СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК F02D41/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам автоматического удаления излишков топлива из цилиндров двигателя (de-choking).

Уровень техники

При некоторых условиях двигатели внутреннего сгорания с традиционной или управляемой компьютером системой запуска двигателя могут глохнуть или не запускаться. Например, после многократных попыток запуска двигателя он может быть перелит топливом. Перелитый двигатель может быть запущен вручную за счет того, что полностью выжимается педаль акселератора, чтобы перекрыть топливные форсунки во время проворачивания коленчатого вала двигателя. Однако если водитель транспортного средства не знает, как выполнить запуск перелитого двигателя вручную, тогда он не сможет запустить двигатель.

Для снижения перелива двигателя и/или повышения способности перелитого двигателя к запуску разработано множество различных подходов. Например, в заявке США 2007/0028881 (Nakata et al.) описано измерение продолжительности проворачивания коленчатого вала с помощью определения количества оборотов двигателя во время проворачивания коленчатого вала. При этом когда количество оборотов двигателя во время проворачивания коленчатого вала превышает предварительно заданное значение, подачу топлива в двигатель прекращают. Соответственно в этом случае в двигатель не поступает излишнее количество топлива, что снижает риск переполнения двигателя и повышает вероятность того, что при следующем проворачивании коленчатого вала двигателя запуск будет успешным.

Описанный подход имеет ряд недостатков. В частности, несмотря на прекращение подачи дополнительного топлива в двигатель, оно все же может туда попадать от первичного источника подачи топлива и после завершения заданного периода для проворачивания коленчатого вала. Кроме того, если двигатель перелит, водителю транспортного средства все-таки нужно знать способ запуска такого двигателя вручную.

Раскрытие изобретения

Для решения данных проблем предлагается способ автоматического удаление излишков топлива из двигателя (de-choking) и проворачивания коленчатого вала двигателя при его переливе. Автоматическое удаление излишков топлива из двигателя может быть выполнено путем прекращения подачи топлива одновременно с открыванием воздушной дроссельной заслонки, регулировки воздушно-топливного соотношения до значения, соответствующего удалению излишков топлива, и/или увеличения продолжительности проворачивания коленчатого вала для увеличения скорости продувки топлива из двигателя. Таким образом, способ удаления излишков топлива из двигателя и запуска двигателя может быть выполнен автоматически при переливе двигателя, тем самым, увеличивая способность двигателя к запуску даже в ситуациях, когда водитель транспортного средства не знает, как выполнить запуск перелитого двигателя вручную.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными вариантами, которые решают некоторые из проблем, описанных выше или в какой-либо другой части данного описания.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ эксплуатации двигателя, включающий:

автоматическое удаление излишков топлива из некарбюраторного двигателя, включающее в себя автоматическое перекрывание подачи топлива в двигатель одновременно с увеличением отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки, и проворачивание коленчатого вала двигателя в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе, при этом перелив топлива в двигателе обнаруживают на основе количества топлива, поданного в двигатель во время попыток запустить двигатель.

Согласно варианту выполнения изобретения этап обнаружения перелива топлива в двигателе дополнительно включает в себя обнаружение глушения двигателя.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения при автоматическом удалении излишков топлива из двигателя дополнительно регулируют воздушно-топливное соотношение до значения, которое соответствует удалению излишков топлива.

Согласно другому варианту выполнения изобретения при автоматическом удалении излишков топлива из двигателя дополнительно увеличивают продолжительность проворачивания коленчатого вала для увеличения продувки топлива из двигателя.

Согласно другому варианту выполнения изобретения перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе количества попыток запуска двигателя, превышающего пороговое значение количества попыток запуска двигателя.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе продолжительности проворачивания коленчатого вала, превышающей пороговое значение продолжительности проворачивания коленчатого вала.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе прошедшего времени с момента последней попытки запуска двигателя, которое меньше первого порогового значения.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе прошедшего времени работы двигателя, которое меньше второго порогового значения времени, причем прошедшее время работы двигателя указывает на время работы двигателя до момента выключения двигателя.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ эксплуатации двигателя (автоматического удаления излишков топлива из двигателя), включающий этапы, на которых:

перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

проворачивают коленчатый вал двигателя в течении увеличенной продолжительности проворачивания, и

регулируют воздушно-топливное соотношение до значения, соответствующего удалению излишков топлива, причем автоматическое удаление излишков топлива из двигателя выполняют в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе, которое включает в себя обнаружение глушения двигателя.

Согласно варианту выполнения изобретения глушение двигателя обнаруживают на основе внезапной остановки работы двигателя, когда трансмиссия не находится в режиме парковки или в нейтральном режиме.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения этап обнаружения перелива топлива в двигателе дополнительно включает в себя установление продолжительности проворачивания коленчатого вала, превышающей пороговое значение продолжительности проворачивания коленчатого вала, и/или количества попыток запуска двигателя, превышающего пороговое значение количества попыток запуска двигателя.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения этап обнаружения перелива топлива в двигателе включает в себя обнаружение, что прошедшее время с момента последней попытки запуска двигателя превышает первое пороговое значение и/или прошедшее время работы двигателя меньше второго порогового значения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ эксплуатации двигателя (автоматического удаления излишков топлива из двигателя), включающий этапы, на которых:

в ответ на перелив топлива в двигателе на основе того, что общее количество топлива, поданное во время старта, превышает пороговое значение:

- перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

- увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

- проворачивают коленчатый вал двигателя в течение первой увеличенной продолжительности проворачивания, и

- регулируют воздушно-топливное соотношение до значения обедненного воздушно-топливного соотношения, соответствующего удалению излишков топлива, а

в ответ на глушение двигателя на основе внезапной остановки работы двигателя, когда трансмиссия не находится в режиме парковки или в нейтральном режиме:

- перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

- увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

- проворачивают коленчатый вал двигателя в течение второй увеличенной продолжительности поворачивания, которая больше первой увеличенной продолжительности проворачивания, и

- регулируют воздушно-топливное соотношение,

- причем автоматическое удаление излишков топлива из двигателя выполняют в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе.

Согласно варианту выполнения изобретения двигатель является частью гибридной системы и является некарбюраторным двигателем.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлено схематичное изображение примера цилиндра в многоцилиндровом двигателе с устройством для снижения токсичности отработавших газов, соединенным с выхлопной системой двигателя.

На Фиг. 2 представлено схематичное изображение примера системы запуска транспортного средства.

На Фиг. 3 показана логическая схема примера способа автоматического удаления излишков топлива из двигателя.

На Фиг. 4 показана логическая схема примера способа обнаружения перелива двигателя.

На Фиг. 5 показана логическая схема примера способа удаления излишков топлива из двигателя.

На Фиг. 6 приведены графики, на которых показаны режимы работы двигателя и системы запуска.

Осуществление изобретения

Следующее описание относится к способам и системам для автоматического удаления излишков топлива из двигателя при его переливе топливом. Предложенные способы и системы могут быть использованы в двигателе, изображенном на Фиг. 1, используемом в гибридной или негибридной системе транспортного средства. Двигатель может содержать управляемую компьютером или традиционную систему запуска двигателя, как показано на Фиг. 2. На Фиг. 3-5 показаны примеры способов автоматического удаления излишков топлива из перелитого топливом двигателя, а также обнаружения переполнения двигателя. Различные варианты изменений режима работы двигателя и системы запуска транспортного средства во время удаления излишков топлива из перелитого двигателя изображены на Фиг. 6.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение одного из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10 внутреннего сгорания, который может входить в движительную систему автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, а также с помощью входных сигналов, направляемых водителем 132 транспортного средства с помощью устройства 130 ввода данных. В данном примере устройство 130 ввода данных представляет собой педаль газа и датчик 134 положения педали, который генерирует пропорциональный сигнал положения педали PP. Камера сгорания 30 (цилиндр) двигателя 10 может иметь стенки 32 с расположенным в них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно- поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с по меньшей мере одним ведущим колесом транспортного средства с помощью системы трансмиссии. Кроме того, для запуска двигателя 10 к коленчатому валу 40 может быть с помощью маховика подключен пусковой мотор (см. Фиг. 2).

В камеру 30 сгорания воздух поступает из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, а газообразные продукты сгорания выводятся через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 выборочно сообщаются с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах камеры 30 сгорания могут иметь по два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

Топливная форсунка 66 показана размещенной во впускном коллекторе 44 в такой конфигурации, которая обеспечивает так называемый впрыск топлива во впускные каналы выше по потоку от камеры сгорания 30. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально ширине импульса сигнала (FPW), полученного от контроллера 12 через электронный привод 68. Топливо подается к топливной форсунке 66 с помощью топливной системы (не показана), которая может включать в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В качестве альтернативы или дополнительно, камера 30 сгорания может использовать топливную форсунку, соединенную с ней непосредственно для выполнения впрыска прямо в эту камеру, что известно как прямой впрыск топлива. Хотя на Фиг. 1 показан двигатель с впрыском топлива, двигатель 10 может также представлять собой карбюраторный двигатель.

Впускной коллектор 44 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм дросселя 62. Такую конфигурацию принято называть электронным управлением положением дроссельной заслонки (ETC). Таким образом, дроссель 62 может использоваться для варьирования потока впускного воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 контроллер может получать с помощью сигнала TP о положении дроссельной заслонки. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 расхода воздуха (MAF) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (MAP) для передачи соответствующих сигналов MAF и MAP контроллеру 12.

Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру сгорания 30 через свечу 92 зажигания в соответствии с сигналом опережения зажигания SA от контроллера 12 в выбранных рабочих режимах. Несмотря на то, что показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления изобретения камера сгорания 30 или одна или более камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия с искрой зажигания или без искры.

Датчик 126 выхлопных газов показан подключенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 для снижения токсичности отработавших газов. Датчиком 126 может быть любой подходящий датчик, пригодный для получения информации о топливно-воздушном коэффициенте выхлопных газов, например, линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода выхлопных газов), бистабильный датчик кислорода или EGO, датчик HEGO (подогреваемый EGO), датчик NOx, НС или СО. Устройство 70 для снижения токсичности отработавших газов показано установленным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. В одном примере, устройство 70 для снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный нейтрализатор (TWC), ловушку NOx, и различные другие устройства обработки выхлопных газов или их комбинации. В некоторых примерах во время работы двигателя 10 устройство 70 для снижения токсичности отработавших газов может быть периодически перезагружено при работе по крайней мере одного цилиндра двигателя с определенным воздушно-топливным соотношением. Другие датчики 72, например, датчик AM и/или температурный датчик, могут быть расположены выше по потоку от устройства 70 для снижения токсичности отработавших газов, чтобы обеспечить контроль AM и температуры выхлопных газов, поступающих в устройство 70. Положения датчиков, показанные на Фиг. 1, являются исключительно примерами различных возможных конфигураций. Например, система снижения токсичности отработавших газов может предусматривать настройку частичного объема с помощью каталитических нейтрализаторов с непосредственным соединением.

Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорный блок 102 (CPU), порты ввода/вывода 104 (I/O), электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный как постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативное запоминающее устройство 108 (RAM), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (КАМ) и шину данных. В дополнение к сигналам, рассмотренным ранее, контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, подключенных к двигателю 10, включая: измерение массового расхода воздуха, поступающего в двигатель (MAF) от датчика 120, температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 112, подключенного к рукаву охлаждения 114; профильный выходной сигнал зажигания (PIP) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), подключенного к коленчатому валу 40; измерение положения дроссельной заслонки (TP) от датчика положения дросселя; AM и/или температуру выхлопных газов на входе в каталитический нейтрализатор от датчика 72; количество воздуха в выхлопных газах от датчика 76; и сигнал об абсолютном давлении во впускном коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 122. Сигнал о скорости двигателя (RPM) может генерироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 122 используется для обеспечения индикации вакуума, или давления во впускном коллекторе. Необходимо отметить, что могут быть использованы различные комбинации вышеуказанных датчиков, например, датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. В стехиометрическом режиме датчик MAP может выдавать показания о крутящем моменте двигателя. Этот датчик вместе с детектированной частотой вращения двигателя может предоставить расчет заряда (включая воздушный заряд), всасываемого в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используется как датчик частоты вращения двигателя, может производить заданное количество равномерно распределенных импульсов при каждом обороте коленчатого вала 40. Кроме того, контроллер 12 может сообщаться с устройством 136 отображения на приборной панели, например, для предупреждения водителя о неисправностях в двигателе или системе доочистки выхлопных газов.

Запоминающее устройство 106 ROM носителя данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, исполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов.

На Фиг. 2 представлена схема примера системы 200 запуска, включающей в себя двигатель 10, контроллер 12 и систему 88 зажигания. Контроллер 12 может отправлять и принимать сигналы от двигателя 10 и трансмиссии 250, также он может принимать сигналы от переключателя 220 зажигания и выдавать сигналы для системы 88 зажигания и стартера 230. Для запуска двигателя переключатель 220 зажигания может представлять собой систему зажигания с помощью ключа или кнопки. Переключатель зажигания может быть установлен в различные положения, например, выключенное положение, включенное положение и положение запуска, с помощью ручного поворота ключа в выключенное положение, включенное положение и положение запуска. В качестве еще одного примера переключатель зажигания в виде кнопки может при нажатии на кнопку переключаться между выключенным положением, включенным положением и положением запуска.

При перемещении переключателя 220 зажигания в положение запуска, источник питания, например аккумулятор, может быть соединен со стартером 230 для запуска двигателя 10, при этом на контроллер 12 может быть отправлен сигнал, контроллер 12 может выдать сигнал для привода стартера 230 в действие и проворачивание коленчатого вала двигателя 10. Стартер 230 может проворачивать коленчатый вал двигатель 10 за счет сцепления с соединительным элементом 240. Соединительный элемент 240 может представлять собой эластичную муфту, маховик сцепления или иное соединительное устройство, которое может обеспечить механическое соединение между стартером 230 и двигателем 10. Соединительный элемент 240 может также механически трансмиссию 250 с двигателем 10.

Во время запуска двигателя 10, когда переключатель зажигания находится в положении запуска, стартер может соединиться с соединительным элементом 240 для проворачивания коленчатого вала двигателя 10. Во время запуска двигателя контроллер 12 также может управлять системой 88 зажигания таким образом, чтобы выполнить искровое зажигание в двигателе 10 с помощью свечей зажигания. Также контроллер 12 может регулировать моменты зажигания системы 88 зажигания для соответствия проворачиванию коленчатого вала двигателя. Кроме того, во время запуска двигателя контроллер 12 может посылать и принимать такую информацию, как продолжительность проворачивания коленчатого вала, скорость вращения стартера, количество попыток запуска двигателя (например, количество переключений зажигания) от переключателя 220 зажигания, системы 88 зажигания и стартера 230. Также контроллер 12 может сохранять такие данные о запуске двигателя, как количество попыток запуска двигателя, продолжительность и время, прошедшее с момента последней попытки запуска, продолжительность работы двигателя с момента последней попытки запуска.

После запуска двигателя 10 и/или по окончании проворачивания коленчатого вала переключатель зажигания может быть установлен во включенное положение, а стартер может отсоединиться от соединительного элемента 240. Например, после запуска двигателя 10, когда переключатель зажигания установлен во включенное положение, двигатель 10 может оставаться соединенным с трансмиссией 250 с помощью соединительного элемента 240 для привода колес транспортного средства. При включенном двигателе контроллер 12 может обмениваться данными с трансмиссией 250 и двигателем 10 для регулирования скорости транспортного средства и выходной мощностью, передаваемой колесам транспортного средства с помощью трансмиссии 250.

Кроме того, контроллер 12 может сохранять такие данные о заглохшем двигателе, как продолжительность и время, прошедшее с момента последнего заглохания, а также может устанавливать флаг заглохания двигателя при заглохании двигателя. Кроме того, может быть обеспечена индикация для оператора, например, с помощью устройства 136 отображения на приборной панели, если двигатель заглох и/или если установлен флаг заглохания двигателя. Например, контроллер может обнаружить заглохание двигателя, когда состояние двигателя меняется с включенного на выключенное, а переключатель зажигания находится во включенном положении. При ручном возврате переключателя зажигания в выключенное положение состояние двигателя может быть изменено на выключенное. Например, чтобы обеспечить управляемость и возможность использования транспортного средства, контроллер 12 может заблокировать ручное изменение положение переключателя зажигания в выключенное положение, когда коробка передач не находится в положении парковки или на нейтральной передаче. Таким образом, в качестве еще одного примера, заглохание двигателя может быть обнаружено в том случае, когда состояние двигателя меняется с включенного на выключенное, когда коробка передач не находится в положении парковки или на нейтральной передаче. Заглохание двигателя может включать в себя резкое прекращение работы двигателя по разным причинам, включая неподходящее воздушно-топливное соотношение, неисправность системы электрического зажигания, механические неисправности, а также значительные изменения нагрузки двигателя (например, при резком выключении сцепления в ручной коробке передач). Заглохание двигателя из-за резкого прекращения работы двигателя может привести к тому, что в цилиндрах двигателя может остаться лишнее несгоревшее топливо, что приведет к переливу двигателя.

На Фиг. 3 изображен способ 300 автоматического удаления излишков топлива из переполненного двигателя. Таким образом, способ 300 может помочь увеличить способность двигателя к запуску после перелива топлива в двигателе в ситуациях, когда оператор не знает, как вручную осуществить удаление излишков топлива для запуска залитого двигателя. Способ 300 начинается на этапе 310, на котором оценивают и/или измеряют значения показателей работы двигателя и системы запуска, например, состояние двигателя, крутящий момент двигателя, скорость вращения двигателя и время работы двигателя. Также могут быть оценены и/или измерены значения показателей работы системы запуска, включающие в себя флаг заглохания двигателя, время, прошедшее с последней попытки запуска двигателя, количество попыток запуска двигателя и продолжительность проворачивания коленчатого вала. На этапе 320 способа 300 происходит определение состояния двигателя. Если двигатель включен, способ 300 переходит к этапу 330, на котором выполняется увеличение времени работы двигателя t_engine-on. Время работы двигателя, t_engine-on, может обеспечить индикацию времени работы двигателя до тех пор, пока состояние двигателя не сменится на выключенное. После этапа 330 способ 300 завершается.

Если на этапе 320 двигатель будет выключен, то способ 300 перейдет к этапу 340, на котором определяется, произошло ли заглохание двигателя. Например, если состояние двигателя меняется с включенного на выключенное, когда переключатель зажигания находится во включенном положении, на этапе 350 может быть обнаружено заглохание двигателя и установлен флаг заглохания двигателя. В противном случае, если заглохание двигателя не обнаружено, на этапе 356 флаг заглохания двигателя не будет установлен. После этапов 350 и 356 способа 300 происходит переход к этапу 360, на котором определяется, выполнена ли попытка запуска двигателя. Например, попытка запуска двигателя может быть обнаружена, если переключатель зажигания переключается из выключенного положения в положение запуска. Если на этапе 360 не выполняется попытка запуска двигателя, способ 300 завершается.

Затем на этапе 366 может быть определено количество или масса топлива, поданного в двигатель во время попытки запуска двигателя, например, с помощью интегрирования значений ширины импульса впрыска топлива с учетом поправок на температуру и высоту над уровнем моря. Общее количество топлива, поданного во время следующих попыток запуска двигателя после последнего успешного запуска двигателя, может быть вычислено путем увеличения общего количества или массы топлива, fuel_tot, на интегральное значение количества топлива во время самой последней попытки запуска двигателя. Кроме того, на этапе 370 может быть увеличено значение счетчика попыток запуска двигателя, после чего на этапе 380 будут установлены текущее и предыдущее значения времени выполнения попыток запуска двигателя, t_start1 и t_start2 соответственно. Например, при выполнении попытки запуска двигателя, t_start2 устанавливается равным t_start1 и после чего t_start1 устанавливается равным времени выполнения самой последней попытки запуска. После этапа 380 способ 300 переходит к этапу 390, на котором определяется, произошло ли переполнение двигателя.

На Фиг. 4 показана логическая схема способа 400 обнаружения переполнения (перелив топлива) двигателя. Перелив топлива в двигателе может быть обнаружен по продолжительности проворачивания коленчатого вала, количеству последовательных попыток запуска, времени, прошедшему после последней попытки запуска, времени работы двигателя до попытки запуска и флагу заглохания двигателя. Способ 400 начинается на этапе 410, на котором происходит определение того, превышает ли продолжительность проворачивания коленчатого вала, t_crank, пороговое значение - t_crank,TH. Продолжительность проворачивания коленчатого вала может быть определена путем непосредственного измерения (например, времени, когда переключатель зажигания установлен в положение запуска, а стартер соединен с соединительным элементом 240), путем измерения частоты вращения стартера или двигателя во время проворачивания коленчатого вала или с помощью сочетания этих способов. Если t_crank больше t_crank,TH, т.е. продолжительность проворачивания коленчатого вала превышает среднее значение, необходимое для запуска двигателя, то на этапе 460 может быть обнаружен перелив топлива в двигателе. Например, когда длительность проворачивание коленчатого вала превышает t_crank,TH, в цилиндры двигателя может быть впрыснуто излишнее количество топлива, в результате чего двигатель может быть залит.

Если t_crank не превышает t_crank,TH, то способ 400 переходит к этапу 420, на котором определяется, превышает ли количество попыток запуска двигателя пороговое значение. Количество попыток запуска двигателя может быть сохранено в счетчике попыток запуска двигателя, при этом оно может соответствовать количеству последовательных попыток запуска двигателя до достижения успешного запуска. Если количество попыток запуска двигателя превышает пороговое значение, то на этапе 460 может быть установлен перелив топлива в двигателе. Например, когда количество попыток запуска двигателя превышает пороговое значение, в цилиндры двигателя может быть впрыснуто излишнее количество топлива, в результате чего двигатель может быть залит.

Если количество попыток запуска двигателя не превышает пороговое значение, способ 400 переходит к этапу 426, где может быть определено, превышает ли общее количество или масса топлива, поданного в двигатель во время попыток запуска двигателя, предварительно установленное значение. Общее количество или масса топлива, fuel_tot, может быть определено, например, с помощью интегрирования значений ширины импульса впрыска топлива с учетом поправок на температуру и высоту над уровнем моря, а также сравнения поданного количества топлива с предварительно установленным значением. Например, если общее количество топлива fuel_tot, поданное во время попыток запуска, превышает пороговое значение t_crank,TH, то может быть установлен перелив топлива в двигателе.

Если fuel_tot не превышает t_crank,TH, способ 400 переходит к этапу 430, где происходит определение того, меньше ли время, прошедшее после последней попытки запуска, чем первое пороговое значение t_TH1. Прошедшее время может быть определено с помощью измерения разности между текущим и предыдущим значениями времени выполнения попыток запуска двигателя, t_start1 и t_start2 соответственно. Например, если разность между t_start1 и t_start2 меньше t_TH1, то в цилиндры двигателя может быть впрыснуто излишнее количество топлива, в результате чего на этапе 460 может быть обнаружен перелив топлива в двигателе. Если разность между значениями t_start1 и t_start2 превышает t_TH1, то во избежание перелива топлива в двигателе перед достижением времени t_start1 может понадобиться испарение достаточного количества несгоревшего топлива, оставшегося после предыдущей попытки запуска двигателя со значением времени t_start2.

Если разность между t_start1 и t_start2 превышает t_TH1, то способ 400 переходит к этапу 440, на котором определяется, меньше ли время работы двигателя, t_engine-on до последнего запуска двигателя, чем второе пороговое значение t_TH2. Например, если t_engine-on меньше t_TH2, то может быть выполнен чрезмерный впрыск несгоревшего топлива в цилиндры двигателя, в результате чего на этапе 460 может быть обнаружен перелив топлива в двигателе. Если t_engine-on превышает t_TH2, то оставшееся несгоревшее топливо в двигателе может быть сожжено, после чего способ 400 переходит к этапу 450.

На этапе 450 способа 400 происходит определение того, установлен ли флаг заглохания двигателя. Если флаг заглохания двигателя установлен, это означает, что двигатель заглох. Заглохание двигателя может представлять собой резкое прекращение работы двигателя по разным причинам, включая неподходящее воздушно-топливное соотношение, неисправность системы электрического зажигания, механические неисправности, а также значительные изменения нагрузки двигателя (например, при резком выключении сцепления в ручной коробке передач). Заглохание двигателя из-за резкого прекращения работы двигателя может привести к тому, что в цилиндрах двигателя может остаться лишнее несгоревшее топливо, что приведет к переливу топлива в двигателе. Соответственно, если на этапе 450 флаг заглохания двигателя установлен, на этапе 460 способа 400 обеспечивается индикация перелива топлива в двигателе.

Если флаг заглохания двигателя не установлен, способ 400 возвращается к способу 300 на этап 390. Если на этапе 390 перелива топлива в двигателе не было обнаружено, способ 300 завершается. В противном случае, если перелив топлива в двигателе был обнаружен, способ 300 переходит к этапу 396, на котором происходит автоматическое удаление излишков топлива в ответ на перелив топлива в двигателе.

На Фиг. 5 показан способ 500 автоматического удаления излишков топлива из двигателя. Способ 500 начинается на этапе 510, на котором перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя. В качестве примера топливные форсунки 66, соединенные с впуском цилиндра двигателя или напрямую с цилиндрами двигателя, могут быть автоматически перекрыты или закрыты с помощью контроллера 12. Перекрытие топливных форсунок двигателя блокирует впрыск дополнительного топлива в цилиндры двигателя во время удаления излишков топлива из двигателя и может снизить степень перелива топлива в двигателе.

Затем способ 500 переходит к этапу 520, на котором открывают воздушную дроссельную заслонку двигателя. В качестве примера дроссельная заслонка 64 может быть открыта полностью или частично, что позволит впускному потоку воздуха проходить в двигатель и упростит удаление излишков топлива из двигателя, После увеличения отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки способ 500 переходит к этапу 530, на котором коленчатый вал двигатель проворачивается и увеличивается продолжительность проворачивания коленчатого вала. Увеличение продолжительности проворачивания коленчатого вала может упростить удаление излишков топлива из двигателя за счет увеличения времени воспламенения, испарения и сжигания остатков топлива в цилиндрах двигателя. На этапе 530 способа 500 с помощью системы 88 зажигания во время проворачивания коленчатого вала также может быть подана искра зажигания в течение увеличенного времени.

После этапа 530 способ 500 переходит на этап 540, где в ходе автоматического удаления излишков топлива регулируют воздушно-топливное соотношение для начала удаления излишков топлива. В качестве примера воздушно-топливная смесь может быть обеднена по сравнению с работой без удаления излишков топлива из двигателя, поскольку к этому моменту двигатель может быть уже залит топливом. Регулировка воздушно-топливного соотношения до воздушно-топливного соотношения, соответствующего началу удаления излишков топлива из двигателя (например, бедная воздушно-топливная смесь) может облегчить автоматическое удаление излишков топлива из двигателя, поскольку содержание топлива в цилиндрах двигателя может быть снижено, делая топливную смесь для сгорания менее обогащенной (например, обедненной). Регулировка воздушно-топливного соотношения может быть выполнена путем одного или нескольких способов: регулировка положения впускной воздушной дроссельной заслонки, регулировка впрыска топлива, регулировка перекрытия впускных и выпускных клапанов цилиндра и т.д.

Затем на этапе 546 способа 500 определяют, успешно ли прошла попытка запуска двигателя. Например, если запуск двигателя начинается до окончания проворачивания коленчатого вала с увеличенной продолжительностью, то может быть установлено, что попытка запуска двигателя оказалась успешной. Если попытка запуска двигателя не удалась, то способ 500 возвращается к способу 300 на этап 396, после которого способ 300 завершается.

Если попытка запуска двигателя оказалась успешной, способ 500 переходит к этапам 550, 560, 57Q, 576 и 580, на которых происходит сброс t_engine от снятие флага заглохания двигателя, сброс значения счетчика попыток запуска двигателя, сброс значения fuel_tot, а также сброс значений t_start1 и t_start2 соответственно. После этапа 580 способ 500 возвращается к способу 300 на этап 396, после которого способ 300 завершается.

Таким образом, способ может предусматривать автоматическое удаление излишков топлива из двигателя и проворачивание коленчатого вала залитого двигателя, включая автоматическое перекрытие подачи топлива в двигатель одновременно с увеличением отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки. Кроме того, удаление излишков топлива из двигателя может включать в себя регулировку воздушно-топливного соотношения до такого значения, которое соответствует удалению излишков топлива из двигателя, и увеличение продолжительности проворачивания коленчатого вала для увеличения продувки топлива из двигателя. Перелив топлива в двигателе может быть обнаружено на основании того, что количество попыток запуска двигателя превышает пороговое значение, продолжительность проворачивания коленчатого вала превышает пороговое значение, время, прошедшее с последней попытки запуска двигателя, меньше первого порогового значения, а время, прошедшее с завершения работы двигателя, меньше второго порогового значения, и/или на основании количества топлива, поданного в двигатель во время попыток запуска двигателя.

В другом примере способ автоматического удаления излишков топлива из двигателя может предусматривать перекрытие подачи топлива в топливные форсунки двигателя, увеличение отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки, проворачивание коленчатого вала двигателя и регулировку воздушно-топливного соотношения до значения, соответствующего удалению излишков топлива из двигателя. Проворачивание коленчатого вала двигателя может включать в себя проворачивание коленчатого вала двигателя в течение увеличенного времени, при этом автоматическое удаление излишков топлива из двигателя может быть выполнено при обнаружении перелив топлива в двигателе. Обнаружение перелива топлива в двигателе может включать в себя обнаружение того, что продолжительность проворачивания коленчатого вала превышает пороговое значение и/или количество попыток запуска двигателя превышает пороговое значение. Кроме того, обнаружение перелива топлива в двигателе может включать в себя обнаружение того, что время, прошедшее с последней попытки запуска двигателя, превышает первое пороговое значение, и/или время, прошедшее с момента завершения работы двигателя, превышает второе пороговое значение. Кроме того, обнаружение перелива топлива в двигателе может включать в себя обнаружение заглохания двигателя и/или обнаружение того, что количество топлива, поданное в двигатель во время попытки запуска двигателя, превышает пороговое значение.

На Фиг. 6 показан пример графиков, на которых изображены изменения состояния 610 двигателя, состояния 620 перелива топлива в двигателе, наличия флага 630 заглохания двигателя, количества 640 попыток запуска двигателя, времени 650 работы двигателя (например, t_engine-on), количества 660 впрыскиваемого топлива, длительности 670 проворачивания коленчатого вала (например, t_crank), положения 680 впускной воздушной дроссельной заслонки и воздушно-топливного соотношения 690. Также на графиках показано пороговое значение количества 646 попыток запуска двигателя, пороговое значение времени 656 работы двигателя (t_{еngine-on,TH}) пороговое значение длительности 676 проворачивания коленчатого вала (t_crank,TH) и стехиометрическое воздушно-топливное соотношение 696. Перед моментом времени t1 состояние 610 двигателя соответствует включенному состоянию, значение t_engine-on равномерно увеличивается, а количество 660 впрыскиваемого топлива, положение 680 дроссельной заслонки и воздушно-топливное соотношение 690 регулируются таким образом, чтобы обеспечить работу двигателя.

В момент времени t1 двигатель может быть переключен в выключенное состояние, например, после парковки транспортного средства или остановки гибридного транспортного средства на перекрестке. После момента времени t1 происходит увеличение количества неуспешных попыток запуска двигателя, изображенное в виде растущего количества 640 попыток запуска двигателя и сохраняющегося выключенного состояния двигателя. Каждая попытка запуска двигателя имеет продолжительность 670 проворачивания коленчатого вала, эквивалентную первому значению продолжительности 642 и не превышающее пороговое значение продолжительности 676. Во время каждой попытки запуска двигателя периодически подается некоторое количество 660 впрыскиваемого топлива, а впускная воздушная дроссельная заслонка переходит в открытое состояние 680, что позволяет топливу и воздуху попадать в цилиндры двигателя. Воздушно-топливное соотношение 690 поддерживается на повышенном уровне (обогащенная воздушно- топливная смесь), чтобы смягчить высокие температуры двигателя и выбросы NOx во время работы двигателя. Между моментом времени t1 и моментом времени t2 значение t_engine-on остается постоянным, поскольку двигатель находится в выключенном состоянии.

В момент времени t2 количество 640 попыток запуска двигателя превышает пороговое значение 646, указывая на перелив топлива в двигателе, как показано с помощью графика 620. В качестве альтернативы перелива топлива в двигателе может быть определено по суммарному количеству или массе топлива, поданного во время попыток запуска двигателя, например, с помощью интегрирования значений ширины импульса впрыска топлива с учетом поправок на температуру и высоту над уровнем моря, и сравнения количества поданного топлива с предварительно установленным значением. Например, если общее количество или масса топлива, поданного во время попыток запуска, превышает пороговое значение, то может быть обнаружено перелив топлива в двигателе. В ответ на обнаружение перелива двигателя водителю может быть подан сигнал, например, с помощью устройства 136 отображения на приборной панели. Если в момент времени t2 происходит перелив топлива в двигателе, то в момент времени t3 начинается удаление излишков топлива из двигателя, которое может включать в себя перекрытие подачи некоторого количества впрыскиваемого топлива в двигатель (660), изменение положения впускной воздушной дроссельной заслонки на открытое (680), увеличение t_crank 670 и регулировку воздушно-топливного соотношения для получения значения, соответствующего удалению топлива. В качестве примера воздушно-топливное соотношение, соответствующее удалению топлива, может соответствовать обедненной воздушно-топливной смеси, позволяющее удалять топливо из залитого двигателя. Кроме того, открывание впускной воздушной дроссельной заслонки (например, до полностью или почти полностью открытого положения), как показано с помощью графика 680, по сравнению с работой двигателя без удаления излишков топлива из двигателя может упростить удаление топлива из залитого двигателя. Увеличенная продолжительность проворачивания коленчатого вала в момент времени t3, как показано с помощью графика 670, может быть второй продолжительностью проворачивания коленчатого вала, меньшей, чем пороговое значение 676. В еще одном примере увеличенная продолжительность проворачивания коленчатого вала во время удаления излишков топлива из двигателя может также быть больше чем пороговое значение 676.

В момент времени t4 в результате удаления излишков топлива двигатель может успешно запуститься. После запуска двигателя состояние двигателя, как показано с помощью графика 610, меняется на включенное, при этом может быть снята индикация перелива топлива в двигателе, как показано с помощью графика 620, может быть сброшено значение количества попыток запуска двигателя, как показано с помощью графика 640, может быть сброшено значение t_engine-on, как показано с помощью графика 650, a t_crank перестанет увеличиваться, как показано с помощью графика 670. Между моментом времени t4 и моментом времени t5 при работе двигателя значение t_engine-on 650 равномерно увеличивается, а количество 660 впрыскиваемого топлива, положение 680 впускной воздушной дроссельной заслонки и воздушно-топливное соотношение 690 продолжают поддерживать двигатель во включенном состоянии.

Затем в момент времени t5 происходит заглохание двигателя, например, из-за неподходящего воздушно-топливного соотношения, неисправности электрического зажигания, механических неисправностей или значительных изменений нагрузки двигателя (например, при резком выключении сцепления в механической коробке передач). Из-за резкого изменения состояния 610 двигателя с включенного на выключенное заглохание двигателя может привести к тому, что в цилиндрах двигателя может остаться лишнее несгоревшее топливо, при этом в момент времени t5 будет обнаружен перелив 620 топлива в двигателе. Установится флаг 630 заглохания двигателя, индикация его установки может быть обеспечена, например, с помощью устройства 136 отображения на приборной панели, на которое водителю будет выдано предупреждение о заглохании двигателя. После заглохания двигателя и соответствующего перелива топлива в двигателе практически сразу после момента времени t5 начинается удаление излишков топлива из двигателя во время следующей попытки запуска двигателя, как показано с помощью графика 640. Как описано выше, удаление излишков топлива из двигателя может включать в себя перекрытие подачи некоторого количества 660 впрыскиваемого топлива в двигатель, изменение положения 680 впускной воздушной дроссельной заслонки на открытое, увеличение t_crank 670 и регулировку воздушно-топливного соотношения до значения, соответствующего удалению топлива. Увеличенная продолжительность проворачивания коленчатого вала в момент времени t5, как показано с помощью графика 670, может иметь второе значение, меньшее, чем пороговое значение 676. В одном примере продолжительность 648 может быть больше продолжительности 644 из-за того, что восстановление после перелива топлива в двигателе в результате заглохания может происходить дольше, чем восстановление после перелива топлива в двигателе в результате превышения порогового количества 640 попыток запуска двигателя.

В момент времени t6 двигатель может успешно запуститься в результате удаления излишков топлива из двигателя. После запуска двигателя состояние двигателя, как показано с помощью графика 610, меняется на включенное состояние, при этом снимается индикация перелива топлива в двигателе, как показано с помощью графика 620, сбрасывается значение количества попыток запуска двигателя, как показано с помощью графика 640, сбрасывается t_engine-on, как показано с помощью графика 650, a t_crank перестает увеличиваться, как показано с помощью графика 670. После момента времени t6 во время работы двигателя значение t_engjne-on 650 равномерно увеличивается, а количество 660 впрыскиваемого топлива, положение 680 впускной воздушной дроссельной заслонки и воздушно-топливное соотношение 690 продолжают поддерживать двигатель во включенном состоянии.

Таким образом, для выполнения описанных процедур система может включать в себя двигатель, систему зажигания, стартер, соединенный с коленчатым валом двигателя, а также контроллер, имеющий машиночитаемый носитель с исполняемыми инструкциями, записанными на нем. Исполняемые инструкции могут включать в себя команды на перекрытие подачи топлива в топливные форсунки двигателя одновременно с увеличением отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки и проворачиванием коленчатого вала двигателя, при обнаружении перелива топлива в двигателе, а также команды на увеличение продолжительности проворачивания коленчатого вала и регулировку воздушно-топливного соотношения, соответствующего удалению излишков топлива из залитого двигателя. Двигатель может представлять собой карбюраторный двигатель или некарбюраторный двигатель. Кроме того, двигатель может представлять собой двигатель гибридного транспортного средства или двигатель негибридного транспортного средства.

Можно отметить, что примеры управляющих и оценочных программ, приведенные в данном описании, могут быть использованы для различных конфигураций двигателей и/или систем транспортного средства. Конкретные программы, могут включать в себя один или более алгоритмов обработки из любого количества аналитических стратегий, таких как управление событиями, управление прерываниями, многозадачность, многопоточность и подобные. Таким образом, различные шаги, операции или функции могут быть выполнены в приведенной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях могут быть исключены. Аналогичным образом, данный порядок обработки не обязательно должен соблюдаться для достижения целей, характеристик или преимуществ, описанных в данном документе, но предоставлен для простоты иллюстрирования и описания. Один или более из приведенных шагов или функций могут выполняться многократно, в зависимости от конкретного используемого алгоритма. Кроме того, описанные действия могут графически представлять программный код для записи на машиночитаемый носитель данных в системе управления двигателем

Следует понимать, что конфигурации и последовательности операций, раскрытые в данном описании, являются примерами, и что эти конкретные варианты выполнения не следует рассматривать как ограничительные, поскольку возможны их различные варианты и модификации. Например, возможно использование описанной технологии для двигателей V6, I-4, I-6, V-I2, оппозитных двигателей с четырьмя цилиндрами, а также других типов двигателей. Кроме того, описанные выше технологии могут быть применены к некарбюраторному двигателю или карбюраторному двигателю. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации или подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные особенности, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем документе.

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы эксплуатации двигателя для удаления излишков топлива из залитого двигателя, в которых при обнаружении того, что двигатель залит топливом, автоматически перекрывают подачу топлива в двигатель одновременно с увеличением отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки и проворачиванием коленчатого вала двигателя в течение определенной продолжительности, наравне с регулированием воздушно-топливного отношения в двигателе, для ускорения продувки цилиндров двигателя от излишков топлива. Способы позволяют автоматически удалять излишки топлива из двигателя, способствуя скорейшему запуску двигателя. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ эксплуатации двигателя, включающий:

автоматическое удаление излишков топлива из некарбюраторного двигателя, включающее в себя автоматическое перекрывание подачи топлива в двигатель одновременно с увеличением отверстия впускной воздушной дроссельной заслонки, и проворачивание коленчатого вала двигателя в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе, при этом перелив топлива в двигателе обнаруживают на основе количества топлива, поданного в двигатель во время попыток запустить двигатель.

2. Способ по п.1, в котором этап обнаружения перелива топлива в двигателе дополнительно включает в себя обнаружение глушения двигателя.

3. Способ по п.2, в котором при автоматическом удалении излишков топлива из двигателя дополнительно регулируют воздушно-топливное соотношение до значения, которое соответствует удалению излишков топлива.

4. Способ по п.2, в котором при автоматическом удалении излишков топлива из двигателя дополнительно увеличивают продолжительность проворачивания коленчатого вала для увеличения продувки топлива из двигателя.

5. Способ по п.1, в котором перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе количества попыток запуска двигателя, превышающего пороговое значение количества попыток запуска двигателя.

6. Способ по п.1, в котором перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе продолжительности проворачивания коленчатого вала, превышающей пороговое значение продолжительности проворачивания коленчатого вала.

7. Способ по п.1, в котором перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе прошедшего времени с момента последней попытки запуска двигателя, которое меньше первого порогового значения.

8. Способ по п.1, в котором перелив топлива в двигателе обнаруживают дополнительно на основе прошедшего времени работы двигателя, которое меньше второго порогового значения времени, причем прошедшее время работы двигателя указывает на время работы двигателя до момента выключения двигателя.

9. Способ эксплуатации двигателя, при котором в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе, которое включает в себя обнаружение глушения двигателя, выполняют автоматическое удаление излишков топлива из двигателя, включающее этапы, на которых:

перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

проворачивают коленчатый вал двигателя в течении увеличенной продолжительности проворачивания и

регулируют воздушно-топливное соотношение до значения, соответствующего удалению излишков топлива.

10. Способ по п.9, в котором глушение двигателя обнаруживают на основе внезапной остановки работы двигателя, когда трансмиссия не находится в режиме парковки или в нейтральном режиме.

11. Способ по п.9, в котором этап обнаружения перелива топлива в двигателе дополнительно включает в себя установление продолжительности проворачивания коленчатого вала, превышающей пороговое значение продолжительности проворачивания коленчатого вала, и/или количества попыток запуска двигателя, превышающего пороговое значение количества попыток запуска двигателя.

12. Способ по п.9, в котором этап обнаружения перелива топлива в двигателе включает в себя обнаружение, что прошедшее время с момента последней попытки запуска двигателя превышает первое пороговое значение и/или прошедшее время работы двигателя меньше второго порогового значения.

13. Способ эксплуатации двигателя, включающий этапы, на которых:

в ответ на перелив топлива в двигателе на основе того, что общее количество топлива, поданное во время старта, превышает пороговое значение:

- перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

- увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

- проворачивают коленчатый вал двигателя в течение первой увеличенной продолжительности проворачивания и

- регулируют воздушно-топливное соотношение до значения обедненного воздушно-топливного соотношения, соответствующего удалению излишков топлива, а

в ответ на глушение двигателя на основе внезапной остановки работы двигателя, когда трансмиссия не находится в режиме парковки или в нейтральном режиме:

- перекрывают подачу топлива в топливные форсунки двигателя,

- увеличивают отверстие впускной воздушной дроссельной заслонки,

- проворачивают коленчатый вал двигателя в течение второй увеличенной продолжительности поворачивания, которая больше первой увеличенной продолжительности проворачивания, и

- регулируют воздушно-топливное соотношение,

- причем в ответ на обнаружение перелива топлива в двигателе выполняют автоматическое удаление излишков топлива из двигателя.

14. Способ по п.13, в котором двигатель является частью гибридной системы и является некарбюраторным двигателем.