СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ СГОРАНИЯ, СИСТЕМА СГОРАНИЯ И ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК F02D41/40 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области дизельных двигателей и, в частности, к способу управления системой сгорания, к системе сгорания и дизельному двигателю.

Уровень техники

Основным способом сгорания для дизельного двигателя в традиционной технологии является диффузионное горение, и скорость сгорания значительно ограничивается скоростью смешивания нефтепродуктов и газа. Дополнительно, дизельный двигатель с аккумуляторной топливной системой высокого давления использует одиночный основной впрыск топлива. Эффект вовлечения одиночного впрыска высокого давления, главным образом, происходит в области распыления, эффект вовлечения ослабевает в середине топливного пучка, и эффект смешивания нефтепродукта и газа является плохим. Поскольку дизельные двигатели имеют высокую скорость вращения, и время для управления смешиванием нефтепродукта и газа является очень коротким для четырехтактного дизельного двигателя, струи и капли, создаваемые одиночным впрыском, трудно своевременно рассеивать в камере сгорания, чтобы формировать однородную смесь с воздухом после разбивания и распыления, тем самым, ограничивая быстрый процесс сгорания и дополнительно ограничивая вывод мощности дизельного двигателя.

Сущность изобретения

Целью настоящей заявки является создание способа управления системой сгорания, системы сгорания и дизельного двигателя, позволяющих улучшить однородность смешивания топлива и воздуха после впрыска топлива.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения создан способ управления системой сгорания, содержащей поршень, инжектор и цилиндр, причем поршень выполнен с возможностью выполнять возвратно-поступательное движение вверх и вниз в цилиндре, инжектор выполнен с возможностью выполнять, по меньшей мере, первый основной впрыск топлива и второй основной впрыск топлива последовательно во время каждого цикла перемещения поршня, и инжектор выполнен с возможностью непрерывно впрыскивать топливо во время процесса от первого основного впрыска топлива до второго основного впрыска топлива; давление впрыска, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наивысшей во время первого основного впрыска топлива, выполняемого инжектором, является первым давлением впрыска, а давление впрыска, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наивысшей во время второго основного впрыска топлива, выполняемого инжектором, является вторым давлением впрыска;

причем способ управления системой сгорания включает:

определение продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива; и

итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре во втором основном впрыске топлива, быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени, и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, это определение продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, включает:

итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущего первого давления впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре растет от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота, в случае, когда давление в цилиндре никогда не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива; в частности, соответствующий объем цилиндра, когда давление в цилиндре равно первому давлению в цилиндре, является таким же, что и соответствующий объем цилиндра, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, во время каждого цикла перемещения поршня, момент, когда инжектор начинает первый основной впрыск топлива, является первым временем t₁, момент, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наименьшей между первым основным впрыском топлива и вторым основным впрыском топлива, является вторым временем t₂, и первое давление впрыска равно P₁;

итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущего первого давления впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре повышается от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота, в случае, когда давление в цилиндре никогда не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива, включает в себя:

сбор давления P цилиндра в цилиндре в реальном времени, сбор угла поворота коленчатого вала в реальном времени, сравнение давления P в цилиндре с верхним пороговым значением P_max давления в цилиндре и определение того, превышает ли угол поворота коленчатого вала первый угол, во время первого основного впрыска топлива; и

увеличение первого давления P₁ впрыска, и/или полное уменьшение разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁, если давление P в цилиндре меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре, и угол поворота коленчатого вала находится позади первого угла.

В качестве предпочтительного технического решения способа для управления системой сгорания, увеличение первого давления P₁ впрыска и/или полное уменьшение разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ включает в себя:

получение максимального значения P_x давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива;

вычисление n=(P_max-P_x)/P_max; и

увеличение первого давления P₁ впрыска на первое заданное значение, только если n≤5%.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, способ дополнительно включает в себя увеличение первого давления P₁ впрыска на первое заданное значение и регулировку первого времени t₁ и/или второго времени t₂ для полного уменьшения разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на второе заданное значение, если n>5%.

В качестве предпочтительной технической схемы способа управления системой сгорания, если давление P в цилиндре не меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре, и угол коленчатого вала находится перед первым углом, способ дополнительно включает в себя:

получение объема V цилиндра в реальном времени в цилиндре, когда давление P в цилиндре равно верхнему пороговому значению P_max давления в цилиндре;

получение соответствующего угла φ_a поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вверх, и угла φ_b поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вниз, когда объем цилиндра равен объему V цилиндра в реальном времени, согласно карте соотношений между объемом цилиндра и углом поворота коленчатого вала;

вычисление φ₁=φ_b-φ_a;

сравнение φ₁ и второго предварительно заданного угла φ_n поворота; и

увеличение первого давления P₁ впрыска на третье заданное значение и/или регулировку первого времени t₁ и/или второго времени t₂ для уменьшения разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на четвертое заданное значение в целом, в случае, когда φ₁<φ_n.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, второе давление впрыска равно P₂, это итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре во втором основном впрыске топлива, и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота, включает в себя:

в случае, когда φ₁≥φ_n;

получение угла φ_c поворота коленчатого вала, когда давление P в цилиндре равно P_n согласно карте, в частности, φ_c>φ_b, P_n является заданным давлением в цилиндре и P_max>P_n;

получение кривой y соотношения между давлением в цилиндре и углом поворота коленчатого вала в диапазоне от угла φ_b поворота коленчатого вала до угла φ_c поворота коленчатого вала;

вычисление k₁=dy/dφ, и k₂=dk₁/dφ, в частности, диапазон ϕ существует от φ_b до φ_d;

получение максимального значения k_max для абсолютных значений k₂;

сравнение k_max с предварительно заданным параметром k_a; и

увеличение второго давления P₂ впрыска на пятое заданное значение, если k_max<k_a.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, момент, когда инжектор заканчивает второй основной впрыск топлива, является третьим временем t₃, если k_max≥k_a, способ управления системой сгорания дополнительно включает в себя:

вычисление φ₂₌φ_c-φ_b;

сравнение φ₂ с первым предварительно заданным углом φ_m вращения; и

увеличение третьего времени t₃ на шестое заданное значение в случае, когда φ₂<φ_m.

В качестве предпочтительного технического решения способа управления системой сгорания, способ управления системой сгорания дополнительно включает в себя поддержание третьего времени t₃ постоянным в случае, когда φ₂≥φ_m.

В другом аспекте, система сгорания предоставляется согласно настоящей заявке для реализации способа управления системой сгорания, описанного выше. Система сгорания включает в себя поршень, инжектор, цилиндр и контроллер, контроллер выполнен с возможностью управлять инжектором, чтобы выполнять, по меньшей мере, первый основной впрыск топлива и второй основной впрыск топлива последовательно во время каждого цикла перемещения поршня, и инжектор выполнен с возможностью непрерывно впрыскивать топливо во время процесса от первого основного впрыска топлива до второго основного впрыска топлива;

контроллер выполнен с возможностью определять продолжительность первого основного впрыска топлива и первое давление впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива; и

контроллер выполнен с возможностью итерационно регулировать, по меньшей мере, одно из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени в течение периода, когда давление цилиндра падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, и предоставлять возможность соответствующему углу, на который коленчатый вал повернулся, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, во втором основном впрыске топлива.

В другом аспекте, дизельный двигатель предоставляется согласно настоящей заявке, и включает в себя систему сгорания, описанную выше.

Полезные результаты настоящей заявки являются следующими.

Способ управления системой сгорания, система сгорания и дизельный двигатель предоставляются согласно настоящей заявке. Способ управления системой сгорания может накладывать пространственные интенсивности эффектов вовлечения высокоскоростных пучков нефтепродукта двух основных впрысков топлива в цилиндре посредством двух основных впрысков топлива, реализуя две организации пучков нефтепродукта в поле течения в цилиндре, усиливая турбулентность в цилиндре, улучшая скорость смешивания нефтепродукта и газа в цилиндре и эффективно улучшая скорость сгорания и коэффициент использования воздуха на средней и поздней стадиях сгорания. Давление в цилиндре гарантированно должно достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент в течение первого основного впрыска топлива посредством определения продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска. По меньшей мере, одно из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска итерационно регулируется, так что скорость изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре находится в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой заданный момент времени в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре во втором основном впрыске топлива, и соответствующий угол, на который коленчатый вал повернулся, не меньше первого предварительно заданного угла поворота в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, что может гарантировать оптимальный эффект наложения пространственных вовлечений и гарантировать оптимальный вывод мощности дизельного двигателя.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематичный чертеж правила впрыска топлива инжектора согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - схематичный чертеж соотношения между моментальными скоростями тепловыделения и углами поворота коленчатого вала согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 3 - индикаторная диаграмма скоростей сгорания и давлений в цилиндре для эффекта вовлечения согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Технические решения настоящего изобретения четко и полностью описываются далее со ссылкой на прилагаемые чертежи. Очевидно, описанные варианты осуществления являются частью вариантов осуществления настоящей заявки, а не всеми ими. Все другие варианты осуществления, полученные на основе вариантов осуществления настоящей заявки без творческих усилий специалистами в области техники, попадают в рамки защиты настоящей заявки.

В описании настоящей заявки следует отметить, что ориентации или позиционные соотношения, указанные такими терминами как «центр», «верх», «низ», «лево», «право», «вертикальный», «горизонтальный», «внутри» и «снаружи», основываются на ориентациях или позиционных соотношениях, показанных на сопровождающих чертежах, и существуют только для удобства описания настоящей заявки и упрощения описания, а не для указания или подразумевания, что устройства или элементы, на которые выполняется ссылка, должны иметь конкретные ориентации или должны быть сконструированы и задействованы в конкретных ориентациях, и, таким образом, не должны пониматься как ограничения по отношению к настоящей заявке. Кроме того, термины «первый» и «второй» используются только для описания и не должны пониматься как указывающие или подразумевающие относительную важность. Термины «первая позиция» и «вторая позиция» представляют две различные позиции. Кроме того, первый признак, находящийся «на», «над» и «поверх» второго признака, включает в себя то, что первый признак находится непосредственно над и наискось над вторым признаком, или просто указывает, что первый признак находится горизонтально выше по сравнению со вторым признаком. Первый признак, находящийся «снизу», «под» и «ниже» второго признака, включает в себя то, что первый признак находится непосредственно снизу и наискось снизу второго признака, или просто указывает, что первый признак находится горизонтально ниже второго признака.

В описании настоящей заявки следует отметить, что, пока иное явно не указано и не ограничено, термины «установка», «присоединение к» и «присоединение» должны пониматься в широком смысле, например, может быть фиксированное соединение, разъемное соединение или объединенные соединения; может быть механическое соединение или электрическое соединение; может быть непосредственное соединение или опосредованное соединение через посредника, и может быть внутреннее соединение двух элементов. Для специалистов в области техники конкретные значения терминов в настоящей заявке могут быть понятны на основе конкретных ситуаций.

Варианты осуществления настоящей заявки описываются подробно ниже, примеры вариантов осуществления показаны на сопровождающих чертежах, и одинаковые или аналогичные ссылочные знаки представляют одинаковые или аналогичные элементы или элементы с одинаковыми или аналогичными функциями на всем протяжении. Варианты осуществления, описанные ниже посредством ссылки на сопровождающие чертежи, являются примерными и предназначаются, чтобы объяснять настоящую заявку, и не должны пониматься как ограничения по отношению к настоящей заявке.

Вариант 1 осуществления

Вариант осуществления предоставляет систему управления сгоранием. Система управления сгоранием включает в себя поршень, инжектор и цилиндр. Поршень может двигаться возвратно-поступательно вверх и вниз в цилиндре, а инжектор используется для впрыска топлива в камеру сгорания с поршнем. Система управления сгоранием также включает в себя контроллер, контроллер выполнен с возможностью управлять инжектором для выполнения, по меньшей мере, первого основного впрыска топлива и второго основного впрыска топлива последовательно во время каждого цикла перемещения поршня, а инжектор выполнен с возможностью непрерывно впрыскивать топливо во время процесса от первого основного впрыска топлива до второго основного впрыска топлива. Скорости топлива, впрыскиваемого инжектором во время первого основного впрыска топлива и второго основного впрыска топлива, не ниже заданного значения. Скорость топлива, впрыскиваемого инжектором между первым основным впрыском топлива и вторым основным впрыском топлива, ниже заданного значения. Контроллер может быть соединен с регулировочным клапаном, размещенным в трубопроводе для подачи топлива, который подает топливо к инжектору, чтобы регулировать давление впрыска инжектора посредством регулирования управляющего тока регулировочного клапана, тем самым регулируется эффективность топлива, впрыскиваемого инжектором.

Контроллер выполнен с возможностью определять продолжительность первого основного впрыска топлива и первое давление впрыска, так что давление в цилиндре может достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент в течение первого основного впрыска топлива. Контроллер выполнен с возможностью итерационно регулировать, по меньшей мере, одно из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, так что скорость изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, находится в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени, и угол, на который коленчатый вал повернулся во время периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, не меньше первого предварительно заданного угла поворота, во втором основном впрыске топлива. Конкретный процесс реализации контроллера описывается ниже.

В варианте осуществления, посредством управления инжектором, чтобы выполнять два основных впрыска топлива во время цикла перемещения поршня и продолжать вспомогательный впрыск во время двух основных впрысков топлива, пространственные интенсивности эффектов вовлечения высокоскоростных пучков нефтепродукта двух основных впрысков топлива могут быть наложены в цилиндре, реализуя две организации пучков нефтепродукта в поле протекания в цилиндре, усиливая турбулентность в цилиндре и улучшая скорость перемешивания нефтепродукта и газа в цилиндре и эффективно улучшая скорость сгорания и коэффициент использования воздуха в цилиндре на средней и поздней стадиях сгорания. Давление в цилиндре обеспечивается, по меньшей мере, достигающим верхнего порогового значения давления в цилиндре посредством определения продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска. В течение периода времени, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре во втором основном впрыске топлива, скорость изменения наклона кривой для кривой изменения давления в цилиндре находится в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой заданный момент времени, и угол, на который коленчатый вал повернулся, не меньше первого предварительно заданного угла поворота, что может гарантировать оптимальный эффект наложения пространственных вовлечений и гарантировать оптимальный вывод мощности для дизельного двигателя.

Вариант 2 осуществления

Дизельный двигатель предоставляется согласно варианту осуществления, и дизельный двигатель включает в себя систему сгорания согласно варианту 1 осуществления. Дизельный двигатель имеет полезные результаты системы сгорания согласно варианту 1 осуществления.

Вариант 3 осуществления

Способ управления системой сгорания предоставляется согласно варианту осуществления, и способ может быть реализован посредством системы сгорания согласно варианту 1 осуществления. Способ управления системой сгорания включает в себя следующие этапы S100-S200.

S100: определение продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива.

S200: итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в каждый момент времени в течение периода, когда давление цилиндра падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота, во втором основном впрыске топлива.

Способ управления системой сгорания может накладывать пространственные интенсивности эффектов вовлечения высокоскоростных пучков нефтепродукта двух основных впрысков топлива в цилиндре посредством управления инжектором, чтобы выполнять два основных впрыска топлива во время цикла перемещения поршня и продолжать вспомогательный впрыск во время двух основных впрысков топлива, реализуя две организации пучков нефтепродукта в поле течения в цилиндре, усиливая турбулентность в цилиндре и улучшая скорость смешивания нефтепродукта и газа в цилиндре и эффективно улучшая скорость сгорания и коэффициент использования воздуха в цилиндре на средней и поздней стадиях сгорания. В то же самое время, способ может также обеспечивать оптимальный эффект наложения пространственных вовлечений и обеспечивать оптимальный вывод мощности для дизельного двигателя.

Необязательно, на этапе S100, если давление в цилиндре никогда не достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска, итерационно регулируется, по меньшей мере, одно из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущее первое давление впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление растет от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота. Объем цилиндра, когда давление в цилиндре равно первому давлению в цилиндре, является таким же, что и объем цилиндра, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз. Таким образом, регулировка по обратной связи давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива может быть реализована, и, в конечном счете, создает давление в цилиндре, которое может достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива.

Как показано на фиг. 1, во время каждого цикла перемещения поршня, момент, когда инжектор начинает первый основной впрыск топлива, является первым временем t₁, момент, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наименьшей между первым основным впрыском топлива и вторым основным впрыском топлива, является вторым временем t₂. Соответствующее давление впрыска, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наивысшей во время первого основного впрыска топлива, выполняемого инжектором, является первым давлением P₁ впрыска.

В частности, этап, на котором «если давление в цилиндре никогда не достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска, итерационно регулируется, по меньшей мере, одно из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущее первое давление впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление растет от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота», реализуется посредством следующих этапов S10-S30.

На этапе S10, во время первого основного впрыска топлива, давление P цилиндра в цилиндре собирается в реальном времени, и угол поворота коленчатого вала собирается в реальном времени.

На этапе S20, давление P в цилиндре сравнивается с верхним пороговым значением P_max давления в цилиндре, и то, превышает ли угол поворота коленчатого вала первый угол, определяется.

Если давление P в цилиндре меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре, и угол поворота коленчатого вала находится позади первого угла, выполняется этап S30.

На этапе S30, первое давление P₁ впрыска увеличивается, и/или разница между вторым временем t₂ и первым временем t₁ полностью уменьшается, и этап S10 повторяется.

Посредством этапов S10-S30 давление в цилиндре может быть обеспечено не меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре, когда угол поворота коленчатого вала не достиг первого угла после ограниченного количества циклов перемещения поршня, таким образом, скорость сгорания и коэффициент использования воздуха в цилиндре на средней и поздней стадиях сгорания улучшаются. Как показано на фиг. 2, в варианте осуществления, первый угол равен AI50, таким образом, способ управления системой сгорания может эффективно сокращать время от AI50 до AI90 и регулировать скорость сгорания в устойчивую при P_max в течение периода между AI50 и AI90. Конкретное значение P_max может быть задано согласно фактическим потребностям.

Необязательно, способ увеличения первого давления P₁ впрыска и/или полного уменьшения разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ является следующим:

получение максимального значения P_x давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива;

вычисление n=(P_max-P_x)/P_max; и

увеличение первого давления P₁ впрыска на первое заданное значение, только если n≤5%.

Может быть понятно, что максимальное значение давления P_x в цилиндре во время первого основного впрыска топлива может быть получено из всех значений давления в цилиндре, собранных во время цикла перемещения поршня, и P_max>P_x. Увеличение первого давления P₁ впрыска на первое заданное значение взято в качестве примера, и означает, что первое заданное значение добавляется к первому давлению P₁ впрыска в текущем цикле перемещения выполняющего возвратно-поступательное движение вверх и вниз поршня, и вычисленное значение используется в качестве нового первого давления P₁ впрыска, которое применяется к следующему циклу перемещения поршня.

Если n>5%, первое давление P₁ впрыска увеличивается на первое заданное значение, и одновременно первое время t₁ и/или второе время t₂ регулируется для полного уменьшения разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на второе заданное значение.

Поскольку первое давление P₁ впрыска не может увеличиваться бесконечно, разница между P_max и максимальным значением P_x давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива является небольшой, когда n≤5%. Скорость впрыска пучка нефтепродукта может быть непосредственно улучшена путем регулировки первого давления P₁ впрыска, тем самым, скорость смешивания нефтепродукта и газа и поле течения в цилиндре улучшается, и давление P цилиндра в цилиндре и угол поворота коленчатого вала, когда давление P в цилиндре достигает P_max, регулируется. Разница между P_max и максимальным значением P_x давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива является относительно большой, когда n>5%. Требуется регулировать разницу между вторым временем t₂ и первым временем t₁, в то же время регулируя первое давление P₁ впрыска, что может также улучшать скорость впрыска пучка нефтепродукта, и регулировать давление P цилиндра в цилиндре и угол поворота коленчатого вала, когда давление P в цилиндре достигает P_max. Первое заданное значение и второе заданное значение могут быть заданы при необходимости, и только второе время t₂ или первое время t₁ могут быть отрегулированы отдельно, когда требуется, при регулировании разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁.

В варианте осуществления, решение о регулировании продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска на основе опыта предоставляется в качестве примера. В других вариантах осуществления, продолжительность первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска может также быть отрегулирована по модели.

Необязательно, на этапе S20, если давление P в цилиндре больше или равно верхнему пороговому значению P_max давления в цилиндре, и угол поворота коленчатого вала находится перед первым углом, способ управления системой сгорания дополнительно включает в себя следующие этапы S40-S80 после этапа S20.

На этапе S40, объем V цилиндра реального времени в цилиндре получается, когда давление P в цилиндре равно верхнему пороговому значению P_max давления в цилиндре.

В частности, это получение объема цилиндра в реальном времени в цилиндре является традиционной технологией, например, кривая давления в цилиндре для каждого цикла дизельного двигателя может собираться посредством анализатора сгорания, и, таким образом, объем цилиндра в реальном времени в цилиндре получается. Объем V цилиндра в реальном времени является объемом V цилиндра, когда давление в цилиндре достигает P_max в первый раз во время первого основного впрыска топлива.

На этапе S50, угол φ_a поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вверх, и угол φ_b поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вниз, когда объем цилиндра равен объему V цилиндра в реальном времени, получается согласно карте соотношений между объемом цилиндра и углом поворота коленчатого вала.

Может быть понятно, что, когда поршень идет вверх и вниз, объем в цилиндре сначала уменьшается, а затем увеличивается. Следовательно, согласно одинаковому объему в реальном времени, существуют позиция угла коленчатого вала, когда поршень идет вверх, и позиция угла коленчатого вала, когда поршень идет вниз. Как показано на фиг. 3, в варианте осуществления, первое давление P в цилиндре, соответствующее углу φ_a поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вверх, равно P₀, и давление P в цилиндре равно верхнему пороговому значению P_max давления в цилиндре, когда угол поворота коленчатого вала равен φ_b, когда цилиндр идет вниз. Карта соотношения между объемом цилиндра и углом поворота коленчатого вала может быть получена посредством большого количества предварительных экспериментов и предварительно сохранена в контроллере.

На этапе S60 вычисляется φ₁=φ_b-φ_a.

На этапе S70, φ₁ и второй предварительно заданный угол φ_n поворота сравниваются.

Если φ₁<φ_n, выполняется этап S80.

На этапе S80, первое давление P₁ впрыска увеличивается на третье заданное значение, и/или первое время t₁ и/или второе время t₂ регулируется, чтобы полностью уменьшать разницу между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на четвертое заданное значение, и этап S10 повторяется.

Регулирование по обратной связи угла, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление цилиндра растет от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, может быть реализовано посредством этапов S40-S80, обеспечивающих то, что φ₁ не меньше φ_n после ограниченного количества циклов перемещения поршня, и дополнительно обеспечивающих оптимальную экономическую эффективность эффектов наложения вовлечения двойных основных впрысков. В частности, φ_n, третье заданное значение и четвертое заданное значение могут быть заданы при необходимости.

Необязательно, второе давление впрыска равно P₂. В случае, когда φ₁≥φ_n, этап «итерационного регулирования, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в каждый момент времени в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре во втором основном впрыске топлива, и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота» на этапе S200 включает в себя следующие этапы S90-S140 после этапа S80.

На этапе S90, угол φ_c поворота коленчатого вала, когда давление P в цилиндре равно P_n, получается согласно карте, φ_c>φ_b, P_n является заданным давлением в цилиндре и P_max>P_n.

Понятно, что, поскольку φ_c>φ_b, давление P в цилиндре, соответствующее углу поворота коленчатого вала между φ_b и φ_c, по меньшей мере, не меньше P_n, давление в цилиндре может считаться находящимся в пределах пикового колебания. P_n может быть задано при необходимости.

На этапе S100, кривая y соотношения между давлением в цилиндре и углом поворота коленчатого вала в диапазоне между углом ϕ_b поворота коленчатого вала и углом φ_c поворота коленчатого вала получается. В частности, на кривой y соотношения между давлением в цилиндре и углом поворота коленчатого вала, независимая переменная является углом поворота коленчатого вала, а зависимая переменная является давлением в цилиндре.

На этапе S110, k₁=dy/dφ и k₂=dk₁/dφ вычисляются, и диапазон ϕ находится от φ_b до φ_c.

В формулах, k₁ является наклоном кривой y, а k₂ является скоростью изменения наклона кривой.

На этапе S120, максимальное значение k_max для абсолютного значения k₂ получается.

Максимальное значение для абсолютного значения k₂ ссылается на значение наибольшего абсолютного значения наименьшего отрицательного значения k₂ и наибольшего положительного значения k₂ в диапазоне φ от φ_b до φ_c.

На этапе S130, k_max сравнивается с предварительно заданным параметром k_a.

Если k_max<k_a, выполняется этап S140.

На этапе S140, второе давление P₂ впрыска увеличивается на пятое заданное значение, и этап S10 повторяется.

Конкретное значение k_a и пятое заданное значение могут быть заданы при необходимости. В варианте осуществления, значение k_a равно 0,05, и соответствующий заданный диапазон скоростей изменения наклона равен от -0,05 до 0,05. Когда минимальное значение k₂ не меньше k_a, значение k_a больше или равно 0,05. Может быть понятно, что магистральное давление впрыска может быть увеличено, чтобы поддерживать давление в цилиндре около постоянного значения путем увеличения второго давления P₂ впрыска. Регулирование по обратной связи скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в любой момент времени в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, реализуется посредством этапов S90 по S140, которые могут обеспечивать то, что минимальное значение k₂ не меньше k_a после ограниченного количества циклов перемещения поршня, и, таким образом, могут обеспечивать оптимальную экономическую эффективность эффектов наложения вовлечения двойных основных впрысков.

Необязательно, момент, когда инжектор заканчивает второй основной впрыск топлива, является третьим временем t₃. Если k_max≥k_a, способ управления системой сгорания дополнительно включает в себя следующие этапы S150-S180 после этапа S130.

На этапе S150, φ₂=φ_c-φ_b вычисляется.

На этапе S160, φ₂ и первый предварительно заданный угол φ_m поворота сравниваются.

Этап S170 выполняется в случае, когда φ₂<φ_m, а этап S180 выполняется в случае, когда φ₂≥φ_m.

На этапе S170, третье время t₃ увеличивается на шестое заданное значение.

На этапе S180, третье время t₃ поддерживается постоянным.

Шестое заданное значение и второй предварительно определенный угол φ_m поворота могут быть заданы при необходимости. Регулирование по обратной связи соответствующего угла, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, реализуется посредством этапов S150-S180, которые могут обеспечивать то, что φ₂ не меньше φ_m после ограниченного количества возвратно-поступательных перемещений поршня, и дополнительно могут обеспечивать то, что сумма φ₁ и φ₂ является достаточно большой, чтобы оптимизировать экономическую эффективность эффектов наложения вовлечения двойных основных впрысков.

Очевидно, варианты осуществления настоящей заявки являются лишь примерами для ясной иллюстрации настоящей заявки и не предназначаются, чтобы ограничивать варианты реализации настоящей заявки. Что касается специалистов в области техники, другие варианты или изменения могут быть выполнены на основе вышеприведенного описания. Нет необходимости и невозможно исчерпывающе перечислить все варианты реализации в данном документе. Любые модификации, эквивалентные замены и улучшения, выполненные в духе и принципах настоящей заявки, должны быть включены в рамки защиты настоящей заявки.

Изобретение относится к области дизельных двигателей и, в частности, к способу управления системой сгорания, к системе сгорания и дизельному двигателю. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя за счет улучшения таких параметров, как: скорость смешивания топлива и газа в цилиндре, скорость сгорания на средней и поздней стадиях сгорания, а также коэффициент использования воздуха в цилиндре. Результат достигается посредством определения продолжительности и первого давления впрыска для первого основного впрыска топлива, гарантируется, что давление в цилиндре может достигать верхнего предельного порогового значения давления в цилиндре; и во время второго основного впрыска топлива, во временном периоде, когда давление в цилиндре падает от верхнего предельного порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, скорость изменения наклона кривой для кривой изменения давления в цилиндре в каждый момент времени находится в заданном диапазоне скоростей изменения наклона, и угол поворота коленчатого вала не меньше первого предварительно заданного угла поворота. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления системой сгорания, содержащей поршень, инжектор и цилиндр, при этом поршень выполнен с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения вверх и вниз в цилиндре, причем инжектор выполнен с возможностью осуществления, по меньшей мере, первого основного впрыска топлива и второго основного впрыска топлива последовательно во время каждого цикла движения поршня, и инжектор выполнен с возможностью непрерывного впрыска топлива во время процесса от первого основного впрыска топлива до второго основного впрыска топлива; при этом давление впрыска, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наивысшей во время первого основного впрыска топлива, выполняемого инжектором, является первым давлением впрыска, а давление впрыска, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наивысшей во время второго основного впрыска топлива, выполняемого инжектором, является вторым давлением впрыска;

причем способ управления системой сгорания включает этапы, на которых

определяют продолжительность первого основного впрыска топлива и первое давление впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива; и

итерационно регулируют, по меньшей мере, одно из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не менее первого предварительно заданного угла поворота во втором основном впрыске топлива.

2. Способ управления системой сгорания по п. 1, при котором при определении продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива:

итерационно регулируют, по меньшей мере, одно из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущее первое давление впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре растет от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота в случае, когда давление в цилиндре никогда не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива; при этом объем цилиндра, когда давление в цилиндре равно первому давлению в цилиндре, является таким же, что и объем цилиндра, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз.

3. Способ управления системой сгорания по п. 2, при котором во время каждого цикла перемещения поршня момент, когда инжектор начинает первый основной впрыск топлива, является первым временем t₁, момент, когда скорость топлива, впрыскиваемого инжектором, является наименьшей между первым основным впрыском топлива и вторым основным впрыском топлива, является вторым временем t₂, и первое давление впрыска равно P₁;

причем итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из времени начала и времени окончания первого основного впрыска топлива и текущего первого давления впрыска, пока давление в цилиндре не достигнет верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива, угол поворота коленчатого вала, когда давление в цилиндре достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре в первый раз, не превышает первый угол, и угол, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре повышается от первого давления в цилиндре до верхнего порогового значения давления в цилиндре, не меньше второго предварительно заданного угла поворота в случае, когда давление в цилиндре никогда не достигает верхнего порогового значения давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива, включает этапы, на которых:

собирают давление P цилиндра в цилиндре в реальном времени, собирают угол поворота коленчатого вала в реальном времени, сравнивают давление P в цилиндре с верхним пороговым значением P_max давления в цилиндре и определяют, превышает ли угол поворота коленчатого вала первый угол, во время первого основного впрыска топлива;

увеличивают первое давление P₁ впрыска и/или полностью уменьшают разницу между вторым временем t₂ и первым временем t₁, если давление P в цилиндре меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре и угол поворота коленчатого вала находится позади первого угла.

4. Способ управления системой сгорания по п. 3, при котором увеличение первого давления P₁ впрыска и/или полное уменьшение разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ включает этапы, на которых

получают максимальное значение P_x давления в цилиндре во время первого основного впрыска топлива;

вычисляют n=(P_max-P_x)/P_max;

увеличивают первое давление P₁ впрыска на первое заданное значение, только если n≤5%.

5. Способ управления системой сгорания по п. 4, при котором, если n>5%, увеличивают первое давление P₁ впрыска на первое заданное значение и регулируют первое время t₁ и/или второе время t₂, чтобы полностью уменьшить разницу между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на второе заданное значение.

6. Способ управления системой сгорания по п. 3, при котором,

если давление P в цилиндре не меньше верхнего порогового значения P_max давления в цилиндре и угол поворота коленчатого вала находится перед первым углом,

получают объем V цилиндра в реальном времени в цилиндре, когда давление P в цилиндре равно верхнему пороговому значению P_max давления в цилиндре;

получают угол φ_a поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вверх, и угол φ_b поворота коленчатого вала, когда цилиндр идет вниз, когда объем цилиндра равен объему V цилиндра в реальном времени, согласно карте соотношений между объемом цилиндра и углом поворота коленчатого вала;

вычисляют φ₁=φ_b-φ_a;

сравнивают φ₁ и второй предварительно заданный угол φ_n поворота;

увеличивают первое давление P₁ впрыска на третье заданное значение и/или регулируют первое время t₁ и/или второе время t₂ для полного уменьшения разницы между вторым временем t₂ и первым временем t₁ на четвертое заданное значение в случае, когда φ₁<φ_n.

7. Способ управления системой сгорания по п. 6, при котором второе давление впрыска равно P₂; причем итерационное регулирование, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени и предоставлять возможность углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не меньше первого предварительно заданного угла поворота во втором основном впрыске топлива, включает этапы, на которых

в случае, когда φ₁≥φ_n:

получают угол φ_c поворота коленчатого вала, когда давление P в цилиндре равно P_n согласно карте, при этом φ_c>φ_b, P_n является заданным давлением в цилиндре и P_max>P_n;

получают кривую y соотношения между давлением в цилиндре и углом поворота коленчатого вала в диапазоне от угла φ_b поворота коленчатого вала до угла φ_c поворота коленчатого вала;

вычисляют k₁=dy/dφ и k₂=dk₁/dφ, при этом диапазон φ существует от φ_b до φ_c;

получают максимальное значение k_max для абсолютных значений k₂;

сравнивают k_max с предварительно заданным параметром k_a;

увеличивают второе давление P₂ впрыска на пятое заданное значение, если k_max<k_a.

8. Способ управления системой сгорания по п. 7, при котором момент, когда инжектор заканчивает второй основной впрыск топлива, является третьим временем t₃, если k_max≥k_a, причем способ управления системой сгорания дополнительно включает этапы, на которых

вычисляют φ₂₌φ_c-φ_b;

сравнивают φ₂ с первым предварительно заданным углом φ_m поворота;

увеличивают третье время t₃ на шестое заданное значение в случае, когда φ₂<φ_m.

9. Способ управления системой сгорания по п. 8, при котором поддерживают третье время t₃ постоянным в случае, когда φ₂≥φ_m.

10. Система сгорания для реализации способа управления системой сгорания по любому из пп. 1-9, содержащая поршень, инжектор, цилиндр и контроллер, при этом:

контроллер выполнен с возможностью управления инжектором, чтобы выполнять, по меньшей мере, первый основной впрыск топлива и второй основной впрыск топлива последовательно во время каждого цикла перемещения поршня, и инжектор выполнен с возможностью непрерывного впрыска топлива во время процесса от первого основного впрыска топлива до второго основного впрыска топлива;

контроллер выполнен с возможностью определения продолжительности первого основного впрыска топлива и первого давления впрыска, чтобы предоставлять возможность давлению в цилиндре достигать верхнего порогового значения давления в цилиндре, по меньшей мере, в частичный момент во время первого основного впрыска топлива;

контроллер выполнен с возможностью итерационного регулирования, по меньшей мере, одного из продолжительности второго основного впрыска топлива и второго давления впрыска, чтобы предоставлять возможность скорости изменения наклонов кривой для кривой изменения давления в цилиндре в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть в заданном диапазоне скоростей изменения наклона в любой момент времени и предоставлять возможность соответствующему углу, на который коленчатый вал повернулся в течение периода, когда давление в цилиндре падает от верхнего порогового значения давления в цилиндре до заданного давления в цилиндре, быть не менее первого предварительно заданного угла поворота, во втором основном впрыске топлива.

11. Дизельный двигатель, содержащий систему сгорания по п. 10.