УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДЛЯ УЧЕТА СВОЙСТВ ТОПЛИВА Российский патент 2016 года по МПК F02D41/00 F02P5/152 

Изобретение относится к способу управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для учета свойств топлива. Настоящее изобретение относится далее к компьютерному программному продукту, который содержит программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, и который предназначен для осуществления предлагаемого в изобретении способа, а также к двигателю внутреннего сгорания, оснащенному блоком управления, в котором выполняется компьютерная программа, реализующая все стадии предлагаемого в изобретении способа.

Уровень техники

Топливо для двигателей внутреннего сгорания состоит из смеси углеводородных соединений и может содержать добавки кислородсодержащих органических компонентов, а также присадки для улучшения его свойств. В зависимости от относительного содержания различных углеводородов в топливе проявляются различные воздействия на рабочие характеристики ДВС, прежде всего на его мощность, расход топлива, акустические характеристики (например, детонацию), пусковые качества и выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Современные ДВС должны быть способны работать на топливе разного качества без заметного ухудшения при этом своих рабочих характеристик.

При управлении работой ДВС обычно принимаются меры в качестве реакции на определенный характер или режим работы ДВС, такой, например, как детонация, возникновение которой обусловлено низким качеством топлива. Серьезные меры, которые ощущает водитель автомобиля, оснащенного соответствующим ДВС, активизируются только при необходимости. К таким мерам относятся, например, меры при детонационном регулировании, когда величина изменения угла опережения зажигания в сторону позднего принимает слишком большие значения. В этом случае дополнительно ограничивают наполнение цилиндров ДВС с целью его защиты или защиты определенных его деталей от негативных последствий, прежде всего в выпускном тракте. Функция по ограничению наполнения цилиндров ДВС может в зависимости от фактических условий активизироваться многократно за одну поездку и затем вновь отменяться. В том случае, если причиной возникновения детонации является топливо, которым заправлен автомобиль, подобный процесс активизации-деактивизации функции по ограничению наполнения цилиндров ДВС повторяется до полного израсходования такого топлива и заправки новым топливом лучшего качества. Такой подход ухудшает ездовые качества, соответственно динамические свойства автомобиля и явно ощутим для водителя, поскольку ДВС на протяжении длительного времени не всегда развивает одинаковую мощность, соответственно одинаковый крутящий момент в режиме полной нагрузки.

Из уровня техники известны различные способы реагирования на изменение качества топлива после заправки топливного бака.

В DE 10063677 A1 описан способ управления работой ДВС, заключающийся в том, что в зависимости от рабочих параметров ДВС определяют базовую продолжительность впрыскивания топлива, эту базовую продолжительность впрыскивания топлива корректируют с учетом поправочного коэффициента, учитывающего возможное изменение качества подаваемого в ДВС топлива, произошедшее между моментом остановки ДВС и моментом его повторного пуска, и поправочному коэффициенту присваивают весовой коэффициент, который выбирают в зависимости от уровня топлива в топливном баке перед остановкой ДВС и уровня топлива в топливном баке при повторном пуске ДВС. В данном случае работой ДВС управляют, таким образом, в зависимости от выявленного факта заправки топливом. Однако предусмотренная адаптация приводит к периодическому изменению мощности ДВС.

В DE 4027947 A1 описан способ, который обеспечивает работоспособность ДВС в холодном состоянии, когда при заправке топливом существенно меняется его состав, например, вследствие заправки топливного бака после почти полного его опорожнения преимущественно метанол содержащим топливом. На основании информации об уровнях топлива в баке до и после его заправки и на основании данных об имеющемся в продаже топливе оценивают, какой состав может иметь находящееся в баке топливо. Затем для работы ДВС на топливе возможного состава изменяют управляющие воздействия при регулировании с упреждением и исследуют, на топливе какого состава ДВС работает лучше всего. Эти воздействия используются затем для дальнейшего регулирования работы ДВС. В подобной системе, таким образом, изменяющие режим работы ДВС меры принимаются в зависимости от уровней топлива в баке. Однако такой способ не рассчитан на распознавание различий в качестве топлива одного и того же вида.

В DE 4117440 A1 описан способ адаптивного регулирования топливовоздушной смеси для учета свойств топлива, подаваемого в ДВС. Для такого учета свойств топлива выполняется адаптация с высокой скоростью, если после заправки топливом будет установлено, что при применении ранее действовавшего адаптационного коэффициента достигаются плохие результаты регулирования. Сразу же по достижении вновь хороших результатов регулирования начинает выполняться обычная адаптация с обычной низкой скоростью. С этой целью определяют уровни заполнения топливного бака автомобиля с лямбда-регулированием установленного на нем ДВС до и после заправки, на основании информации об этих уровнях заполнения топливного бака и известной информации о составе топлива на автозаправочной станции вычисляют значения для возможных составов топлива в баке и коэффициент избытка воздуха в горючей смеси регулируют с использованием чередуемых через конкретно заданное количество циклов впрыскивания адаптационных значений, относящихся к разным возможным составам топлива в баке. Затем исследуют, при каких значениях достигаются наилучшие характеризующие работу двигателя результаты, и это значение, при котором обеспечивается наилучшая работа двигателя, используют в качестве фактически действующего адаптационного значения. В соответствии с этим для адаптации управляющих работой ДВС параметров используют точную информацию об уровнях топлива в топливном баке. Однако подобная постоянная адаптация приводит к периодическому изменению мощности двигателя.

В DE 102007019281 A1 описан способ контроля свойства топлива, подаваемого в ДВС, при этом на основании данных об объеме и объемном расходе топлива в по меньшей мере одной части топливной системы, определяемых геометрией этой ее части и известными величинами расхода через нее топлива, делают вывод о возможной продолжительности пребывания топлива в данной части топливной системы. На основании информации о такой продолжительности пребывания топлива в данной части топливной системы при преобладающей температуре определяют остаточную стабильность топлива до его необратимого разложения. Однако при этом учитывают только старение топлива в топливном баке и замену состарившегося топлива новым. Описанный в указанной публикации способ не пригоден для целенаправленного согласования соответствующих мер с топливом, которое уже при заправке имеет низкое качество.

В US 2009/00331987 A1 описано устройство для распознавания топлива, не пригодного по своему составу для работы ДВС. При этом сначала проверяется, возникает ли детонация в ДВС и не обусловлена ли она составом топлива. При обнаружении обусловленной составом топлива детонации в ДВС осуществляется его регулирование с целью предотвратить дальнейшую детонацию.

В DE 102007034189 A1 описан способ определения состава смеси из двух топлив на основании выходного сигнала датчика детонации. Определение состава смеси начинают после выявления факта заправки автомобиля топливом и выявленный состав используют в качестве входной величины для детонационного регулирования ДВС автомобиля.

В DE 102007042718 A1 описан способ определения состава топлива, подаваемого в ДВС, на основании того его угла опережения зажигания, при котором еще не возникает детонация.

Из DE 102007020959 A1 известен способ определения содержания спирта в топливе, подаваемом в ДВС. Изменения в содержании спирта в топливе определяют на основании характеристики сигнала кислородного датчика (лямбда-зонда), установленного в выпускном тракте ДВС. Характеристику сигнала кислородного датчика анализируют после того, как вновь заправленное топливо достигнет топливной форсунки первого цилиндра ДВС. Момент, в который это вновь заправленное топливо поступит в цилиндр, определяют на основании объема топливного распределителя, включая участок до топливной форсунки первого цилиндра, и объема топливопровода, а также с учетом фактических режимов работы двигателя в функции частоты вращения его вала и относительной нагрузки, соответственно наполнения его цилиндров.

В DE 19901006 A1 описан способ, предусматривающий использование датчика состава топлива для настройки требуемого соотношения между воздухом и топливом в образуемой ими горючей смеси, подаваемой в двигатель, с целью допустить непрерывное изменение состава (смешанного) топлива. При этом осуществляется регулирование, при котором продвижение малого количества топлива и соответствующее стехиометрическое соотношение между воздухом и топливом отслеживают с помощью стековой памяти, благодаря чему блок управления двигателем может реагировать на изменения в расходе топлива.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ управления двигателем внутреннего сгорания, каковой способ обеспечивал бы возможность работы ДВС даже на протяжении более продолжительного времени с неизменной зависимостью отдаваемой им мощности/развиваемого им крутящего момента от частоты вращения. Такой способ должен прежде всего обеспечивать возможность распознавания некачественного топлива по потере мощности и предоставлять тем самым водителю автомобиля, оснащенного соответствующим ДВС, возможность избегать в будущем определенных автозаправочных станций, на которых возможна заправка подобным некачественным топливом.

Краткое изложение сущности изобретения

Преимущества изобретения

Указанная задача решается согласно изобретению с помощью способа управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для учета свойств топлива, заключающегося в том, что:

- вводят ограничение наполнения цилиндров ДВС при обнаружении в нем детонации,

- проверяют, производилась ли заправка топливом топливного бака, соединенного с ДВС, после введения ограничения наполнения его цилиндров,

- проверяют:

а) достигло ли топливо двигателя внутреннего сгорания из топливного бака после его заправки топливом и

б) прекратилась ли детонация в ДВС, и

- отменяют ограничение наполнения цилиндров ДВС при выполнении условий а) и б).

Проверка, производилась ли заправка топливом, в предпочтительном варианте осуществляется с помощью соответствующей функции по распознаванию заправки топливом. Подобная функция по распознаванию заправки топливом обычно уже реализована в системах управления двигателями.

Распознавание топлива низкого качества согласно изобретению осуществляется прежде всего с помощью соответствующей функции по распознаванию детонации. Для топлива, которое разрешено для работы на нем данного ДВС, известна зависимость максимальной величины изменения угла опережения зажигания в сторону позднего от частоты вращения. Изменение угла опережения зажигания в сторону позднего на большие значения может быть обусловлено только топливом недопустимо низкого качества. Такие изменения угла опережения зажигания выявляются путем соответствующего порогового опроса. С целью исключить возможность активизации функции по ограничению наполнения цилиндров ДВС вследствие лишь временных значительных изменений угла опережения зажигания в сторону позднего такое превышение пороговой величины предпочтительно должно также сохраняться еще в течение приемлемого периода времени.

После этого активизируют функцию по ограничению наполнения цилиндров ДВС. Она затем остается активизирована до тех пор, пока не произошла новая заправка топливом топливного бака ДВС и пока после этого не будут выполнены следующие критерии:

а) новое топливо достигло двигателя внутреннего сгорания по топливной системе (системе питания);

б) критерий распознавания, в данном случае изменение угла опережения зажигания в сторону позднего системой детонационного регулирования, вновь лежит в нормальном диапазоне.

С целью выявить выполнение критерия а) при этом определяют расход топлива с момента заправки им.

Необходимо учитывать, что достигающее двигателя топливо изменяется со старого на новое не мгновенно, а вместо этого новое топливо образует со старым топливом смесь, в которой по мере расходования подаваемого в двигатель топлива доля в нем нового топлива постепенно возрастает. Поэтому до того момента, когда доля нового топлива во всем подаваемом в ДВС топливе достигнет достаточно большой величины, расход топлива с момента последней заправки им обычно должен в разы превысить объем топливной системы на ее участке между топливным баком и ДВС. По этой причине для проверки, достигло ли двигателя внутреннего сгорания топливо из топливного бака после его заправки, определяют расход топлива с момента последней заправки, при этом за момент, в который топливо достигает двигателя внутреннего сгорания, принимают момент, в который расход топлива становится не меньше величины V×F, где V обозначает объем топливной системы на ее участке от топливного бака до ДВС, a F представляет собой коэффициент больше 1.

Объектом изобретения является далее компьютерная программа, которая при ее выполнении вычислительным устройством или блоком управления реализует все стадии предлагаемого в изобретении и описанного выше способа. Такая компьютерная программа представлена в виде компьютерного программного продукта, который содержит программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, и который предназначен для осуществления предлагаемого в изобретении способа, когда эта программа выполняется вычислительным устройством или блоком управления, например, блоком управления двигателем. С помощью такой компьютерной программы возможно особо эффективное управление двигателем внутреннего сгорания. Особое преимущество компьютерной программы состоит в возможности беспроблемной реализации предлагаемого в изобретении способа в отношении существующих ДВС без необходимости их оснащения дополнительными компонентами. При этом необходимо лишь соответствующее согласование управляющего программного обеспечения путем инсталляции компьютерной программы, хранящейся в виде компьютерного программного продукта на машиночитаемом носителе, например, в блоке управления двигателем внутреннего сгорания.

Объектом настоящего изобретения является также двигатель внутреннего сгорания, оснащенный блоком управления, в котором выполняется компьютерная программа, реализующая все стадии предлагаемого в изобретении способа.

Другие преимущества и отличительные особенности изобретения рассмотрены ниже на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемый к описанию единственный чертеж, каковым вариантом, однако, не ограничивается предлагаемый в изобретении способ. Отдельные отличительные особенности изобретения могут в каждом случае реализовываться индивидуально или в сочетании между собой.

Чертеж

На прилагаемом к описанию единственном чертеже показана схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ управления двигателем внутреннего сгорания для учета свойств топлива.

Описание варианта осуществления изобретения

На прилагаемом к описанию чертеже показана схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ. Сначала согласно изобретению проверяется, работает ли двигатель в детонационном режиме (1). При распознавании подобного режима работы ДВС вводится ограничение наполнения его цилиндров (2). После введения такого ограничения проверяется, произошла ли заправка топливом (3). При распознавании факта заправки топливом проверяется, достигло ли двигателя внутреннего сгорания топливо из топливного бака после его заправки и прекратилась ли детонация (4). При выполнении данных условий отменяется ограничение наполнения цилиндров ДВС (5). В том случае, если ограничение наполнения цилиндров ДВС было отменено (5) или вообще не вводилось, то водитель автомобиля, приводимого в движение данным ДВС, не ощущает никакого влияния на динамические свойства автомобиля (6). В том же случае, если было введено ограничение наполнения цилиндров ДВС (2) и не был распознан факт заправки топливом (3) либо если не выполнены условия, согласно которым топливо из топливного бака достигло двигателя внутреннего сгорания и он не работает более в детонационном режиме (4), то функция по ограничению наполнения цилиндров ДВС остается и далее активизирована, а для водителя ощутимо влияние такого ограничения наполнения цилиндров ДВС на динамические свойства автомобиля (7)

Предлагаемый в изобретении способ предотвращает возникновение ситуации, при которой после заправки топливом низкого качества многократно активизируется и затем вновь деактивизируется функция по ограничению наполнения цилиндров ДВС в процессе его работы. Более того, ограничение наполнения цилиндров ДВС отменяется лишь после того, как произошла заправка топливом лучшего качества и такое топливо после заправки им также фактически достигло двигателя внутреннего сгорания по топливной системе. Для водителя автомобиля, приводимого в движение данным ДВС, подобный подход означает, что ДВС даже на протяжении более продолжительного времени будет работать с неизменной зависимостью отдаваемой им мощности/развиваемого им крутящего момента от частоты вращения. Предлагаемый в изобретении способ может быть реализован применительно к ДВС без необходимости внесения изменений в его конструкцию. Более того, для этого необходимо лишь соответствующие согласование программного обеспечения, управляющего двигателем внутреннего сгорания, путем инсталляции соответствующей компьютерной программы, например, в системе управления двигателем.

Предложен способ управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для учета свойств (качества) топлива, заключающийся в том, что вводят определенную меру (например, ограничение подачи топлива) при обнаружении определенного режима работы ДВС (например, детонации), проверяют, производилась ли заправка топливом топливного бака, соединенного с ДВС. После введения указанной меры проверяют, достигло ли топливо двигателя внутреннего сгорания из топливного бака после его заправки топливом и прекратилась ли работа ДВС в определенном режиме, и отменяют определенную меру при выполнении вышеуказанных условий. Описан также компьютерный программный продукт, который содержит программный код и предназначен для осуществления предложенного способа и который может использоваться в отношении существующих ДВС без необходимости их оснащения дополнительными компонентами. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для учета свойств топлива, заключающийся в том, что
- вводят ограничение наполнения цилиндров ДВС при обнаружении в нем детонации (1, 2),
- проверяют, производилась ли заправка топливом топливного бака, соединенного с ДВС, после введения ограничения наполнения его цилиндров (3),
- проверяют (4):
а) достигло ли топливо двигателя внутреннего сгорания из топливного бака после его заправки топливом и
б) прекратилась ли детонация в ДВС, и
- отменяют ограничение наполнения цилиндров ДВС при выполнении условий а) и б) (5),
причем для проверки, достигло ли двигателя внутреннего сгорания топливо из топливного бака после его заправки, определяют расход топлива с момента последней заправки, при этом за момент, в который топливо достигает двигателя внутреннего сгорания, принимают момент, в который расход топлива становится не меньше величины V×F, где V обозначает объем топливной системы на ее участке от топливного бака до ДВС, a F представляет собой коэффициент больше 1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проверка, производилась ли заправка топливом (3), осуществляется с помощью соответствующей функции по распознаванию заправки топливом.

3. Компьютерный программный продукт, который содержит программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, и который предназначен для осуществления способа по п. 1 или 2, когда программа выполняется вычислительным устройством или блоком управления.

4. Двигатель внутреннего сгорания, оснащенный блоком управления, на котором выполняется компьютерная программа, реализующая все стадии способа по п. 1 или 2.