СПОСОБ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F02D41/06 F02D41/30 F02D19/06 

Приоритет настоящего изобретения испрашивается по французской заявке 0856550, поданной 30 сентября 2008 года, содержание которой (текст, чертежи и формула изобретения) приведено в данном документе в качестве ссылки.

Изобретение касается способа запуска двигателя внутреннего сгорания для автотранспортного средства. В целом задачей изобретение является снижение загрязняющих выбросов бензиновых двигателей, в частности, во время холодного запуска.

Качество используемого топлива для транспортных средств может быть самым разным, в частности, в зависимости от географической зоны, в которой используется транспортное средство. Физическим свойством топлива, наиболее подверженным колебаниям, является его способность к испарению. Это свойство хорошо известно, и в англо-саксонской литературе его обозначают сокращением PVR (от Pression Vapeur Raid - «давление пара по Рейду»). Это сокращение будет использовано в дальнейшем тексте описания. В случае топлива с хорошей испаряемостью говорят о топливе HPVR (высокое давление пара по Рейду) и в случае топлива с плохой испаряемостью говорят о топливе BPVR (низкое давление пара по Рейду).

Для правильного запуска в бензиновый двигатель должна поступать смесь воздуха и бензина, близкая к стехиометрической смеси. Это предполагает контроль за количеством топлива в газообразной форме. Однако в зависимости от PVR топлива количество топлива в газообразной форме, участвующее в воспламенении при холодном запуске и приведении в действие двигателя, может существенно меняться при одном и том же количестве впрыскиваемого топлива.

Чтобы обеспечить достаточное количество топлива в газообразной форме для нормального воспламенения при запуске и приведении в действие двигателя, производят калибровки с топливом, относящимся к топливу типа BPVR. После этого производят проверку, чтобы убедиться, что при использовании топлива HPVR впрыскиваемое количество не является слишком большим и не мешает воспламенению из-за избытка бензина в виде пара. В противном случае смесь окажется невоспламеняемой.

Таким образом, регулировка является единой при любом топливе. Следовательно, если используют топливо HPVR, количество топлива в виде пара будет избыточным во время запуска и приведения в действие двигателя. Этот избыток не участвует в воспламенении и выходит в виде выхлопов двигателя в виде несгоревших углеводородов (НС). Это оказывает прямое влияние на загрязняющие выбросы двигателя. Если транспортное средство оборудовано катализатором, при холодном запуске он не инициируется, и несгоревшие углеводороды выходят в атмосферу.

При запуске на очень холодном двигателе, когда окружающая температура ниже -15°С, избыток топлива в виде пара приводит к появлению черных дымов при выходе из выхлопной трубы.

Эту проблему попытались решить, адаптируя количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя во время фаз запуска, в зависимости от испаряемости топлива. Поскольку на самом транспортном средстве сложно производить прямое измерение испаряемости, оценку испаряемости топлива производили в зависимости от повышения режима двигателя после первого воспламенения. Действительно, запуск с плохо испаряющимся топливом приведет к переходу в режим малого газа. Этот переход можно калибровать в зависимости от разных типов топлива с разной испаряемостью.

Другим методом является измерение времени, необходимого стартеру для запуска двигателя. Эту продолжительность можно калибровать в зависимости от разных типов топлива.

Как правило, эти два метода сравнивают изменение режима двигателя во время холодного запуска и контрольное изменение режима двигателя. Это позволяет улучшить адаптацию количества топлива, впрыскиваемого в двигатель во время запуска.

Транспортное средство содержит топливный бак. Операции заправки бака топливом производят на выключенном двигателе, и при запуске после заправки, последняя оценка испаряемости топлива уже не характеризует топливо, реально присутствующее в баке после заправки. В этом случае можно оказаться в такой ситуации, когда, например, последняя оценка указывает на топливо HPVR, бак был почти пустым, и его заправили топливом BPVR. Поэтому топливо в баке после заправки очень близко к топливу BPVR, и двигатель может не запуститься, в частности, на морозе при использовании последней оценки.

Изобретение призвано решить эту проблему, предлагая не учитывать последнюю оценку испаряемости топлива в случае заправки бака.

В этой связи объектом настоящего изобретения является способ запуска двигателя внутреннего сгорания, в частности, для транспортного средства и, в частности, для автотранспортного средства, при этом двигатель использует топливо, находящееся в баке. Этот способ содержит оценку количества топлива, присутствующего в баке, оценку испаряемости топлива (PVR) и адаптацию количества топлива, предназначенного для впрыска в цилиндр двигателя во время запуска двигателя, в зависимости от оценочной испаряемости топлива, и отличается тем, что оценочное значение испаряемости топлива заменяют заданным значением для любого запуска сразу после добавления топлива в бак.

Под добавлением обычно понимают более или менее полное заполнение бака. В случае необходимости, добавление объема, незначительное по сравнению с количеством топлива, присутствующим в баке, можно не учитывать при повторной инициализации значения испаряемости топлива.

В простом варианте выполнения изобретения повторную инициализацию значения PVR можно производить с начального момента подачи команды на запуск.

В предпочтительном варианте эту повторную инициализацию все же осуществляют по истечении определенного срока, во время которого продолжают использовать значение испаряемости топлива, оцененное перед добавлением топлива. Таким образом, учитывают, что в двигатель на первом этапе поступает топливо, присутствующее в бензопроводах между баком и двигателем, то есть топливо, соответствующее предыдущей заправке.

Этот срок можно определить, например, как данный промежуток времени, или на основании отсчета числа верхних мертвых точек или любого другого значения, которое можно связать с вращением коленчатого вала двигателя.

Испаряемость топлива может изменяться между двумя крайними значениями, и предпочтительно заданное значение является средним двух крайних значений. Эти два крайних значения можно, например, выбирать по наиболее или наименее летучим видам топлива, продаваемого в области использования транспортного средства, или по диапазону качества топлива, рекомендованного для двигателя.

Заданное значение может зависеть от температуры двигателя. В этом случае можно использовать картографию для назначения заданного значения с учетом этой температуры.

Если после замены оценочного значения испаряемости топлива заданным значением двигатель не запускается, оценочное значение можно заменить значением, характерным для топлива с низкой испаряемостью.

Заданное значение фиксируют, например, во время изготовления транспортного средства.

Предпочтительно, пока топливо, находящееся между баком и двигателем, полностью двигателем не израсходовано, для запуска, последующего за заправкой бака, используют испаряемость топлива, оцененную до заправки.

Иначе говоря, оценочное значение заменяют заданным значением после впрыска в двигатель заданного количества топлива, и заданное количество предпочтительно соответствует количеству топлива, находящемуся в бензопроводах транспортного средства и позволяющему поступать топливу из бака в цилиндр или цилиндры двигателя.

Настоящее изобретение и его другие преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта выполнения, приведенного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - блок-схема примера способа в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - более детальная схема в виде алгоритма части способа, представленного на фиг.1.

На блок-схеме, показанной на фиг.1, определяют два контрольных градиента. Эти градиенты характеризуют изменение режима двигателя во время его холодного запуска. Градиент 10 представлен для топлива с низкой испаряемостью или топлива BPVR, а градиент 11 представлен для топлива с высокой испаряемостью или топлива HPVR. Каждый градиент 10 и 11 выражен в виде таблицы, входными данными которой являются температура двигателя и число оборотов двигателя после первого воспламенения, например, выраженное путем отсчета прохождения одним из цилиндров двигателя своей верхней мертвой точки, обозначенной на фигуре “Nb PMH”. Температура двигателя соответствует, например, температуре охлаждающей жидкости в двигателе, обозначенной “Teau”, на входе градиентов 10 и 11.

Данные, полученные по каждому градиенту, - данная величина 12 для градиента 10 и данная величина 13 для градиента 11, - образуют входные данные для функции 14, позволяющей определить градиент 15 топлива, присутствующего в баке, в зависимости от оценки 16 испаряемости топлива, произведенной во время предыдущего запуска двигателя. Оценка 16 образует третью входную данную величину для функции 14. Градиент 15 позволяет при помощи функции 17 определить массу 18 топлива, предназначенную для впрыска в двигатель, для обеспечения последующего воспламенения в двигателе.

Кроме того, функция 17 позволяет не учитывать градиент 15 в случае, когда топливный бак транспортного средства был заполнен. В этом случае информация 19, обозначенная “Reset”, становится активной, и функция 17 заменяет градиент 15 заданным значением 20, которое больше не зависит от оценки 16. Заданное значение 20 можно зафиксировать во время изготовления транспортного средства.

Например, заданное значение равно среднему значению двух данных величин 12 и 13. В частности, две данные величины 12 и 13 складывают при помощи первого оператора 21, и результат делят на два при помощи второго оператора 22. Таким образом, в случае обнаружения заполнения топливного бака, активируют информацию 19, и функция 17 больше не определяет массу 18 топлива на основании градиента 15, а на основании среднего значения данных величин 12 и 13, то есть на основании данных, характеризующих топливо со средней испаряемостью между топливом HPVR и BPVR.

На фиг.2 более детально в виде алгоритма показана активация информации 19, обозначенная “Reset”, а также стратегия действий в случае, когда после замены градиента 15 заданным значением 20 двигатель не запускается.

В начале алгоритма информация 19 является неактивной. Начиная от этого состояния информации 19, обозначенного “Reset=0” в рамке 30, отслеживают возможное заполнение бака. Пока заполнение не обнаружено, информацию 19 сохраняют в неактивном состоянии. Это условие представлено тестом 31, который замыкается на рамку 30, пока не произошло обнаружение заполнения. Как правило, транспортное средство оборудовано датчиком, измеряющим уровень топлива в баке. Этот датчик можно использовать для обнаружения заполнения бака.

Обнаружение происходит, например, когда моментальное изменение уровня бака превышает заранее определенный положительный порог. После обнаружения заполнения активируют информацию 19 в рамке 32, чтобы заменить градиент 15 на данную величину 20 при помощи функции 17. В рамке 32 активация информации 19 обозначена “Reset=1”. Во время следующего запуска двигателя, показанного в рамке 33, для определения массы предназначенного для впрыска топлива уже используют данную величину 20, заменяя градиент 15. Во время запуска 33 можно произвести оценку нового значения испаряемости топлива, присутствующего в баке после его заполнения, и вернуться к неактивному состоянию информации 19 в рамке 30.

Предпочтительно активацию информации 19 задерживают, пока топливо, находящееся между баком и двигателем, не будет полностью израсходовано двигателем. Действительно, топливо, присутствующее в бензопроводах и в топливном насосе, находящихся между баком и двигателем, не смешивается с топливом, добавленным во время заправки, и последняя оценка 16 испаряемости топлива остается действительной для топлива, находящегося между баком и двигателем.

Это смещение между обнаружением заполнения бака и активацией информации 19, производимой в рамке 32, осуществляют, например, путем суммирования всех объемов топлива, впрыскиваемых в двигатель после обнаружения заполнения. Это суммирование показано в рамке 34. Когда результат этого суммирования достигает калиброванного объема, разрешают операцию активации информации 19. Калиброванный объем можно задать во время изготовления транспортного средства, и он соответствует топливу, еще не израсходованному двигателем и не смешавшемуся с топливом, добавленным в бак во время операции заправки. Тест сравнения результата суммирования с калиброванным объемом показан в рамке 35.

Можно предусмотреть стратегию действий, когда двигатель не запускается после использования данной величины 20 для определения массы топлива, предназначенной для впрыска во время этого запуска. Эта стратегия начинается с отслеживания успешности запуска 33. Это отслеживание можно осуществить при помощи теста 36, который проверяет возникновение одного или нескольких воспламенений в цилиндре двигателя в течение заранее определенного времени, начавшегося с момента инициализации запуска 33.

Заранее определенное время может соответствовать числу ВМТ. Если запуск 33 произошел, возвращаются к неактивному состоянию информации 19 в рамке 30. Если же, наоборот, запуск не произошел, в рамке 37 опять меняют значение PVR, которое должна учитывать функция 17 для определения предназначенной для впрыска массы 18 топлива. Например, применяют данную величину 12, характеризующую топливо BPVR, что позволяет повысить степень обогащения смеси воздух-топливо, а также снизить риск отсутствия запуска. После применения этого нового значения PVR снова производят запуск 38, прежде чем вернуться к неактивному состоянию информации 19 в рамке 30. Во время запуска 38 производят оценку нового значения испаряемости топлива, присутствующего в баке после его заполнения. Эту новую оценку учитывает функция 17 через функцию 14.

Например, при первоначально присутствующем в баке топливе HPVR заполняют бак топливом BPVR. В этом случае при запуске после обнаружения заполнения бака и использования топлива, находящегося между баком и двигателем, используют среднее значение PVR для определения предназначенной для впрыска массы топлива и, в случае неудачного запуска, - нижнее значение PVR. Эта стратегия позволяет сократить выброс загрязняющих веществ и постепенно понизить учитываемое значение PVR.

Операции проверки 36 запуска и изменения 37 значения PVR можно осуществлять во время запуска 33, если он продолжается без воспламенения сверх заранее определенного времени, которое может быть выражено числом ВМТ. Таким образом, пользователь транспортного средства имеет дело только с одной операцией запуска, объединяющей операции, осуществляемые в рамках 33, 36, 37 и 38.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в автотранспортном средстве. Техническим результатом является обеспечение запуска двигателя на морозе. Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, использующего топливо, находящееся в баке, содержащий оценку количества топлива, присутствующего в баке, оценку испаряемости топлива (PVR) и адаптацию количества топлива, предназначенного для впрыска в цилиндр двигателя во время запуска двигателя, в зависимости от оценочной испаряемости топлива (16), при этом оценочное значение испаряемости топлива заменяют (15) заданным значением (20) во время запуска после добавления топлива в бак. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, использующего топливо, находящееся в баке, содержащий оценку количества топлива, присутствующего в баке, оценку испаряемости топлива (PVR) и адаптацию количества топлива, предназначенного для впрыска в цилиндр двигателя во время запуска двигателя, в зависимости от оценочной испаряемости топлива (16), отличающийся тем, что оценочное значение испаряемости топлива заменяют (15) заданным значением (20) во время запуска после добавления топлива в бак.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое заданное значение используют с начального момента подачи команды на запуск.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое заданное значение используют по истечении определенного срока, и тем, что во время этого срока используют испаряемость топлива, оцененную перед добавлением топлива.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что этот срок соответствует периоду расходования топлива, присутствующего в бензопроводах между баком и двигателем.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что этот срок соответствует определенному числу оборотов коленчатого вала двигателя.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что испаряемость топлива может изменяться между двумя крайними значениями (BPVR, HPVR), и тем, что заданное значение (20) является средним двух крайних значений (BPVR, HPVR).

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что заданное значение (20) является функцией от температуры (Teau) двигателя.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что, если после замены оценочного значения испаряемости топлива (15) заданным значением (20) двигатель не запускается (33), оценочное значение заменяют (37) значением, характерным для топлива с низкой испаряемостью (BPVR).

9. Способ по п.3, отличающийся тем, что, если после замены оценочного значения испаряемости топлива (15) заданным значением (20) двигатель не запускается (33), оценочное значение заменяют (37) значением, характерным для топлива с низкой испаряемостью (BPVR).

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданное значение является фиксированным.

11. Способ по п.3, отличающийся тем, что заданное значение является фиксированным.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что его применяют, только если добавление топлива превышает заранее определенный объем.

13. Способ по п.3, отличающийся тем, что его применяют, только если добавление топлива превышает заранее определенный объем.

14. Применение способа по любому из предыдущих пунктов для запуска двигателя транспортного средства.