СПОСОБ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ, ПРИСОЕДИНЕННОГО К ТРАНСМИССИИ Российский патент 2017 года по МПК F02N19/00 F02D37/02 F02D41/06 F02P5/15 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления двигателем во время запуска. Способ может быть особенно полезным для двигателей, которые снабжены наддувом для повышения характеристик двигателя.

Уровень техники

Двигатель, имеющий систему последующей обработки отработавших газов, может давать свою наивысшую концентрацию регламентированных выбросов отработавших газов на выхлопной трубе во время запуска двигателя, когда система последующей обработки может быть работающей на более низком уровне эффективности. Один из способов снижения выбросов на выхлопной трубе состоит в том, чтобы быстро нагревать систему последующей обработки отработавших газов, так чтобы система последующей обработки отработавших газов могла более эффективно преобразовывать регламентированные газы. Система последующей обработки отработавших газов может нагреваться быстрее посредством увеличения массового расхода выхлопных газов в систему последующей обработки. Однако увеличение расхода отработавших газов сверх того, что требуется для быстрого каталитического нагрева, может больше, чем требуется, увеличивать потребление топлива. Кроме того, увеличение массового расхода отработавших газов может требовать увеличения массового расхода воздуха двигателя, а увеличение массового расхода воздуха двигателя может мешать выдаче вакуума для приведения в действие вакуумных исполнительных механизмов. В дополнение, когда внешние нагрузки прикладываются к двигателю, расход воздуха двигателя (а таким образом, массовый расход отработавших газов) может дополнительно увеличиваться, чтобы компенсировать увеличенную нагрузку двигателя. Следовательно, скорость нагрева отработавших газов двигателя может увеличиваться по мере того, как увеличивается нагрузка двигателя, в то время как может быть необходимость или желание обеспечивать более высокую скорость нагрева отработавших газов двигателя.

Раскрытие изобретения

Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки запуска двигателя и разработали способ запуска двигателя и систему запуска двигателя, присоединенного к трансмиссии.

Согласно одному аспекту предложен способ запуска двигателя, включающий подачу по существу постоянной массы воздуха в двигатель после увеличения числа оборотов двигателя до заданного условия, регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента для достижения требуемого числа оборотов холостого хода двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха, и обеспечение опережения установки момента зажигания к установке минимального угла опережения зажигания для достижения максимального крутящего момента (МВТ) в ответ на увеличение крутящего момента двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха.

Заданным условием предпочтительно является состояние отработавших газов после устройства очистки, при этом котором положение дросселя удерживается по существу постоянным, установка фаз кулачкового распределения удерживается по существу постоянной, которое удерживается постоянным для подачи по существу постоянной массы воздуха, при этом регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента для достижения требуемого числа оборотов холостого двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха включает обеспечение запаздывание регулирования опережения зажигания от установки момента MBT.

Состоянием отработавших газов после устройства очистки предпочтительно является температура, при этом отдача отработавших газов после устройства очистки является большей, чем пороговая отдача.

По существу постоянная масса газа предпочтительно основана на требуемом тепловом потоке двигателя, при этом обеспечение опережения момента зажигания в направлении установки момента MBT также является реагирующим на число оборотов холостого хода двигателя.

По существу постоянная масса воздуха предпочтительно является массой воздуха, которая предусматривает пороговый уровень вакуума для приведения в действие одного или более потребителей вакуума.

По существу постоянная масса воздуха предпочтительно является разной от первого запуска двигателя ко второму запуску двигателя.

Согласно другому аспекту предложен способ запуска двигателя, включающий введение воздуха в двигатель с по существу постоянным расходом после запуска двигателя, регулирование установки опережения зажигания для обеспечения требуемого числа оборотов двигателя, обеспечение опережения зажигания до установки момента MBT в ответ на увеличение нагрузки двигателя при введении двигателем воздуха с по существу постоянным расходом, и увеличение потока воздуха для удовлетворения нагрузки двигателя после того, как установка момента зажигания по существу достигает установки момента MBT.

Воздух, вводимый в двигатель, предпочтительно удерживается по существу постоянным посредством регулирования положения дросселя.

Установка момента зажигания MBT предпочтительно регулируется на основании числа оборотов и нагрузки двигателя.

Способ предпочтительно дополнительно включает уменьшение потока воздуха двигателя в ответ на снижение нагрузки двигателя при удержании установки момента зажигания по существу на установке момента зажигания MBT.

Способ предпочтительно дополнительно включает обеспечение запаздывания установки момента зажигания от момента зажигания MBT при уменьшении потока воздуха двигателя до порогового потока воздуха двигателя.

Способ предпочтительно дополнительно включает регулирование потока воздуха двигателя и установки момента зажигания в ответ на число оборотов двигателя и потребность крутящего момента двигателя после достижения двигателем заданного условия.

Способ предпочтительно дополнительно включающий выдачу указания нагрева двигателя, большего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем.

Способ предпочтительно дополнительно включает выдачу указания нагрева двигателя, меньшего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем.

Согласно еще одном аспекту предложена система запуска двигателя, присоединенного к трансмиссии, содержащая двигатель, устройство последующей обработки отработавших газов, присоединенное к двигателю, и контроллер, включающий в себя команды для обеспечения по существу постоянного теплового потока из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов в ответ на изменение нагрузки двигателя.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для регулирования установки опережения зажигания в ответ на изменение нагрузки двигателя.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для обеспечения опережения установки момента зажигания до установки момента зажигания MBT и удерживания установки момента зажигания на установке момента зажигания MBT при увеличении потока воздуха двигателя в ответ на изменение нагрузки двигателя.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для обеспечения запаздывания установки момента зажигания от установки момента зажигания MBT при выдаче двигателем по существу постоянного теплового потока.

По существу постоянный тепловой поток предпочтительно выдается посредством ввода по существу постоянного потока воздуха в двигатель.

Система предпочтительно дополнительно содержит дроссель, присоединенный к двигателю, и дополнительные команды двигателя для приведения в действие дросселя для обеспечения по существу постоянного потока воздуха в двигатель через дроссель.

Посредством выдачи по существу постоянной массы воздуха в двигатель после увеличения числа оборотов, может быть возможным ограничивать необязательное потребление топлива и повышенные температуры отработавших газов, которые могут не быть необходимыми или желательными во время некоторых условий работы двигателя. Кроме того, можно обеспечить требуемый уровень вакуума даже во время изменений нагрузки двигателя, когда двигатель работает на по существу постоянном массовом расходе воздуха. Например, массовый расход воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый уровень теплового потока, может задаваться командой посредством регулирования положения дросселя или установки фаз клапанного распределения. Массовый расход воздуха двигателя может выбираться так, чтобы двигатель выдавал требуемый уровень вакуума, когда работает на выбранном массовом расходе воздуха двигателя. Дополнительно, поскольку массовый расход воздуха двигателя удерживается постоянным в течение периода нагрева двигателя/последующей обработки отработавших газов, дополнительное незатребованное тепло не выдается двигателем в систему выпуска отработавших газов, когда возникают изменения нагрузки двигателя.

Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. Более конкретно, подход может снижать необязательное потребление топлива во время нагрева двигателя. Кроме того, подход может предоставлять двигателю возможность выдавать более равномерный вакуум для потребителей вакуума во время запуска. Кроме того еще, выбросы двигателя могут снижаться из двигателя, так как по существу постоянный поток воздуха через двигатель предусматривает по существу постоянное снабжение топливом и снижение вероятности погрешностей топливо-воздушного соотношения во время запуска двигателя, когда эффективность преобразования устройств последующей обработки отработавших газов может быть низкой.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания станут без труда очевидны из последующего подробного описания при прочтении в одиночку или в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения приведено для представления в упрощенном виде подборки концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании изобретения. Это раскрытие изобретения не предназначено для идентификации ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначено для ограничения объема заявленного объекта изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают любые или все недостатки, отмеченные в любой части данного описания.

Краткое описание чертежей

Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, станут более понятными при прочтении примера, приведенного в материалах настоящей заявки в подробном описании в одиночку или со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему двигателя;

Фиг. 2 представляет собой график, показывающий способ предшествующего уровня техники для запуска двигателя;

Фиг. 3 представляет собой график, показывающий примерную последовательность запуска двигателя согласно способу по фиг. 4;

Фиг. 4 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного способа для запуска двигателя; и

Фиг. 5 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного способа для диагностирования запуска двигателя согласно способу по фиг. 4.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к запуску двигателя и обеспечению требуемого уровня теплового потока из двигателя в течение периода прогрева двигателя. В одном из неограничивающих примеров, двигатель может быть сконфигурирован в системе, как проиллюстрировано на фиг. 1. В этом примере, двигатель является источником вакуума для приведения в действие потребителей вакуума (например, усилителя тормозов, продувки парообразующих выделений, сбросового затвора турбонагнетателя, и т.д.). Фиг. 2 показывает способ предшествующего уровня техники для запуска двигателя. Примерные интересующие сигналы, когда двигатель запускается посредством способа, описанного в материалах настоящей заявки, проиллюстрированы на фиг. 3. Блок-схема последовательности операций способа для управления запуском двигателя показана на фиг. 4. Способ по фиг. 4 описывает регулирование установки момента зажигания, а также регулирование массового расхода воздуха двигателя во время разных условий работы двигателя. Диагностика для установления, является или нет двигатель работающим требуемым образом во время запуска, проиллюстрирована на фиг. 5. Способы по фиг. 4 и 5 выполнимы посредством команд в контроллере, показанном на фиг. 1.

Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Маховик 98 присоединен к коленчатому валу 40 и может вращаться посредством стартера 96. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие электромеханически управляемым узлом катушки и якоря клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания камеры 46 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. Исполнительный механизм 160 сбросового затвора с вакуумным приводом предоставляет отработавшим газам обходить турбину 164, так что давление наддува может регулироваться при изменении режимов работы.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается на топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В одном из примеров, может использоваться система непосредственного впрыска низкого давления, где давление топлива может подниматься до приблизительно 20-30 бар. В качестве альтернативы, двухкаскадная топливная система высокого давления может использоваться для формирования более высоких давлений топлива. Впускной коллектор 44 также выдает вакуум на усилитель 140 тормозов через трубопровод 142. Обратный клапан 144 обеспечивает потоки воздуха из усилителя 140 тормозов во впускной коллектор 44, а не из впускного коллектора 44 в усилитель 140 тормозов. Усилитель 140 тормозов увеличивает силу, выдаваемую ступней 152 через тормозную педаль 150 на главный цилиндр 148 для применения тормозов транспортного средства (не показаны). Вакуумный резервуар 143 предусматривает дополнительный объем для накопления вакуума, имеющегося в распоряжении для усилителя 140 тормозов и других потребителей вакуума.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через запальную свечу 92 в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Клапан 20 EGR регулирует поток отработавших газов из выпускного коллектора 48 во впускной коллектор 44. Контроллер 12 может управлять положением клапана 20 EGR на основании числа оборотов и нагрузки двигателя. В альтернативных примерах, клапан EGR может регулировать поток отработавших газов от ниже по потоку от турбины 164 до воздухозаборника 42 выше по потоку от компрессора 162.

Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные блоки катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности отработавших газов, каждое с многочисленными блоками. Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехходового типа.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве обычного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и обычную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; датчика 154 положения, присоединенного к тормозной педали 150, для считывания положения тормозной педали; датчика 146 давления для считывания разрежения в усилителе тормозов; датчика 147 давления для считывания давления главного цилиндра (например, давления гидравлических тормозов); измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; давление в камере наддува с датчика 122 давления; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем упоминаемом как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем упоминаемом как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что привязка по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

Таким образом, система по фиг. 1 предусматривает систему для запуска двигателя, присоединенного к трансмиссии, содержащую: двигатель; устройство последующей обработки отработавших газов, присоединенное к двигателю; и контроллер, включающий в себя команды для обеспечения по существу постоянного теплового потока из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов в ответ на изменение нагрузки двигателя. В одном из примеров, система включает в себя дополнительные команды контроллера для регулирования установки опережения зажигания в ответ на изменение нагрузки двигателя. Система включает в себя дополнительные команды контроллера для осуществления опережения установки момента зажигания до установки момента зажигания MBT и удерживания установки момента зажигания на установке момента зажигания MBT наряду с увеличением потока воздуха двигателя в ответ на изменение нагрузки двигателя. Таким образом, система выдает крутящий момент посредством установки момента зажигания до тех пор, пока крутящий момент двигателя не достигает несущей способности по крутящему моменту двигателя при требуемом массовом расходе воздуха двигателя.

Система также включает в себя случаи, когда контроллер включает в себя дополнительные команды для осуществления запаздывания установки момента зажигания от установки момента зажигания MBT, в то время как двигатель выдает по существу постоянный тепловой поток. Система также включает в себя случаи, когда по существу постоянный тепловой поток выдается посредством ввода по существу постоянного потока воздуха в двигатель. Система дополнительно содержит дроссель, присоединенный к двигатель, и дополнительные команды двигателя для приведения в действие дросселя для обеспечения по существу постоянного потока воздуха в двигатель через дроссель.

Фиг. 2 иллюстрирует график, показывающий способ предшествующего уровня техники для запуска двигателя. Способ предшествующего уровня техники для запуска двигателя пытается увеличивать температуры отработавших газов наряду с удерживанием двигателя на требуемом числе оборотов холостого хода.

Первый график сверху по фиг. 2 представляет заданный командой массовый расход воздуха двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет заданный командой или требуемый массовый расход воздуха двигателя, и заданный командой массовый расход воздуха двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика.

Второй график сверху по фиг. 2 представляет запаздывание зажигания двигателя от установки момента минимального опережения зажигания для наилучшего крутящего момента двигателя (например, установки момента зажигания MBT) в зависимости от времени. Ось Y представляет установку момента зажигания двигателя от установки момента зажигания MBT, и величина запаздывания зажигания от установки момента зажигания MBT возрастает в направлении стрелки оси Y. Время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Установка момента зажигания MBT задается командой, когда величина запаздывания зажигания имеет значение ноль.

Третий график сверху по фиг. 2 представляет число оборотов двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет число оборотов двигателя, и число оборотов двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика.

В момент T₀ времени, двигатель остановлен. Хотя двигатель остановлен, контроллер указывает командой требуемые массовый расход воздуха двигателя и установку момента зажигания, которые основаны на требуемом числе оборотов двигателя, а также требуемом уровне нагрева каталитического нейтрализатора. Дроссель двигателя предварительно установлен в положение, так чтобы требуемый массовый расход воздуха двигателя обеспечивался, когда двигатель достигает числа оборотов холостого хода. Установка момента зажигания показана подвергнутой запаздыванию на небольшую величину от установки момента зажигания MBT. Зажигание выдается с установкой момента, показанной во время проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов. Дополнительно, массовый расход воздуха и установка момента зажигания двигателя между моментом T₀ и T₁ времени после увеличения числа оборотов двигателя, достаточны для нагрева устройства последующей обработки отработавших газов до уровня, где устройство последующей обработки отработавших газов преобразует отработавшие газы с требуемой эффективностью.

Между моментом T₀ и T₁ времени, двигатель подвергается проворачиванию коленчатого вала двигателя с помощью стартера и разгоняется до требуемого числа оборотов холостого хода двигателя, указанного горизонтальной меткой 202. Установка момента зажигания двигателя также подвергается дополнительному запаздыванию во время увеличения числа оборотов двигателя (например, время между проворачиванием коленчатого вала двигателя и требуемым числом оборотов холостого хода двигателя). Запаздывание зажигания двигателя удерживается на в большей степени запаздывающем уровне после достижения момента T₁ времени, и установка момента зажигания может медленно подвергаться опережению от подвергнутой запаздыванию установки момента по мере того, как температура системы выпуск отработавших газов возрастает. Заданный командой массовый расход воздуха двигателя показан удерживаемым неизменным во время проворачивания коленчатого вала двигателя, увеличения числа оборотов и после того, как достигнуто число оборотов холостого хода. Однако в некоторых примерах, массовый расход воздуха двигателя может задаваться командой на другие уровни или значения во время проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов по сравнению с тем, когда двигатель достигает числа оборотов холостого хода.

В момент T₂ времени, нагрузка прикладывается к двигателю, которая не прикладывалась к двигателю во время проворачивания коленчатого вала двигателя, увеличения числа оборотов и в течение начального периода холостого хода двигателя между моментом T₁ времени и моментом T₂ времени. В этом примере, дополнительная нагрузка двигателя обусловлена включением трансмиссии, присоединенной к двигателю, в привод из нейтрали или стояночного положения. Поскольку установка момента зажигания подвергается запаздыванию до большей степени, когда изменяется нагрузка двигателя, массовый расход воздуха двигателя увеличивается, чтобы выдавать дополнительный крутящий момент двигателя для приведения в действие двигателя на требуемом числе оборотов холостого хода. Этот увеличенный массовый расход воздуха, вынужденный дополнительной нагрузкой двигателя, увеличивает скорость нагрева отработавших газов, которая поднимает температуру каталитического нейтрализатора. Число оборотов холостого хода двигателя остается по существу постоянным, поскольку увеличенная нагрузка двигателя компенсируется дополнительным крутящим моментом, который является результатом повышения объема воздуха в цилиндре.

В момент T₃ времени, нагрузка двигателя увеличивается во второй раз в течение периода холостого хода двигателя. Увеличение нагрузки двигателя в момент T₃ времени является указывающим на подключение нагрузки кондиционера воздуха к двигателю. Установка момента зажигания остается подвергнутой запаздыванию, и массовый расход воздуха двигателя вновь увеличивается для дополнительного увеличения крутящего момента двигателя. Выход теплового потока двигателя также увеличивается по мере того, как увеличивается массовый расход воздуха двигателя. Увеличение массового расхода воздуха в цилиндре предоставляет двигателю возможность продолжать работу с требуемым числом оборотов холостого хода двигателя.

В момент T₄ времени, нагрузка двигателя увеличивается заключительный раз в течение периода холостого хода двигателя. Увеличение нагрузки двигателя в момент T₄ времени является указывающим на увеличение нагрузки двигателя в ответ на увеличение нагрузки генератора переменного тока. Подобно моментам T₂ и T₃ времени, заданный командой массовый расход воздуха двигателя увеличивается, так чтобы дополнительный крутящий момент выдавался двигателем для компенсации более высокой нагрузки двигателя, приложенной к двигателю посредством генератора переменного тока. Дополнительный заданный командой массовый расход воздуха двигателя предоставляет двигателю возможность оставаться по существу на прежнем числе оборотов холостого хода двигателя. Дополнительный заданный командой массовый расход воздуха двигателя также увеличивает тепловой поток двигателя, выдаваемый в устройства последующей обработки отработавших газов. Однако увеличенный выход теплового потока из двигателя также может увеличивать потребление топлива двигателем.

Со ссылкой на фиг. 3, показана моделированная последовательность запуска двигателя согласно способу по фиг. 4. Сигналы, проиллюстрированные на фиг. 3, могут выдаваться контроллером 12 по фиг. 1, выполняющим команды способа, проиллюстрированного на фиг. 4. Сигналы, показанные на фиг. 3, являются тем же типом сигналов, как показано на фиг. 2. Поэтому, описание сигналов на фиг. 3 ограничено новыми характеристиками, показанными ради краткости.

В момент T₀ времени, двигатель остановлен. Зажигание показано заданным командой на слегка подвергнутый запаздыванию уровень во время проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов. Команда зажигания подвергается опережению в более значительной степени в направлении установки момента зажигания MBT, чем в сравнении с моментом установки зажигания после того, как двигатель достигает требуемого числа оборотов холостого хода двигателя, указанного горизонтальной меткой 302. Двигатель подвергается проворачиванию коленчатого вала двигателя и увеличивает число оборотов между моментом T₀ времени и моментом T₁ времени.

В момент T₁ времени, двигатель достигает числа оборотов холостого хода двигателя, и установка момента зажигания двигателя подвергается запаздыванию. Массовый расход воздуха двигателя остается задаваемым командой на постоянный уровень, и по существу постоянный массовый расход воздуха двигателя вводится двигателем. Число оборотов двигателя остается на требуемом числе оборотов двигателя, когда зажигание подвергается запаздыванию. Массовый расход воздуха двигателя может регулироваться на постоянный уровень посредством регулирования положения дросселя и/или установки фаз кулачкового распределения для изменения установки фаз клапанного распределения. Однако положение дросселя, положение клапана EGR и установка фаз кулачкового распределения поддерживаются постоянными, когда массовый расход воздуха двигателя достигает запрошенного массового расхода воздуха двигателя.

Между моментом T₁ времени и моментом T₂ времени, заданная командой масса воздуха двигателя задана командой на по существу постоянном уровне, который предоставляет двигателю возможность выдавать по существу постоянную требуемую величину нагрева последующей обработки отработавших газов двигателя (например, требуемую тепловую отдачу двигателя в Ваттах), подвергается ли установка момента зажигания запаздыванию до уровня в момент T₁ времени или момент T₄ времени. В некоторых примерах, величина потока воздуха двигателя также является величиной потока воздуха двигателя, которая предоставляет двигателю возможность давать требуемый уровень вакуума во впускном коллекторе двигателя в течение периода холостого ода двигателя для данного барометрического давления. Например, двигатель может управляться командой массового расхода воздуха X грамм/секунду на высоте над уровнем моря 2000 метров, так чтобы двигатель выдавал предписанную величину нагрева устройства последующей обработки отработавших газов и предписанную величину вакуума в течение периодов холостого хода двигателя. С другой стороны, когда тот же самый двигатель управляется командой той же самой массы воздуха на высоте над уровнем моря 100 метров, двигатель выдает значительно больший вакуум, но по существу такую же величину нагрева устройства последующей обработки отработавших газов. Таким образом, массовый расход воздуха двигателя может регулироваться или задаваться командой на уровень, который обеспечивает требуемую величину нагрева системе выпуска отработавших газов и требуемый уровень вакуума во впускном коллекторе двигателя.

В момент T₂ времени, трансмиссия, присоединенная к двигателю, включается в привод из нейтрали или стояночного положения. Установка момента зажигания подвергается опережению для увеличения крутящего момента двигателя наряду с тем, что массовый расход воздуха двигателя поддерживается по существу постоянным. В одном из примеров, установка момента зажигания подвергается опережению на основании эмпирических данных, хранимых в памяти контроллера. В частности, когда трансмиссия включается в привод, таблица выдает величину значения зажигания, которая добавляется к базовой команде зажигания, для осуществления опережения установки момента зажигания в направлении установки момента зажигания MBT. Установка момента зажигания увеличивает энергию, выдаваемую на коленчатый вал и до меньшей степени снижает тепло, отведенное в отработавшие газы. Однако потеря тепла в отработавших газах, обусловленная опережением зажигания, минимальна по сравнению с теплом, являющимся результатом массового расхода воздуха двигателя. Таким образом, тепловой поток двигателя остается по существу постоянным по мере того, как установка момента зажигания подвергается опережению. Как результат, тепловая энергия отработавших газов, выдаваемая из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов, остается достаточно высокой, чтобы повышать температуру устройства последующей обработки отработавших газов с требуемой скоростью. Установка момента зажигания показана слегка колеблющейся в попытке поддерживать требуемое число оборотов холостого хода двигателя. Установка момента зажигания управляется с обратной связью и является реагирующей на число оборотов двигателя, а также изменение нагрузки двигателя. Число оборотов холостого хода двигателя остается по существу постоянным, как и массовый расход воздуха двигателя во время и после изменения нагрузки двигателя.

В момент T₃ времени, система кондиционирования воздуха, присоединенная к двигателю, включается для охлаждения салона транспортного средства, в котором расположен двигатель. Установка момента зажигания вновь подвергается опережению для увеличения крутящего момента двигателя наряду с тем, что массовый расход воздуха двигателя поддерживается по существу постоянным. В одном из примеров, установка момента зажигания подвергается опережению на основании эмпирических данных, хранимых в памяти контроллера. В частности, когда включается кондиционер воздуха, таблица выдает величину значения зажигания на основании изменения нагрузки кондиционера воздуха, которая добавляется к базовой команде зажигания, для осуществления опережения установки момента зажигания в направлении установки момента зажигания MBT. Установка момента зажигания показана слегка колеблющейся в попытке поддерживать требуемое число оборотов холостого хода двигателя. Установка момента зажигания управляется с обратной связью и является реагирующей на число оборотов двигателя, а также изменение нагрузки двигателя. Число оборотов холостого хода двигателя остается по существу постоянным, как и массовый расход воздуха двигателя во время и после изменения нагрузки двигателя.

В момент T₄ времени, генератор переменного тока, присоединенный к двигателю, включается для выдачи электрической мощности в электрическую нагрузку. Установка момента зажигания вновь подвергается опережению для увеличения крутящего момента двигателя наряду с тем, что массовый расход воздуха двигателя поддерживается по существу постоянным. В одном из примеров, установка момента зажигания подвергается опережению на основании эмпирических данных, хранимых в памяти контроллера. В частности, когда возрастает ток возбуждения генератора переменного тока, таблица выдает величину значения зажигания на основании изменения тока возбуждения генератора переменного тока, которая добавляется к базовой команде зажигания, для осуществления опережения установки момента зажигания в направлении установки момента зажигания MBT. Установка момента зажигания показана слегка колеблющейся в попытке поддерживать требуемое число оборотов холостого хода двигателя. Установка момента зажигания управляется с обратной связью и является реагирующей на число оборотов двигателя, а также изменение нагрузки двигателя. Число оборотов холостого хода двигателя остается по существу постоянным, как и массовый расход воздуха двигателя во время и после изменения нагрузки двигателя.

Таким образом, крутящий момент двигателя может регулироваться посредством изменения установки момента зажигания наряду с тем, что массовый расход воздуха двигателя удерживается по существу постоянным. Установка момента зажигания может подвергаться опережению, когда нагрузки добавляются на двигатель, и установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, когда нагрузки снимаются с двигателя. Кроме того, величина энергии отработавших газов, выдаваемая в устройство последующей обработки отработавших газов из двигателя, по существу постоянна.

Если бы был встречен крутящий момент двигателя, который слишком велик, чтобы обеспечиваться только посредством опережения зажигания, тогда и только тогда увеличивался бы массовый расход воздуха.

Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана блок-схема последовательности операций способа для запуска двигателя. Способ является выполнимым посредством команд в контроллере, таком как показанный на фиг. 1.

На 402, способ 400 определяет условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, барометрическое давление, положение дросселя, команды установки момента зажигания, температуру двигателя и температуру окружающей среды. Способ 400 переходит на 404 после того, как определены условия работы двигателя.

На 404, способ 400 оценивает, запрошен или нет запуск двигателя. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 406. Иначе, ответом является нет, и способ 400 осуществляет выход.

На 406, способ 400 регулирует массовый расход воздуха двигателя и установку момента зажигания двигателя для проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов. Массовый расход воздуха двигателя может регулироваться посредством установки положения дросселя во время проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов на основании барометрического давления. Установка момента зажигания двигателя может регулироваться согласно числу оборотов двигателя и оцененному массовому расходу воздуха двигателя во время проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов. Массовый расход воздуха двигателя и установка момента зажигания двигателя могут определяться опытным путем и сохраняться в памяти для извлечения во время запуска двигателя. Способ 400 переходит на 408 после того, как отрегулированы установка момента зажигания двигателя и массовый расход воздуха двигателя.

На 408, способ 400 оценивает, вышел или нет двигатель из проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов. В одном из примеров, делается вывод, что способ 400 должен выйти из проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов, когда число оборотов двигателя достигает требуемого числа оборотов холостого хода двигателя. Если способ 400 делает вывод, что двигатель вышел из проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов, ответом является да, и способ 400 переходит на 410. Иначе, ответом является нет, и способ 400 возвращается на 408 до тех пор, пока двигатель не выходит из проворачивания коленчатого вала двигателя и увеличения числа оборотов.

На 410, способ 400 определяет требуемое число оборотов двигателя. Требуемое число оборотов двигателя изначально установлено в требуемое число оборотов холостого хода двигателя (например, 700 оборотов в минуту). Требуемое число оборотов холостого хода двигателя и, таким образом, требуемое число оборотов двигателя может быть увеличено на основании условий работы двигателя. Например, 300 оборотов в минуту могут добавляться к требуемому числу оборотов холостого хода двигателя при более холодных условиях двигателя для укорачивания периода времени между событиями сгорания в течение более холодных условий, так чтобы двигатель работал ровнее и мог обеспечивать более высокий массовый расход воздуха. В одном из примеров, требуемое число оборотов двигателя хранится в таблицах или функциях, которые индексируются условиями работы двигателя. Требуемое число оборотов двигателя может регулироваться под условия работы двигателя, такие как температура двигателя и температура окружающей среды. Способ 400 переходит на 412 после того, как определено требуемое число оборотов двигателя.

На 412, способ 400 определяет требуемый массовый расход воздуха двигателя для требуемой интенсивности подачи энергии отработавших газов. В одном из примеров, требуемая интенсивность Q подачи энергии отработавших газов основана на массе устройства последующей обработки отработавших газов, являющегося нагреваемым, и требуемом времени для нагрева устройства последующей обработки отработавших газов до требуемой температуры. Например, может определяться опытным путем, что отнимает 6 кВт энергии для нагрева конкретного каталитического нейтрализатора 0,5 кг до требуемой температуры за 20 секунд, когда двигатель запускается при температуре 20°C. Массовый расход воздуха двигателя может определяться по интенсивности подачи тепла согласно следующему уравнению:

Тепловой поток=Q=((air_mass_flow_rate⋅(1-fuel_air_ratio)))⋅(0,152⋅(exhaust_tempK²+952)⋅(exhaust_tempK-294829))-(0,5⋅(FEAD_power+trans_input_power)),

где air_mass_flow_rate - массовый расход воздуха двигателя, fuel_air_ratio топливо-воздушное соотношение двигателя, exhaust_tempK - температура отработавших газов в градусах Кельвина, FEAD_power - мощность для вращения оборудования передней части двигателя (например, насосов рулевого управления с усилителем, вакуумных насосов, кондиционера воздуха, и т. д.), и trans_input_power - мощность, вводимая в трансмиссию. Температуры отработавших газов двигателя могут оцениваться или измеряться. Требования по мощности FEAD могут определяться опытным путем и сохраняться в памяти для извлечения по запросу. Подобным образом, требования по мощности двигателя для вращения двигателя с требуемым числом оборотов двигателя, когда трансмиссия находится в нейтрали и/или на приводе, также могут храниться в памяти и извлекаться по запросу. Таким образом, требуемый массовый расход воздуха двигателя может определяться по тепловому потоку, а тепловой поток может определяться из эмпирических данных, хранимых в таблицах и/или функциях, которые могут индексироваться с использованием условий работы двигателя. Например, определенные опытным путем таблицы теплового потока могут индексироваться на основании температуры двигателя и температуры окружающей среды 20°C. Таблицы теплового потока могут выдавать значение 6 кВт, из которого обосновываться массовый расход воздуха двигателя.

Величина требуемого теплового потока двигателя, а потому, массового расхода воздуха двигателя, может устанавливаться на уровень, где требуемое число оборотов холостого хода двигателя может достигаться с установкой момента зажигания, подвергнутой запаздыванию от установки момента зажигания MBT. Например, поток воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый тепловой поток, может быть большим, чем поток воздуха двигателя, необходимый для приведения в действие двигателя на требуемом числе оборотов холостого хода двигателя, когда установка момента зажигания находится около установки момента зажигания MBT. Кроме того, требуемый тепловой поток и массовый расход воздуха двигателя могут устанавливаться на уровни, где может обеспечиваться требуемый вакуум во впускном коллекторе. Другими словами, требуемый тепловой поток двигателя может выдаваться при массовых расходах воздуха двигателя, которые являются меньшими, чем массовые расходы воздуха двигателя, которые предоставляют двигателю возможность обеспечивать пороговый уровень вакуума для потребителей вакуума посредством низкого давления во впускном коллекторе.

В других примерах, массовый расход воздуха двигателя может устанавливаться в значение, которое остается постоянным после запуска двигателя, но которое меняется от запуска двигателя к запуску двигателя на основании условий работы двигателя. Например, требуемый или заданный командой массовый расход воздуха двигателя может увеличиваться при более низких температурах двигателя и увеличиваться для более высоких температур двигателя во время запуска, но как только требуемый или заданный командой массовый расход воздуха двигателя установлен на запуске, он может оставаться на установленном значении до тех пор, пока не удовлетворены заданные условия работы. Способ 400 переходит на 414 после того, как определены требуемые массовые расходы воздуха двигателя.

На 414, способ 400 определяет установку момента зажигания для требуемого числа оборотов двигателя при массовом расходе воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый тепловой поток двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов. Более конкретно, в одном из примеров, переменная base_torque описывает величину крутящего момента двигателя, который вращает двигатель на требуемом числе оборотов двигателя. Переменная рассчитывается или определяется опытным путем и сохраняется в памяти. Вторая переменная, MBT_torque, описывает величину крутящего момента двигателя, который может выдаваться двигателем, когда двигатель работает с установкой момента зажигания MBT, с требуемым числом оборотов двигателя и при массовом расходе воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый тепловой поток. Переменная рассчитывается или определяется опытным путем и сохраняется в памяти. Дополнительно, величина запаздывания зажигания, Spk_retard, является выходными данными функции или таблицы, которые выдают запаздывание зажигания на основании величины частичного снижения крутящего момента двигателя от крутящего момента двигателя при установке момента зажигания MBT.

Spk_retard определяется делением base_torque на MBT_torque, а затем, индексированием таблицы или функции, которая описывает запаздывание зажигания, на основании частичного снижения крутящего момента двигателя. Таблица выдает величину Spk_retard снижения зажигания, и требуемая установка момента зажигания может определяться вычитанием Spk_retard из установки момента зажигания MBT. Установка момента зажигания MBT определяется опытным путем и сохраняется в памяти на основании числа оборотов и нагрузки двигателя. Таким образом, установка момента зажигания двигателя определяется на основании требуемого массового расхода воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый уровень теплового потока в устройство последующей обработки отработавших газов и требуемое число оборотов двигателя. Способ 400 переходит на 416 после того, как определены требуемая установка момента зажигания и требуемый массовый расход воздуха двигателя.

На 416, способ 400 регулирует массовый расход воздуха двигателя на требуемый массовый расход воздуха двигателя и удерживает массовый расход воздуха двигателя по существу постоянным. Массовый расход воздуха двигателя может регулироваться посредством открывания или закрывания дросселя и/или регулирования установки фаз клапанного распределения. Например, положение дроссельной заслонки может регулироваться на основании падения давления на дросселе для обеспечения требуемого массового расхода воздуха двигателя. В других примерах, массовый расход воздуха двигателя может регулироваться посредством регулирования давления во впускном коллекторе на давление, которое обеспечивает требуемый массовый расход воздуха двигателя. Однако, как только требуемый массовый расход воздуха двигателя достигнут, дроссель и установка фаз кулачкового распределения удерживаются по существу постоянными. Установка момента зажигания также регулируется на установку момента зажигания, определенную на 414. В некоторых примерах, как упомянуто, требуемый или заданный командой объем воздуха двигателя может регулироваться во время запуска на основании условий работы двигателя. Как только требуемый или заданный командой объем воздуха двигателя установлен, он может удерживаться на постоянном значении до тех пор, пока не достигнуты заданные условия работы двигателя. Способ 400 переходит на 418 после того, как массовый расход воздуха двигателя отрегулирован на по существу постоянный уровень, и после того, как задана установка момента зажигания.

На 418, способ 400 оценивает, есть или нет изменение нагрузки двигателя. Изменение нагрузки двигателя может производиться посредством прикладывания внешней нагрузки к двигателю или посредством запроса увеличенного крутящего момента от водителя. Например, изменение нагрузки двигателя может возникать, когда трансмиссия включается в привод из нейтрали. В еще одном примере, изменение нагрузки двигателя может возникать, когда водитель запрашивает дополнительный крутящий момент двигателя посредством нажатия дросселя. Если способ 400 определяет, что присутствует изменение нагрузки двигателя, ответом является да, и способ 400 переходит на 420. Иначе, ответом является нет, и способ 400 возвращается на 418, где массовый расход воздуха двигателя удерживается по существу постоянным, а установка момента зажигания двигателя регулируется, чтобы поддерживать требуемое число оборотов двигателя.

На 422, способ 400 осуществляет опережение установки момента зажигания в направлении установки момента зажигания MBT, чтобы выдавать требуемый крутящий момент двигателя для увеличивающейся нагрузки двигателя. Величина регулирования зажигания может быть основана на оценке или расчете увеличения нагрузки двигателя. Например, опытным путем может определяться, что 4 Н⋅м дополнительного крутящего момента двигателя требуются для вращения трансмиссии, которая переведена из нейтрали на привод. Кроме того, величина установки момента зажигания может подвергаться опережению на основании таблиц и способа, описанного на 414. Например, если нагрузка двигателя изменяется, и крутящий момент двигателя сместился к крутящему моменту при установке момента зажигания MBT наряду с тем, что двигатель работает с требуемым тепловым потоком и массовым расходом воздуха двигателя, переменная Spk_retard запаздывания зажигания уменьшается, и установка момента зажигания подвергается опережению в направлении установки момента зажигания MBT. Существующая потребность крутящего момента двигателя (например, сумма крутящего момента трения двигателя, крутящего момента прокачки двигателя и внешней нагрузки, приложенной к двигателю) делится на MBT_torque, и таблица, описывающая запаздывание зажигания на основании частичного снижения крутящего момента двигателя, индексируется, так чтобы выдавалось уточненное значение Spk_retard. Таким образом, массовый расход воздуха двигателя и тепловой поток двигателя остаются по существу постоянными, а установка момента зажигания подвергается опережению, чтобы компенсировать увеличенную нагрузку двигателя.

Установка момента зажигания также регулируется в ответ на число оборотов двигателя. Если число оборотов двигателя является более высоким, чем требуется, установка момента зажигания подвергается запаздыванию. Если число оборотов двигателя является меньшим, чем требуется, установка момента зажигания подвергается опережению. Таким образом, установка момента зажигания регулируется с обратной связью по числу оборотов двигателя, чтобы поддерживать требуемое число оборотов двигателя (например, требуемое число оборотов холостого хода двигателя). Способ 400 переходит на 424 после того, как установка момента зажигания двигателя подвергается опережению в направлении установки момента зажигания MBT, где двигатель является вводящим требуемый массовый расход воздуха двигателя и работающим на требуемом числе оборотов двигателя.

Следует отметить, что установка момента зажигания MBT изменяется в зависимости от числа оборотов и нагрузки двигателя. Поэтому, всякий раз, когда установка момента зажигания MBT осуществляет опережение вследствие условий работы двигателя, установка момента зажигания подвергается опережению к установке момента зажигания MBT до того, как увеличен массовый расход воздуха двигателя.

На 424, способ 400 оценивает, находится или нет установка момента зажигания на установке момента зажигания MBT. Если установка момента зажигания двигателя находится на установке момента зажигания MBT, ответом является да, и способ 400 переходит на 426. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 434. Следует отметить, что в некоторых примерах, положение дросселя, установка кулачковых фаз распределения и положение клапана EGR не затрагиваются, в то время как установка момента зажигания подвергается запаздыванию от установки момента зажигания MBT, и массовый расход воздуха двигателя управляется командой на постоянное значение.

На 426, способ 400 удерживает установку момента зажигания на или около установки момента зажигания MBT, а массовый расход воздуха двигателя увеличивается, так что крутящий момент на выходном валу двигателя соответствует требуемому крутящему моменту двигателя, чтобы удовлетворять повышенной нагрузке двигателя. Массовый расход воздуха двигателя может увеличиваться посредством открывания дросселя, индексирования впускного кулачка или комбинацией регулирования дросселя и установки фаз кулачкового распределения. Следует отметить, что установка момента зажигания может слегка подвергаться запаздыванию от установки момента зажигания MBT, когда неминуема или присутствует детонация. Способ 400 переходит на 434 после того, как отрегулирован массовый расход воздуха двигателя.

На 428, способ 400 уменьшает массовый расход воздуха двигателя в направлении требуемого массового расхода воздуха двигателя. В одном из примеров, требуемый массовый расход воздуха двигателя является массовым расходом двигателя, который обеспечивает требуемый тепловой поток из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов. Таким образом, когда есть изменение нагрузки двигателя, и нагрузка двигателя уменьшается, массовый расход воздуха двигателя снижается до того, как установка момента зажигания подвергается запаздыванию, так чтобы могло сберегаться топливо.

Величина снижения массового расхода воздуха двигателя соответствует величине уменьшения крутящего момента двигателя, запрошенной водителем или возникающей с удалением нагрузки двигателя. Например, если трансмиссия отсоединена от привода в нейтраль, крутящий момент двигателя для вращения двигателя на требуемом числе оборотов двигателя может быть уменьшен. Уменьшение крутящего момента двигателя может быть приравнено снижению массового расхода воздуха двигателя и топлива для вращения двигателя. Патент 7063062 США предлагает один из способов для приравнивания массового расхода двигателя и количества топлива крутящему моменту двигателя и фактически полностью включен в состав посредством ссылки. Величина массового расхода воздуха двигателя может снижаться вплоть до массового расхода воздуха двигателя, который обеспечивает требуемый тепловой поток из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов. Способ 400 переходит на 430.

На 430, способ 400 оценивает, находится или нет массовый расход воздуха двигателя на или ниже, чем требуемый массовый расход воздуха двигателя, где обеспечивается требуемый тепловой поток. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 432. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 434.

На 432, способ 400 осуществляет запаздывание установки момента зажигания от установки момента зажигания MBT. Установка момента зажигания подвергается запаздыванию на основании оцененного снижения нагрузки, приложенной к двигателю. Установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию с использованием таблицы или функции, как описанные на 414, и которые выдают переменную Spk_retard. Более конкретно, если нагрузка двигателя изменяется, и крутящий момент уходит от крутящего момента двигателя на установке момента зажигания MBT наряду с тем, что двигатель работает на требуемых тепловом потоке и массовом расходе воздуха двигателя, переменная Spk_retard запаздывания зажигания увеличивается, и установка момента зажигания подвергается запаздыванию от установки момента зажигания MBT. Существующая потребность крутящего момента двигателя (например, сумма крутящего момента трения двигателя, крутящего момента прокачки двигателя и внешней нагрузки, приложенной к двигателю) делится на MBT_torque, и таблица, описывающая запаздывание зажигания на основании частичного снижения крутящего момента двигателя, индексируется, так чтобы выдавалось уточненное значение Spk_retard, а зажигание подвергалось запаздыванию от установки момента зажигания MBT. Способ 400 переходит на 434 после того, как подвергнута запаздыванию установка момента зажигания.

На 434, способ 400 оценивает, завершен или нет прогрев двигателя. Прогрев двигателя может оцениваться завершенным, когда двигатель достигает пороговой температуры, или когда устройство последующей обработки отработавших газов достигает пороговой температуры. Пороговая температура устройства последующей обработки отработавших газов может быть температурой, где эффективность устройства последующей обработки отработавших газов является большей, чем пороговая эффективность. Если прогрев двигателя оценивается завершенным, ответом является да, и способ 400 переходит на 436. Иначе, ответом является нет, и способ 400 возвращается на 418.

На 436, способ 400 регулирует массовый расход воздуха и зажигание на основании потребности крутящего момента двигателя и числа оборотов двигателя. Поскольку прогрев двигателя завершен, требуемая скорость теплового потока может не требоваться вновь после запуска двигателя, если температура двигателя не снижена до меньшей, чем пороговая температура, или если температура устройства последующей обработки отработавших газов не снижена до меньшей, чем пороговая температура. Способ 400 осуществляет выход после того, как массовый расход воздуха и зажигание двигателя отрегулированы на основании числа оборотов двигателя и потребности крутящего момента двигателя.

Таким образом, двигатель может приводиться в действие с по существу постоянными скоростью теплового потока отработавших газов и массовым расходом воздуха двигателя посредством регулирования установки момента зажигания двигателя, пока нагрузка или крутящий момент двигателя не достигает порогового уровня. После того, как достигнут пороговый уровень крутящего момента, расход воздуха двигателя может быть увеличен. Если нагрузка или крутящий момент двигателя уменьшается, масса воздуха двигателя может уменьшаться до тех пор, пока не достигнута требуемая масса воздуха двигателя, которая обеспечивает требуемый уровень теплового потока двигателя. Установка момента зажигания после этого может уменьшаться, чтобы дополнительно регулировать крутящий момент на требуемый крутящий момент двигатель и управлять числом оборотов холостого хода двигателя.

Далее, со ссылкой на фиг. 5, показана блок-схема последовательности операций способа для диагностирования запуска двигателя согласно способу по фиг. 4. Способ является выполнимым посредством команд в контроллере, таком как показанный на фиг. 1.

На 502, определяются условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, массовый расход воздуха двигателя, температуру двигателя, температуру устройства последующей обработки отработавших газов и температуру окружающего воздуха. Способ 500 переходит на 504 после того, как определены условия работы двигателя.

На 504, способ 500 оценивает, является или нет двигатель работающим в режиме нагрева двигателя и/или каталитического нейтрализатора. В одном из примеров, двигатель может находиться в режиме нагрева двигателя, когда температура двигателя является меньшей, чем пороговая температура, или когда температура устройства последующей обработки отработавших газов является меньшей, чем пороговая температура. Если способ 500 делает вывод, что двигатель находится в режиме нагрева, ответом является да, и способ 500 переходит на 506. Иначе, ответом является нет, и способ 500 переходит на выход.

На 506, способ 500 определяет тепловой поток двигателя. В одном из примеров, тепловой поток двигателя определяется, как описано на 412. В других примерах, тепловой поток двигателя может быть основан на нагрузке двигателя, числе оборотов двигателя, топливо-воздушном соотношении двигателя и установке момента зажигания двигателя. Например, могут индексироваться одна или более функций, которые содержат в себе определенные опытным путем температуры отработавших газов, которые могут индексироваться посредством числа оборотов двигателя, нагрузки двигателя, топливо-воздушного соотношения двигателя и момента установки зажигания двигателя. Способ 500 переходит на 508 после того, как определен тепловой поток двигателя.

На 508, способ 500 оценивает, является или нет тепловой поток двигателя большим, чем первое пороговое значение. Первое пороговое значение может быть скоростью теплового потока, которая увеличивает температуру устройства последующей обработки отработавших газов с требуемой скоростью. В других примерах, первая пороговая скорость теплового потока двигателя может быть основана на других критериях. Если способ 500 делает вывод, что скорость теплового потока двигателя не является большей, чем первое пороговое значение, ответом является нет, и способ 500 переходит на 522. Иначе, ответом является да, и способ 500 переходит на 510.

На 522, способ 500 указывает, что есть недостаток нагрева двигателя/ последующей обработки двигателя. Недостаток нагрева может указываться посредством лампы или сообщения на устройстве отображения, которое выдается водителю. Таким образом, если двигатель не является выдающим тепло на ожидаемой скорости, водитель уведомляется, и способ 500 осуществляет выход.

На 510, способ 500 оценивает, является или нет тепловой поток двигателя меньшим, чем вторая пороговая величина. Вторая пороговая величина может быть установлена на скорость теплового потока, которая способна к нагреву каталитического нейтрализатора со скоростью, которая предоставляет двигателю и транспортному средству удовлетворять стандартам выбросов плюс величине смещения теплового потока в объяснение изменчивости двигателя и непостоянства условий работы двигателя. Если способ 500 делает вывод, что скорость теплового потока двигателя является меньшей, чем вторая пороговая величина, ответом является да, и способ 500 осуществляет выход. Иначе, ответом является нет, и способ 500 переходит на 512.

Таким образом, 508 и 510 категоризируют скорость теплового потока двигателя для определения, находится ли тепловой поток двигателя в требуемом диапазоне. Если так, способ 500 осуществляет выход и не сообщается ни о каких проблемах. Однако если тепловой поток двигателя является меньшим, чем требуется, эффективность нагрева показывается. Если тепловой поток двигателя является большим, чем требуется, способ 500 переходит на 512, чтобы попытаться определить источник дополнительного теплового потока двигателя.

На 512, способ 500 оценивает, является или нет массовый расход воздуха двигателя большим, чем первое пороговое значение. Массовый расход воздуха двигателя может определяться посредством датчика массового расхода воздуха или с помощью закона идеального газа и датчика MAP. Если способ 500 делает вывод, что превышающий норму поток воздуха присутствует, ответом является да, и способ 500 переходит на 514. Иначе, способ 500 переходит на 516. Следует отметить, что превышающий норму поток воздуха двигателя, например, может возникать вследствие утечки в систем впуска воздуха двигателя.

На 514, способ 500 указывает условие дополнительного нагрева двигателя и/или последующей обработки отработавших газов сверх требуемой величины, и что избыточный воздух может присутствовать, так что тепловой поток двигателя является большим, чем может требоваться. Указание может выдаваться водителю посредством сообщения на дисплее или лампы.

На 516, способ 500 оценивает, подвергается или нет установка момента зажигания двигателя большему запаздыванию, чем ожидаемая величина. Однако поскольку запаздывание зажигания обладает гораздо меньшим влиянием на тепловой поток двигателя по сравнению с массовым расходом воздуха двигателя, установка момента зажигания, подвергнутая запаздыванию в большей степени, чем ожидалось, может быть указателем других источников, которые могут оказывать влияние на тепловой поток двигателя. В одном из примеров, установка момента зажигания двигателя во время режима нагрева двигателя/отработавших газов может подвергаться запаздыванию в большей степени, чем ожидается, если топливо, подаваемое в двигатель, имеет более высокую энергоемкость, чем ожидается или оценивается. Наоборот, если зажигание не подвергается запаздыванию в большей степени, чем ожидается, а тепловой поток двигателя является более высоким, чем ожидается, тип топлива может быть неверно оценен. Если способ 500 делает вывод, что зажигание подвергнуто запаздыванию в большей степени, чем ожидается, ответом является нет, и способ 500 переходит на 520. Иначе, ответом является да, и способ 500 переходит на 518.

На 520, способ 500 осведомляется в отношении значения параметра адаптивной регулирования топлива, чтобы определять, может ли дополнительный тепловой поток двигателя быть приписываемым типу топлива. Если тип топлива является иным, чем ожидается, требуемый массовый расход воздуха двигателя может регулироваться, чтобы компенсировать тип топлива во время последующих запусков двигателя. Например, массовый расход воздуха двигателя может снижаться, если определено, что тип топлива отклоняется от ожидаемого типа топлива. Более конкретно, если параметр регулирования топлива принимает значение единицы для ожидаемого топлива (например, бензина) и значение 0,9 для иного топлива (например, бензина, смешанного со спиртом). Массовый расход воздуха двигателя может увеличиваться во время последующего запуска двигателя вследствие более низкой теплотворности спирта, примешанного в топливе. Способ 500 переходит на выход после того, как проверен состав топлива.

На 518, способ 500 указывает, что дополнительный тепловой поток двигателя и нагрев устройства последующей обработки отработавших газов, а также дополнительное запаздывание зажигания являются предусмотренными на основании теплового потока двигателя, являющегося большим, чем может требоваться. Дополнительный тепловой поток из двигателя может увеличивать потребление топлива и может давать всего лишь небольшую величину снижения выбросов. Поэтому, может быть желательным уведомлять водителя, что двигатель нагревается со скоростью, которая может быть более высокой, чем требуется. Указание дополнительного теплового потока двигателя и нагрева устройства последующей обработки отработавших газов может выдаваться водителю посредством лампы или сообщения на устройстве отображения.

Таким образом, способы по фиг. 4 и 5 предусматривают способ запуска двигателя, содержащий: выдачу по существу постоянной массы воздуха в двигатель после увеличения числа оборотов двигателя до заданного условия; регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента, чтобы достижения требуемого числа оборотов холостого хода двигателя, в то время как двигатель вводит по существу постоянную массу воздуха; и осуществление опережения установки момента зажигания в направлении установки момента MBT в ответ на увеличение крутящего момента двигателя, в то время как двигатель вводит по существу постоянную массу воздуха; Таким образом, устройство последующей обработки отработавших газов может нагреваться по существу идентичным образом от запуска к запуску двигателя во время меняющихся условий работы двигателя.

Способ запуска двигателя также включает в себя случаи, когда заданным условием является состояние устройства последующей обработки отработавших газов, и где положение дросселя удерживается по существу постоянным, установка фаз кулачкового распределения удерживается по существу постоянной, которое удерживается постоянным для выдачи по существу постоянной массы воздуха, и где регулирование установки опережения зажигания, чтобы выдавать крутящий момент для достижения требуемого числа оборотов холостого двигателя, в то время как двигатель вводит по существу постоянную массу воздуха, заключается в том, что осуществляют запаздывание регулирования опережения зажигания от установки момента MBT. Способ запуска двигателя также включает в себя случаи, когда состоянием устройства последующей обработки отработавших газов является температура, где эффективность устройства последующей обработки отработавших газов является большей, чем пороговая эффективность.

В некоторых примерах, способ запуска двигателя включает в себя случаи, когда по существу постоянная масса газа основана на требуемом тепловом потоке двигателя, и где осуществление опережения момента зажигания в направлении установки момента MBT также является реагирующим на число оборотов холостого хода двигателя. Способ запуска двигателя также включает в себя случаи, когда по существу постоянная масса воздуха является массой воздуха, которая предусматривает пороговый уровень вакуума для приведения в действие одного или более потребителей вакуума. Запуск двигателя также включает в себя случаи, когда по существу постоянная масса воздуха является разной от первого запуска двигателя к второму запуску двигателя.

Способы по фиг. 4 и 5 также предусматривают способ запуска двигателя, содержащий: ввод воздуха в двигатель с по существу постоянным расходом после запуска двигателя; регулирование установки опережения зажигания для обеспечения требуемого числа оборотов двигателя; осуществление опережения зажигания до установки момента MBT в ответ на увеличение нагрузки двигателя, в то время как двигатель вводит воздух с по существу постоянным расходом; и увеличение потока воздуха для удовлетворения нагрузки двигателя после того, как установка момента зажигания по существу достигает установки момента MBT. Таким образом, мощность двигателя может увеличиваться в ответ на запрос крутящего момента после того, как установка момента зажигания достигает установки момента MBT.

Способ запуска двигателя также включает в себя случаи, когда воздух, вводимый в двигатель, удерживается по существу постоянным посредством регулирования положения дросселя. Способ запуска двигателя включает в себя случаи, когда установка момента зажигания MBT регулируется на основании числа оборотов и нагрузки двигателя. Способ запуска двигателя дополнительно содержит уменьшение потока воздуха двигателя в ответ на снижение нагрузки двигателя наряду с удерживанием установки момента зажигания по существу на установке момента зажигания MBT. Таким образом, массовый расход воздуха может снижаться до того, как установка момента зажигания подвергается запаздыванию, так чтобы коэффициент полезного действия двигателя удерживался высоким.

Способ запуска двигателя дополнительно содержит осуществление запаздывания установки момента зажигания от момента зажигания MBT, когда поток воздуха двигателя уменьшен до порогового потока воздуха двигателя. Способ запуска двигателя дополнительно содержит регулирование потока воздуха двигателя и установку момента зажигания в ответ на число оборотов двигателя и потребность крутящего момента двигателя после того, как двигатель достигает заданного условия. Способ запуска двигателя дополнительно содержит выдачу указания нагрева двигателя, большего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем. Способ запуска двигателя также дополнительно содержит выдачу указания нагрева двигателя, меньшего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем.

Специалистам в данной области техники следует понимать, что способы, описанные на фиг. 4 и 5, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

На этом описание завершено. Однако после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимуществ.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ запуска двигателя включает подачу по существу постоянной массы воздуха в двигатель после увеличения числа оборотов двигателя до заданного условия. Осуществляют регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента для достижения требуемого числа оборотов холостого хода двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха. Обеспечивают опережение установки момента зажигания в направлении к установке минимального угла опережения зажигания для достижения максимального крутящего момента (МВТ) в ответ на увеличение крутящего момента двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха. Раскрыты вариант способа запуска двигателя и система запуска двигателя. Технический результат заключается в ограничении необязательного потребления топлива и ограничении температуры отработавших газов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ запуска двигателя, включающий:

подачу по существу постоянной массы воздуха в двигатель после увеличения числа оборотов двигателя до заданного условия;

регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента для достижения требуемого числа оборотов холостого хода двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха; и

обеспечение опережения установки момента зажигания к установке минимального угла опережения зажигания для достижения максимального крутящего момента (МВТ) в ответ на увеличение крутящего момента двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха.

2. Способ по п. 1, в котором заданным условием является состояние отработавших газов после устройства очистки, при этом положение дросселя удерживается по существу постоянным, установка фаз кулачкового распределения удерживается по существу постоянной для подачи по существу постоянной массы воздуха, при этом регулирование установки опережения зажигания для выдачи крутящего момента для достижения требуемого числа оборотов холостого двигателя при введении двигателем по существу постоянной массы воздуха включает обеспечение запаздывания регулирования опережения зажигания от установки МВТ.

3. Способ по п. 2, в котором состоянием отработавших газов после устройства очистки является температура, при этом отдача отработавших газов после устройства очистки является большей, чем пороговая отдача.

4. Способ по п. 1, в котором по существу постоянная масса газа основана на требуемом тепловом потоке двигателя, при этом обеспечение опережения момента зажигания в направлении установки МВТ также является реагирующим на число оборотов холостого хода двигателя.

5. Способ по п. 4, в котором по существу постоянная масса воздуха является массой воздуха, которая предусматривает пороговый уровень вакуума для приведения в действие одного или более потребителей вакуума.

6. Способ по п. 1, в котором по существу постоянная масса воздуха является разной от первого запуска двигателя ко второму запуску двигателя.

7. Способ запуска двигателя, включающий:

введение воздуха в двигатель с по существу постоянным расходом после запуска двигателя;

регулирование установки опережения зажигания для обеспечения требуемого числа оборотов двигателя;

обеспечение опережения зажигания до установки МВТ в ответ на увеличение нагрузки двигателя при введении двигателем воздуха с по существу постоянным расходом; и

увеличение потока воздуха для удовлетворения нагрузки двигателя после того, как установка момента зажигания по существу достигает установки МВТ.

8. Способ по п. 7, в котором воздух, вводимый в двигатель, удерживается по существу постоянным посредством регулирования положения дросселя.

9. Способ по п. 7, в котором установка МВТ регулируется на основании числа оборотов и нагрузки двигателя.

10. Способ по п. 7, дополнительно включающий уменьшение потока воздуха двигателя в ответ на снижение нагрузки двигателя при удержании установки момента зажигания по существу на установке МВТ.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий обеспечение запаздывания установки момента зажигания от установки МВТ при уменьшении потока воздуха двигателя до порогового потока воздуха двигателя.

12. Способ по п. 7, дополнительно включающий регулирование потока воздуха двигателя и установки момента зажигания в ответ на число оборотов двигателя и потребность крутящего момента двигателя после достижения двигателем заданного условия.

13. Способ по п. 7, дополнительно включающий выдачу указания нагрева двигателя, большего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий выдачу указания нагрева двигателя, меньшего чем пороговое значение, в ответ на тепловой поток, выдаваемый двигателем.

15. Система запуска двигателя, присоединенного к трансмиссии, содержащая:

двигатель;

устройство последующей обработки отработавших газов, присоединенное к двигателю; и

контроллер, включающий в себя команды для обеспечения по существу постоянного теплового потока из двигателя в устройство последующей обработки отработавших газов в ответ на изменение нагрузки двигателя.

16. Система по п. 15, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для регулирования установки опережения зажигания в ответ на изменение нагрузки двигателя.

17. Система по п. 16, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для обеспечения опережения установки момента зажигания до установки МВТ и удерживания установки момента зажигания на установке МВТ при увеличении потока воздуха двигателя в ответ на изменение нагрузки двигателя.

18. Система по п. 15, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для обеспечения запаздывания установки момента зажигания от установки МВТ при выдаче двигателем по существу постоянного теплового потока.

19. Система по п. 15, в которой по существу постоянный тепловой поток выдается посредством ввода по существу постоянного потока воздуха в двигатель.

20. Система по п. 19, дополнительно содержащая дроссель, присоединенный к двигателю, и дополнительные команды контроллера для приведения в действие дросселя для обеспечения по существу постоянного потока воздуха в двигатель через дроссель.