значения крутящего момента с датчика крутящего момента и записывать указанные значения в буфер 19 крутящего момента.

Очевидно, что процесс 46 служит для итерационного определения оптимального впрыска топлива в условиях текущей рабочей нагрузки и скорости двигателя. Иначе говоря, этот процесс предназначен для настройки установочного значения впрыска топлива в процессе работы двигателя.

На фиг.4 представлена схема алгоритма для другого варианта команд, записанных в памяти 10. Если не оговорено иное, здесь для элементов употреблены те же цифровые позиции, что и на фиг.1-3.

Как и ранее, в блоке 25 определяют значения крутящего момента и записывают их в буфер 19 крутящего момента. Также в следующем блоке 26 полученные значения крутящего момента сравнивают со значениями крутящего момента, сохраненными в карте 14 крутящего момента. Если полученное значение крутящего момента выше соответствующего значения крутящего момента, записанного в карте 14 крутящего момента, то управление возвращают в блок 25 через блок 60, где флаги записывают в справочную таблицу.

Если полученное значение крутящего момента ниже соответствующего значения крутящего момента, сохраненного в карте 14 крутящего момента, то управление передают блоку 62, где его передают далее либо на обычный процесс 64 зажигания, либо на процесс 66 регулировки зажигания, либо на процесс 68 регулирования впрыска топлива, либо на обычный процесс 70 впрыска топлива. Команды, записанные в памяти 10, составлены таким образом, что если в блоке 62 не обнаружено флага, то управление по умолчанию переводят на процесс 64.

В ходе обычного процесса 64 зажигания микропроцессор 8 выполняет в блоке 72 задержку момента зажигания. Затем процесс 64 генерирует в блоке 74 флаг для регулирования момента зажигания. После этого управление передают на блок 62, где флаг записывают в справочную таблицу. Далее управление возвращают в блок 25, где повторно измеряют крутящий момент, а затем - в блок 26.

В блоке 62 происходит детектирование флага, сгенерированного в процессе 64, после чего управление передают на процесс 66. В ходе выполнения процесса 64 вычисляют градиент крутящего момента в блоке 76 с использованием градиентного алгоритма, исходя из изменения значения крутящего момента относительно изменения установочных параметров зажигания. Следует иметь в виду, что благодаря этому устраняется необходимость в повторных процессах принятия решений, как это описано применительно к предыдущим вариантам. Если значение крутящего момента после регулирования оказывается в пределах некоторого конкретного допуска для значения крутящего момента перед регулировкой, то в блоке 78 корректируют карту 14 крутящего момента. В этом же блоке 78 генерируют флаг, сигнализирующий о том, что управление нужно передать на процесс 70. Перед тем, как передать управление блоку 25 этот флаг записывают в блоке 60 в справочную таблицу.

Если градиент крутящего момента положителен, то управление передают блоку 80, где микропроцессор 8 выполняет опережение момента зажигания. После этого управление переходит к блоку 25.

Если же градиент крутящего момента отрицателен, то управление переходит к блоку 82, где микропроцессор 8 выполняет задержку момента зажигания, после чего управление переходит к блоку 25.

В блоке 62 происходит детектирование флага, сгенерированного в процессе 66, и управление передают на процесс 70. В ходе процесса 70 микропроцессор 8 в блоке 84 увеличивает установочное значение впрыска топлива. Далее управление передают блоку 86, где процесс генерирует флаг, сигнализирующий о том, что управление следует передать процессу 68. Перед передачей управления блоку 25 указанный флаг записывают в справочную таблицу блока 60.

В блоке 62 происходит детектирование флага, сгенерированного в процессе 70 и управление передают процессу 68. В ходе процесса 68 вычисляют градиент крутящего момента в блоке 88 с применением градиентного алгоритма, исходя из изменения значения крутящего момента относительно изменения установочного значения впрыска топлива. Здесь также следует понимать, что благодаря этому устраняется необходимость в повторных процессах принятия решения, как это раскрыто в предыдущих вариантах. Если детектированное значение крутящего момента после регулировки находится в пределах некоторого конкретного допуска для значения крутящего момента перед регулировкой, то в блоке 90 корректируют карту 14 крутящего момента. В этом же блоке генерируют флаг, сигнализирующий о том, что управление нужно передать процессу 64. Перед передачей управления в блок 25 данный флаг записывают в справочную таблицу в блоке 60.

Если градиент крутящего момента положителен, управление передают блоку 92, где микропроцессор 8 увеличивает установочное значение впрыска топлива. Затем управление, как и ранее, переходит к блоку 25.

Если же градиент крутящего момента отрицателен, то управление передают блоку 94, где микропроцессор 8 уменьшает установочное значение впрыска топлива. Затем управление, как и ранее, переходит к блоку 25.

Данный вариант осуществления был выбран, поскольку он заведомо безопасен. Эта безопасность достигается 64 тем, что изначально по умолчанию обращаются к процессу 64, где в качестве отправной точки выполняют задержку зажигания. Кроме того, следует иметь в виду, что при определенных условиях происходит непрерывное циклическое возвращение в данный процесс 64. Далее, применение градиентных алгоритмов обеспечивает возможность уменьшения объема вычислений для принятия решений, требующих интенсивной загрузки процессора.

Следует заметить, что устройство 2 обеспечивает возможность непрерывной настройки двигателя внутреннего сгорания в ходе эксплуатации на максимальный крутящий момент по целому ряду параметров. Это означает, что данное устройство можно использовать с расчетом на гарантированную работу двигателя внутреннего сгорания с максимальным КПД.

Само собой разумеется, что устройство 2 и соответствующий способ просто применить и к другим параметрам в дополнение к установочным значениям момента зажигания и впрыска топлива.

Варианты осуществления изобретения, раскрытые здесь, приведены исключительно для разъяснения его принципов и не должны рассматриваться, как ограничивающие изобретение, поскольку специалист в данной области техники может внести множество изменений, не выходя при этом за рамки объема правовой охраны данного изобретения.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам и способам оптимизации работы двигателя. Изобретение позволяет повысить точность регулирования работы двигателя на динамических режимах. Устройство для управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого двигателем крутящего момента и регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, содержит микропроцессор, выполненный с возможностью воздействия на регулирующие механизмы; и схемы памяти, выполненные с возможностью обращения к ним микропроцессора. Схемы памяти содержат данные, составляющие, по меньшей мере, один набор значений параметров и диапазон значений крутящего момента, отвечающих соответствующим параметрам данного набора или каждого из наборов, и набор команд, подлежащих выполнению посредством микропроцессора. Микропроцессор циклически получает в режиме реального времени от датчика крутящего момента значение крутящего момента и корректирует данные в памяти, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра, либо регулирует текущее значение параметра, если полученное значение крутящего момента ниже записанного значения крутящего момента. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого в двигателе крутящего момента и регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, при этом устройство для управления работой двигателя содержит микропроцессор, выполненный с возможностью воздействия на регулирующие механизмы; и схемы памяти, выполненные с возможностью обращения к ним микропроцессора. Схемы памяти содержат данные, составляющие, по меньшей мере, один набор значений параметров для определения карты крутящего момента, соответствующих диапазону значений крутящего момента. Данный способ содержит следующие шаги: (а) получают значение крутящего момента от датчика крутящего момента; (b) корректируют карту крутящего момента, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра, или регулируют значение текущего параметра, если полученное значение крутящего момента, ниже записанного значения крутящего момента; и (с) повторяют шаги (а) и (b). Изобретение также включает двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство для управления работой двигателя, и транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого двигателем крутящего момента и регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, при этом устройство для управления работой двигателя содержит:
микропроцессор, выполненный с возможностью воздействия на регулирующие механизмы; и схемы памяти, выполненные с возможностью обращения к ним микропроцессора, причем схемы памяти содержат данные, составляющие по меньшей мере один набор значений параметров и диапазон значений крутящего момента, отвечающих соответствующим параметрам данного набора или каждого из наборов, и набор команд, подлежащих выполнению посредством микропроцессора, при этом микропроцессор циклически получает в режиме реального времени от датчика крутящего момента значение крутящего момента и корректирует данные в памяти, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра, либо регулирует текущее значение параметра, если полученное значение крутящего момента ниже записанного значения крутящего момента.

2. Устройство по п.1, в котором схемы памяти содержат данные составляющие буфер крутящего момента, причем набор команд выполняется посредством микропроцессора, при этом микропроцессор записывает значения крутящего момента, поступающие с заданными интервалами с датчика крутящего момента, в буфер крутящего момента, и карту крутящего момента, в которой сохраняют указанный диапазон значений крутящего момента.

3. Устройство по п.2, в котором микропроцессор выполнен с возможностью регулирования установочных параметров зажигания для транспортного средства.

4. Устройство по п.3, в котором схемы памяти дополнительно содержат данные, составляющие карту зажигания, при этом карта крутящего момента и карта зажигания содержат соответствующие значения крутящего момента и значения момента зажигания.

5. Устройство по п.4, в котором микропроцессор выполнен с возможностью регулирования установочного значения впрыска топлива для транспортного средства.

6. Устройство по п.5, в котором схемы памяти дополнительно содержат данные, составляющие карту впрыска топлива, содержащую установочные значения впрыска топлива, отвечающие соответствующим значениям из карты крутящего момента.

7. Устройство по п.6, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
получения последнего значения крутящего момента из буфера значений крутящего момента; и
выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента из карты крутящего момента для момента зажигания, имевшего место до увеличения, или корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента из карты крутящего момента для момента зажигания, имевшего место до увеличения.

8. Устройство по п.7, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
повторного выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или
выполнения задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и
повторного выполнения задержки момента зажигания, если следующее последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до задержки; или
повторного выполнения опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

9. Устройство по п.8, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

10. Устройство по п.8, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и
повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или
уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и
повторного уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или
повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

11. Устройство по п.8, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и
повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или
уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и
повторного уменьшения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или
повторного увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

12. Устройство по п.10 или 11, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий
корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или
корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

13. Устройство по п.6, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
получения последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента;
повторного получения последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента, если последнее значение крутящего момента больше значения крутящего момента из карты крутящего момента для текущих установочных параметров зажигания; или
выполнения задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента для данных установочных параметров зажигания; и
вычисления градиента крутящего момента, с применением градиентного алгоритма к изменению значения крутящего момента относительно изменения установочных параметров зажигания; и
выполнения опережения момента зажигания, если градиент крутящего момента положителен; или
выполнения задержки момента зажигания, если градиент крутящего момента отрицателен; или
корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

14. Устройство по п.13, в котором микропроцессор, посредством которого выполняют команды, сконфигурирован для осуществления следующих действий:
увеличения установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и
вычисления градиента крутящего момента посредством применения градиентного алгоритма к изменению значения крутящего момента относительно изменения установочного значения впрыска топлива; и
увеличения установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента положителен; или
уменьшения установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента отрицателен; или
корректирования карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения.

15. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, имеющего датчик крутящего момента для определения создаваемого в двигателе крутящего момента и регулирующие механизмы для регулирования параметров, связанных с крутящим моментом, при этом устройство для управления работой двигателя содержит:
микропроцессор, выполненный с возможностью воздействия на регулирующие механизмы; и
схемы памяти, выполненные с возможностью обращения к ним микропроцессора, причем схемы памяти содержат данные, составляющие по меньшей мере один набор значений параметров для определения карты крутящего момента, соответствующих диапазону значений крутящего момента, при этом данный способ содержит следующие шаги:
(a) получают значение крутящего момента от датчика крутящего момента;
(b) корректируют карту крутящего момента, если полученное значение крутящего момента выше записанного значения крутящего момента, соответствующего текущему значению параметра, или регулируют значение текущего параметра, если полученное значение крутящего момента ниже записанного значения крутящего момента; и (с) повторяют шаги (а) и (b).

16. Способ по п.15, содержащий этап записи значений крутящего момента, полученных с заданными интервалами от датчика крутящего момента, в буфер значений крутящего момента.

17. Способ по п.16, содержащий следующие шаги:
получение последнего значения крутящего момента из буфера значений крутящего момента; и
выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже записанного в карте крутящего момента значения крутящего момента, соответствующего данному моменту зажигания; или
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента больше записанного в карте крутящего момента значения крутящего момента, соответствующего данному моменту зажигания, и затем получают последнее значение крутящего момента из буфера значений крутящего момента.

18. Способ по п.17, содержащий следующие шаги:
повторное выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или
выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до опережения; и
повторное выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до задержки; или
повторное выполнение опережения момента зажигания, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

19. Способ по п.18, содержащий следующие шаги:
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

20. Способ по п.18, содержащий следующие шаги:
увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки;
повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; или
уменьшение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента ниже значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и
повторное уменьшение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения; или
повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента, имевшего место до уменьшения.

21. Способ по п.20, содержащий следующие шаги:
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до опережения; или
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

22. Способ по п.16, содержащий следующие шаги:
получение последнего значения крутящего момента из буфера крутящего момента;
повторное получение последнего значения крутящего момента, если последнее значение крутящего момента больше значения крутящего момента из карты крутящего момента для текущих установочных параметров зажигания; или
выполнение задержки момента зажигания, если последнее значение крутящего момента меньше значения крутящего момента для данного установочного значения зажигания; и
вычисление градиента крутящего момента с применением градиентного алгоритма к изменению крутящего момента относительно изменения установочного значения зажигания; и
выполнение опережения момента зажигания, если градиент крутящего момента положителен; или
выполнение задержки момента зажигания, если градиент крутящего момента отрицателен; или
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки.

23. Способ по п.22, содержащий следующие шаги:
увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до задержки; и
повторное увеличение установочного значения впрыска топлива, если последнее значение крутящего момента выше значения крутящего момента, имевшего место до увеличения; и
вычисление градиента крутящего момента с применением градиентного алгоритма к изменению крутящего момента относительно изменения установочного значения впрыска топлива; и
увеличение установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента положителен; или
уменьшение установочного значения впрыска топлива, если градиент крутящего момента отрицателен; или
корректирование карты крутящего момента, если последнее значение крутящего момента находится в пределах заданного допуска для значения крутящего момента, имевшего место до увеличения.

24. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство для управления работой двигателя, по любому из пп.1-14.

25. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, по п.24.