RU2384722C2 - Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство - Google Patents

Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2384722C2
RU2384722C2 RU2006133926/06A RU2006133926A RU2384722C2 RU 2384722 C2 RU2384722 C2 RU 2384722C2 RU 2006133926/06 A RU2006133926/06 A RU 2006133926/06A RU 2006133926 A RU2006133926 A RU 2006133926A RU 2384722 C2 RU2384722 C2 RU 2384722C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
internal combustion
cylinder
exhaust
combustion engine
gas outlet
Prior art date
Application number
RU2006133926/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006133926A (ru
Inventor
Йенс МЕНЕРТ (DE)
Йенс МЕНЕРТ
Original Assignee
Йенс МЕНЕРТ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Йенс МЕНЕРТ filed Critical Йенс МЕНЕРТ
Publication of RU2006133926A publication Critical patent/RU2006133926A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2384722C2 publication Critical patent/RU2384722C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0249—Variable control of the exhaust valves only changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Способ управления воздушным потоком в ДВС с непосредственным впрыском топлива и, по меньшей мере, с одним впускным и выпускным органом в каждом цилиндре заключается в следующем: получают сигнал (γ) педали акселератора, величина которого зависит от позиции педали акселератора; получают сигнал (n) скорости вращения, величина которого зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания; на основании сигналов (γ) и (n) определяют величину спектра нагрузок; определяют зависимое от спектра нагрузок время (tLi) открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия и зависимое от спектра нагрузок количество впрыскиваемого топлива (~tLi) за один рабочий цикл в каждый цилиндр, а также в соответствии со спектром нагрузок определяют угол опережения зажигания. Приведено устройство для реализации способа. Такое выполнение снижает выброс вредных газов. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способу управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения и к устройству для реализации указанного способа согласно ограничительной части п.18 формулы изобретения.
На современном уровне развития техники существующие варианты исполнения двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива, в частности согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, отличаются тем, что управление сжимаемым воздушным потоком в такте сжатия осуществляют путем снижения выходного давления во время такта всасывания (вариант исполнения I) или путем преждевременного закрытия одного или нескольких впускных клапанов в соответствии с требуемым диапазоном нагрузки также во время такта всасывания (вариант исполнения II).
В варианте исполнения I снижение выходного давления в камере сгорания в начале каждого такта сжатия обеспечивают путем дросселирования воздушного потока, подводимого к двигателю внутреннего сгорания, перед одним или несколькими впускными клапанами. Примерами реализации такого управления воздушным потоком, подводимым к двигателю внутреннего сгорания, являются дроссельные клапаны, шиберные регуляторы или распределительные золотники (см. DE 3720097 А1; DE 19734227 С2; DE 69704595 Т2, DE 19502669 С2, DE 19928523 А1, DE 19501150 С2 или DE 10058200 А1). При этом определение фактической нагрузки осуществляют путем измерения воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания, или путем измерения пониженного давления воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания, за соответствующим образом установленным дроссельным элементом.
Такой вариант реализации управления воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания, неизбежно приводит к потерям при дросселировании (см. Pöhls, Axel; Untersuchung eines Verfahrens zur gesteuerten Abgasrückführung bei Ottomotoren; VDI Verlag GmbH Düsseldorf; Dissertation 2001; ISBN 3-18-345812-8; S.1; или Homburg, Arno; Optische Untersuchungen zur Strahlausbreitung und Gemischbildung bei DI-Benzin-Brennverfahren; Fakultät für Maschinenbau und Elektrotechnik der TU Braunschweig; Dissertation 2002; S.12) в результате необходимого снижения давления для регулирования нагрузки каждого цилиндра во время такта всасывания, что вызывает снижение коэффициента полезного действия, особенно в области частичной нагрузки двигателя внутреннего сгорания (см. Weirich, Marko; NOx-Reduzierung mit Hilfe des SCR-Verfahrebs am Ottomotor mit Direkteinspritzung; Universität Keiserlautern, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik; Dissertation 2001; S.3).
Примеры реализации варианта исполнения II с бездроссельным управлением воздушным потоком, подводимым к двигателю внутреннего сгорания, во время рабочего цикла приведены в описаниях изобретений к патентам DE 19810466 С2; DE 10111991 А1; DE 4341945 А1; DE 19706750 A1; DE 69720356 T2 или DE 3940752 А1, согласно которым подводимый воздушный поток регулируют путем изменения времени нахождения в открытом положении одного или нескольких впускных клапанов. Использование информационной шины CAN описывается в DE 19840484 A1 и в связи с трансмиссией в DE 19917513 B1 и DE 19963782 B4.
Задачей настоящего изобретения является создание способа управления воздушным потоком в двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива, который, с одной стороны, не вызывает потерь при дросселировании, особенно в области частичной нагрузки, при этом в качестве основы принимается вариант исполнения I. С другой стороны, в отличие от варианта исполнения II, описанного для существующего уровня техники, при незначительном конструктивном усложнении предлагаемый способ управления должен обеспечить подведение к двигателю внутреннего сгорания воздушного потока, который в любом диапазоне скорости вращения и нагрузки должен оставаться приблизительно постоянным. Это улучшает также характеристику срабатывания при изменениях нагрузки при переходных режимах работы двигателя внутреннего сгорания, причем сложность управления динамическими параметрами, например долей рециркуляции отработавших газов или массой впрыскиваемого топлива, снижается. В результате этого процесс изменения нагрузки по отношению к воздушным потокам, перемещающимся во время рабочего цикла стремится быть квазистабильным. Такой процесс лучше поддается прогнозированию и управлению, что позволяет снизить выброс вредных газов и повысить комфортность движения. Задачей настоящего изобретения является также улучшение регулировки турбокомпрессора благодаря примерно постоянному воздушному потоку по сравнению с существующим состоянием техники и тем самым повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание устройства для реализации указанного способа и двигателя внутреннего сгорания с улучшенными характеристиками срабатывания при изменениях нагрузки без существенного усложнения управления.
Эти задачи решены с помощью способа управления воздушным потоком согласно признакам п.1 формулы изобретения, с помощью устройства согласно признакам п.18 формулы изобретения и с помощью двигателя внутреннего сгорания согласно признакам п.26 и/или п.27 формулы изобретения. Предпочтительные варианты реализации описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Далее приведено более подробное описание изобретения с помощью примеров реализации.
В частности, предложен способ управления воздушным потоком в двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и по меньшей мере с одним впускным и выпускным органом в каждом цилиндре с помощью по меньшей мере одного регулируемого отверстия для выхода газов в каждом цилиндре, которое сообщается с камерой сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что он включает
- получение сигнала (γ) педали акселератора, значение которого зависит от позиции педали акселератора,
- получение сигнала (n) скорости вращения, значение которого зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, и формирование спектра нагрузок из сигнала (γ) педали акселератора и сигнала (n) скорости вращения, при этом
- определяют зависимое от спектра нагрузок время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия и зависимое от спектра нагрузок количество впрыскиваемого топлива (~tLi) за один рабочий цикл в цилиндр, а также
- в зависимости от спектра нагрузок определяют угол опережения зажигания (ZW).
В предпочтительном варианте реализации изобретения угол опережения зажигания (ZW) определяют в зависимости от сигнала (n) скорости вращения двигателя и сигнала, соответствующего количеству впрыскиваемого топлива (~tLi).
В предпочтительном варианте реализации изобретения для разных цилиндров устанавливают различное время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в соответствующей камере сгорания, при этом ко всем обеспечиваемым топливом цилиндрам подводят рабочую среду (топливно-воздушную смесь) примерно в одинаковом количестве.
В предпочтительном варианте реализации изобретения при достижении критической области частичной нагрузки соответствующее отверстие для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра больше не открывают.
При этом, в предпочтительном варианте реализации изобретения при поступлении сигнала частичной нагрузки время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания цилиндров, не снабжаемых топливом, изменяют таким образом, чтобы в определенных пределах обеспечить управление нагрузкой цилиндров, снабжаемых топливом.
В предпочтительном варианте реализации изобретения начало открытия (GÖ) отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания устанавливают таким образом, чтобы давление выхлопных газов было больше, чем давление (pz) в цилиндре, чтобы обеспечить возможность циркуляции выхлопных газов.
В предпочтительном варианте реализации изобретения для управления рабочими параметрами двигателя внутреннего сгорания, например, углом опережения зажигания (ZW), количеством впрыскиваемого топлива, моментом впрыска, моментом закрытия отверстия для выхода газов и/или выпускного клапана, сигнал педали акселератора модифицируют с помощью прибора управления двигателем таким образом, чтобы обеспечить изменение фактического значения соответствующего управляемого рабочего параметра в направлении заданного значения этого рабочего параметра.
В предпочтительном варианте реализации изобретения управляют детонационной характеристикой каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания и задают время
(tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы исключить детонацию.
В предпочтительном варианте реализации изобретения функцию выпуска газов для регулирования количества воздуха, находящегося в каждом цилиндре во время такта сжатия, реализуют при помощи одного или нескольких выпускных клапанов.
В предпочтительном варианте реализации изобретения для управления нагрузкой двигателя в области частичной нагрузки прекращают снабжение топливом отдельных цилиндров, а время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов устанавливают равным нулю.
В предпочтительном варианте реализации изобретения количество воздуха в цилиндре определяют по величине давления (рAb) выхлопных газов за отверстием для выхода газов или выпускным клапаном во время такта сжатия.
В предпочтительном варианте реализации изобретения время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов во время такта сжатия устанавливают в соответствии с сигналом давления (рAb) выхлопных газов, а также в зависимости от числа оборотов двигателя (n) и позиции педали акселератора (γ).
В предпочтительном варианте реализации изобретения время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов во время такта сжатия устанавливают в соответствии с границами детонации двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы обеспечить ступенчатое возрастание времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия до появления детонации, а максимально допустимыми значениями времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия являются такие, которые на одну ступень не доходят до детонации топлива.
В предпочтительном варианте реализации изобретения для управления постоянной температурой (ТAb) выхлопных газов во время регенерации сажевого и/или пылевого фильтра, установленного в выхлопном канале, нагрузку двигателя и температуру (ТAb) выхлопных газов можно повышать таким образом, чтобы путем увеличения времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия для выхода газов или выпускного клапана каждого цилиндра во время такта выпуска увеличивать температуру (ТAb) выхлопных газов и нагрузку двигателя, и до окончания процесса регенерации регулировать время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия в зависимости от температуры
(ТAb) выхлопных газов.
В предпочтительном варианте реализации изобретения для управления воздушным потоком двигателя внутреннего сгорания управляющие сигналы на исполнительные устройства для управления отверстиями для выхода газов и/или выпускными клапанами, а также на клапаны впрыска подают от контроллера, встроенного в систему управления двигателем, через электронное устройство сопряжения, выполненное в форме информационной шины CAN или последовательного интерфейса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения сбои в управлении воздушным потоком определяют диагностическим функциональным модулем, а зарегистрированные сбои архивируют в читаемой форме в базе данных в блоке управления двигателем.
В предпочтительном варианте реализации изобретения для управления тормозным моментом двигателя внутреннего сгорания в режиме принудительного холостого хода время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускные клапаны каждого цилиндра во время такта выпуска устанавливают таким образом, чтобы обеспечить зависимое от тормозного момента сжатие горючей смеси за счет уменьшения времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия.
Также предложено устройство для управления воздушным потоком двигателей внутреннего сгорания с впрыском топлива, регулируемым селективно для каждого цилиндра и индивидуально для рабочего цикла, и по меньшей мере с одним отверстием для выхода газов или по меньшей мере с одним настраиваемым в широких пределах выпускным органом управления, отличающееся тем, что оно содержит
- датчик скорости вращения, который определяет число оборотов (n) коленчатого вала,
- датчик давления, который определяет давление (рAb) за отверстием для выхода газов и/или за выпускными клапанами каждого цилиндра, а также
- датчик, который определяет позицию педали акселератора (γ) и
- прибор управления двигателем, в который передаются параметры (n), (р) и (γ), который содержит встроенный управляющий блок с алгоритмами определения воздушного потока и который на их основе генерирует управляющие сигналы, регулирующие время нахождения отверстия в открытом положении и/или ход клапана открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов каждого цилиндра.
В предпочтительном варианте реализации изобретения это устройство содержит также исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газов или выпускного органа управления, при этом управление временем нахождения в открытом положении отверстий для выхода газов или выпускным органом управления цилиндра осуществляется посредством подачи сигнала с прибора управления двигателем на исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газа или на выпускные органы управления в зависимости от сигнала температуры (ТAb) температурного датчика в выхлопной системе с учетом того, что между заданной и фактической температурой выхлопных газов образуется некоторая разность, и в зависимости от этой разности время нахождения отверстий в открытом положении и/или хода каждого выпускного клапана регулируется по сигналу прибора управления двигателем, поступающему на исполнительные механизмы выпускных клапанов, таким образом, чтобы откорректировать установленное время нахождения отверстий в открытом положении и/или хода каждого выпускного клапана в соответствии с определенной разностью температур и обеспечить в процессе регенерации сажевого или пылевого фильтра постоянную установку заданной температуры.
В предпочтительном варианте реализации изобретения это устройство содержит также датчик детонации топлива, при этом для настройки степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания прибор управления двигателем выдает сигналы на исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газов и/или выпускные органы управления каждого цилиндра во время такта сжатия, а настройка степени сжатия осуществляется прибором управления двигателем в зависимости от сигнала (Sk) датчика детонации топлива.
В предпочтительном варианте реализации изобретения прибор управления двигателем содержит встроенный блок управления, который включает средство для определения требуемого соотношения между топливом и воздухом на основании текущих условий работы двигателя, описываемых сигналами датчиков.
В предпочтительном варианте реализации изобретения указанное средство связано с исполнительными механизмами и устройством подачи топлива и передает управляющий сигнал на исполнительные механизмы открытия отверстий для выхода газов или на выпускные управляющие органы цилиндров, а также на устройство подачи топлива, чтобы установить соотношение между топливом и воздухом в соответствии требуемой величиной перед проведением измерений давления в выхлопной системе при помощи датчика давления.
В предпочтительном варианте реализации изобретения в памяти указанного встроенного блока управления сохраняются зависимые от рабочих характеристик оптимальные соотношения избытка воздуха для различных условий работы двигателя, при этом каждый вариант сохраненного соотношения избытка воздуха соответствует некоторому набору условий работы двигателя.
В предпочтительном варианте реализации изобретения отверстие для выхода газов в каждом цилиндре содержит выпускной клапан, а встроенный блок управления с помощью исполнительных механизмов может регулировать время открытия и закрытия и/или величину открытия выпускных клапанов таким образом, чтобы обеспечить необходимое соотношение количества воздуха для каждого конкретного режима работы двигателя.
В предпочтительном варианте реализации изобретения прибор управления двигателем определяет нагрузку двигателя на основании скорости вращения (n) коленчатого вала, измеренной датчиком числа оборотов, и давления (рAb), измеренного датчиком давления после отверстия для выхода газов и/или выпускного клапана каждого цилиндра, и/или при помощи исполнительных механизмов устанавливает количество сжигаемого воздуха путем регулирования времени открытия и закрытия и/или величины открытия выпускных клапанов во время такта сжатия.
Кроме того, предложен двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием предложенного способа.
Кроме того, предложен двигатель внутреннего сгорания, содержащий предложенное устройство.
Основой изобретения является процесс Селинджера согласно фиг.1, где в рамках диаграммы p-V область низкого давления во время такта всасывания специально показана серым цветом (относится к вариантам исполнения I и II), а также область подъема давления как следствие уменьшения объема во время такта сжатия (относится к представлению настоящего изобретения). В отличие от существующих механизмов управления воздушным потоком, подводимым к двигателю внутреннего сгорания, согласно настоящему изобретению не происходит подобного управления давлением pz в цилиндре путем дросселирования (вариант исполнения I при существующем состоянии техники) или преждевременного закрытия одного или нескольких впускных клапанов (вариант исполнения II при существующем состоянии техники) во время такта всасывания рабочего цикла в соответствии с устанавливаемыми рабочими точками между полной нагрузкой и частичной нагрузкой на основе спектров нагрузок. Спектры нагрузок в этой связи определяют на основании сигнала (γ) педали акселератора, значение которого зависит от позиции педали акселератора, и сигнала n скорости вращения, величина которого зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания.
Способ согласно изобретению обеспечивает зависимое от нагрузки управление воздушным потоком, подведенным к двигателю внутреннего сгорания, в процессе рабочего цикла путем открытия отверстия для выхода газов в каждом цилиндре двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия, при этом устанавливается постоянный уровень давления pzr от момента открытия до момента закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Показанная серым цветом область на диаграмме p-V (цикл газообмена) на фиг.1 между давлениями в цилиндре pAmin и рAmах выпадает, поскольку согласно изобретению во всех диапазонах нагрузки (в том числе при частичной нагрузке) двигателя внутреннего сгорания действует исключительно РАmах, поэтому для всех спектров нагрузок pAmin=рАmах. В результате, согласно изобретению управление воздушным потоком, подведенным к двигателю внутреннего сгорания, снижает долю работы газообмена в области низкого давления процесса Селинжера в соответствии с фиг.1.
Уровень давления воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания, во время такта всасывания из-за отсутствия дросселирования и постоянного интервала открытия одного или нескольких впускных клапанов остается практически постоянным и равным рAmах. То же самое относится к воздушному потоку, подведенному к двигателю внутреннего сгорания во время рабочего цикла, поскольку в отличие от вариантов исполнения I и II способ управления согласно изобретению не создает никаких ограничений этого параметра во время такта всасывания.
Под термином "отверстие для выхода газов в камере сгорания" следует понимать устройство, которое позволяет отводить газообразные вещества, например воздушную смесь для сжигания, из камеры сгорания цилиндра, например, в выхлопной трубопровод. Отверстие для выхода газов содержит средства его регулируемого закрытия. Такие средства могут представлять собой, например, клапанное устройство, приводящее в действие приводной элемент или исполнительный механизм. В особом варианте реализации отверстие для выхода газов согласно изобретению может представлять собой выпускной канал цилиндра, который закрывается управляемым выпускным клапаном.
В другом варианте реализации изобретения отверстие для выхода газов может представлять собой дополнительный канал для выхода газов, расположенный рядом с выпускным каналом цилиндра, который закрывается настраиваемым клапанным устройством и имеет определенные открытую и закрытую позиции. Термин "отверстие для выхода газов в камере сгорания" в контексте настоящего изобретения означает также, что отверстие для выхода газов входит в камеру сгорания.
Момент открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания αHLiGÖ зависит от момента закрытия имеющихся одного или нескольких впускных клапанов (ES), а также от противодавления выхлопных газов РAb, приложенного к одному или нескольким выпускным клапанам. При этом принципиально важно, чтобы, во-первых, имеющиеся один или несколько впускных клапанов были закрыты. Момент открытия ES определяется из диаграммы управления рассматриваемым двигателем внутреннего сгорания в соответствии с углом αHLiS поворота кривошипа у ES. Во-вторых, величину давления pAb необходимо выбрать таким образом, чтобы оно незначительно превышало противодавление выхлопных газов рZR на одном или нескольких выпускных клапанах к моменту открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, при этом в данном случае не происходит внутренней рециркуляции выхлопных газов. Перепад давления pZR>рAb при
Figure 00000001
оказывает противодействие (Уравнение 1) возможному поступлению выхлопных газов в камеру сгорания во время такта сжатия в рамках управления воздушным потоком, подведенным к двигателю внутреннего сгорания, путем открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, которое соединяется с трубопроводом для отвода выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания вблизи одного или нескольких выпускных клапанов.
Если требуется внутренняя рециркуляция выхлопных газов, то момент открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить перепад давления, при котором
pZR<рAb. В этом случае момент открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания в соответствии с существующим отношением давления следует выбирать более ранним, т.е. ближе к нижней мертвой точке относительно такта сжатия. При этом момент открытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания настраивают в соответствии с требуемой степенью внутренней рециркуляции выхлопных газов и определяется при помощи соответствующей индикаторной диаграммы конкретного двигателя внутреннего сгорания, при этом перепад давления (pZR:рAb) для настройки определяется в зависимости от спектра нагрузок как функция угла αHLiGÖ поворота кривошипа.
Время tLi нахождения в открытом состоянии и, следовательно, момент закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания аналогично позиции дросселирующих элементов или длительности нахождения в открытом состоянии впускных клапанов в известных вариантах (I или II) управления воздушным потоком, подведенным к двигателю внутреннего сгорания, зависит от требуемой области нагрузки pmSoll двигателя внутреннего сгорания, которая характеризуется спектром нагрузки. Для определения tLi следует учитывать, что tLi обратно пропорционально pmSoll, поэтому для обоих экстремумов нагрузки двигателя внутреннего сгорания действительны уравнения:
Figure 00000002
Figure 00000003
полной нагрузки (максимальное среднее давление pmSoll,V, уравнение 2) и частичной нагрузки (минимальное среднее давление pmSoll,L, уравнение 3).
В соответствии с этими формализованными зависимостями время tLi нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания можно определить с помощью индикаторной диаграммы для соответствующего двигателя внутреннего сгорания в зависимости от спектра нагрузки давления pZR в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания и представить в зависимости от угла α поворота кривошипа.
Регулировка воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания, осуществляется по этой индикаторной диаграмме с целью получения выходных данных на основании существующего вида управления в соответствии с известными вариантами исполнения I или II. На основании этой индикаторной диаграммы можно определить обусловленные спектром нагрузок и конкретным двигателем внутреннего сгорания моменты времени tLiS для закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания как функцию угла α поворота кривошипа. При этом указанный момент времени tLiS определяется точкой пересечения pZR с соответствующим результатом измерения давления pZI в цилиндре во время такта сжатия. Практически это выполняют следующим образом: на диаграмме p-V изображают обусловленную спектром нагрузок кривую давления в соответствии с фиг.1, а затем определяют параллельно оси ординат (давление в цилиндре) расстояние точки пересечения (pZR:pZI) до оси абсцисс (рабочий объем). Таким образом, можно определить обусловленный спектром нагрузок рабочий объем VHLi, для которого pZR=pZI. На основании определенного таким образом рабочего объема VHLi можно рассчитать момент времени tLiS для закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Однако для этого необходимо предварительно определить соответствующие углы поворота кривошипа для открытия и закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Поскольку обусловленный спектром нагрузок момент времени αHLiGÖ для открытия, соответствующий вышеуказанным вариантам исполнения, можно определить из диаграммы управления рассматриваемого двигателя внутреннего сгорания, далее описан расчет момента времени αHLiGS для закрытия. Для пересчета обусловленного спектром нагрузок рабочего объема VHLi в градусы угла αHLiGS поворота кривошипа для момента времени закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания служит следующее соотношение (Уравнение 4):
Figure 00000004
при этом
Figure 00000005
из чего следует
Figure 00000006
с
Figure 00000007
что позволяет рассчитать обусловленный спектром нагрузок угол αHLiS поворота кривошипа для момента времени закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания в функции от обусловленного спектром нагрузок расстояния hHli до центра верхней головки шатуна, как показано ниже (Уравнение 8).
Figure 00000008
Из этого следует, что с помощью полученного зависимого от спектра нагрузок рабочего объема VHli можно однозначно рассчитать соответствующий угол αHLiS поворота кривошипа, который определяет угол поворота кривошипа в момент времени закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Как следствие этого можно рассчитать время tHLi нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Для этого сначала определяют зависимую от спектра нагрузок область углов αHLi поворота кривошипа, которая соответствует открытому отверстию для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. С этой целью находят разность между соответствующими зависимыми от спектра нагрузок углами поворота кривошипа для открытия и закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания (Уравнение 9).
Figure 00000009
На основании этого промежуточного результата (Уравнение 9) можно следующим образом рассчитать время tHLi нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания (Уравнение 10).
Figure 00000010
Для того чтобы именно в нижней области частичной нагрузки двигателя внутреннего сгорания (см. уравнение 2) оставалось достаточное время для впрыска топлива в камеру сгорания в конце такта сжатия, после достижения критического отношения угла αHLiS поворота кривошипа для закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания по отношению к началу впрыска tEHLi в отдельные цилиндры прекращают подачу топлива. Такое отключение производят с учетом спектра нагрузок и конкретных цилиндров путем снижения количества впрыскиваемого топлива ~ti до нуля, оставляя в исключительном случае подачу топлива только в один цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого повышается область нагрузки одного или нескольких снабжаемых топливом цилиндров двигателя внутреннего сгорания, и момент времени αHLiS закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания снабжаемых топливом цилиндров двигателя внутреннего сгорания смещается в направлении нижней мертвой точки. При этом можно настроить мощность PmS прокручивания цилиндров, не снабжаемых топливом, за счет изменения зависимой от спектра нагрузок длительности нахождения в открытом положении отверстий для выхода газов в камере сгорания этих цилиндров двигателя внутреннего сгорания в зависимости от параметров двигателя внутреннего сгорания, т.е. повысить указанную мощность (Уравнение 11)
Figure 00000011
или понизить ее
Figure 00000012
Для этого можно произвести регулируемое повышение уровня нагрузки одного или нескольких снабжаемых топливом цилиндров двигателей внутреннего сгорания. В результате такого регулирования возможному выходу впрыскиваемого топлива перед началом впрыска tEHLi оказывается противодействие перед моментом закрытия αHLiS отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания без соответствующего изменения воздушного потока, подведенного к двигателю внутреннего сгорания.
Способ согласно изобретению позволяет совместно определять количество воздуха и топлива, подаваемых к двигателю внутреннего сгорания, в расчете на один цилиндр и рабочий цикл на основании спектров нагрузок, благодаря чему многочисленные режимы управления можно более предпочтительно модифицировать с целью оптимизации спектра нагрузок. При этом величина соответствующего регулируемого параметра смещается в направлении значения, зависимого от спектра нагрузок. Это создает преимущества для настройки в режиме, близком к реальному времени, например для регулирования холостого хода, угла опережения зажигания в зависимости от детонации при сгорании топлива, противобуксовочной системы, тягового момента, развиваемого двигателем, скорости движения, ограничения числа оборотов и скорости или для достижения мягкого перехода при смене передач в случае автоматического или полуавтоматического переключения.
Для более наглядного пояснения изобретения используются следующие чертежи, на которых представлены:
Фиг.1 - схематическое изображение процесса Сейлиджера;
Фиг.2 - схематическое изображение кривошипно-шатунного механизма;
Фиг.3 - блок-схема устройства управления для наглядного представления способа управлением воздушным потоком двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению.
Для эксплуатации двигателя 1 внутреннего сгорания, представленного на фиг.3 в виде блок-схемы, подводимые потоки воздуха и топлива, а также моменты зажигания настраивают в зависимости от спектра нагрузок и отдельно для каждого цилиндра. В отличие от описанных выше вариантов исполнения I и II как в управляющем устройстве 3, так и в способе согласно изобретению используется зависимое от спектра нагрузок управление воздушным потоком, подведенным к цилиндрам двигателя внутреннего сгорания во время рабочего цикла. Управление воздушным потоком, подведенным к цилиндрам двигателя внутреннего сгорания во время рабочего цикла, осуществляется при помощи отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. При этом предпочтительный вариант реализации такого отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания представляет собой объединенную клапанную конструкцию с индивидуально настроенными выпускными клапанами 2. Вместо того чтобы управлять потоком воздуха в каждом цилиндре во время такта всасывания, способ согласно изобретению обеспечивает управление за счет изменения времени нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия. Это осуществляется при помощи устройства 3 управления открытием отверстия для выхода газов, которое в примере реализации, показанном на фиг.3, подразделяется на управляющее устройство GÖ (открытие отверстия для выхода газов) 3.2 и управляющее устройство GS (закрытие отверстия для выхода газов) 3.1. Первое из них выдает индивидуальные для каждого цилиндра сигналы GÖ на исполнительное устройство 2 управления открытием отверстия для выхода газов каждого цилиндра, а последнее - индивидуальные для каждого цилиндра сигналы GS. Момент времени GÖ определяется отдельно для каждого цилиндра и каждого двигателя внутреннего сгорания в соответствии с описанными выше вариантами исполнения с учетом момента времени закрытия одного или нескольких впускных клапанов. Момент времени GS определяется в зависимости от спектра нагрузок, при этом система подачи сигнала 4 педали акселератора подает сигнал (γ) педали акселератора, а не показанный на фиг.3 тахометр двигателя внутреннего сгорания подает сигнал (n), соответствующий скорости вращения. В варианте исполнения I двигателей внутреннего сгорания для оценки нагрузки часто используют сигнал расходомера воздуха или измерителя давления во впускном коллекторе. Этим измерительным устройствам свойственны ошибки, которые частично обусловлены датчиками (клапаны - расходомер воздуха) или принципом измерения (реальное время - характер оценки сигнала нагрузки - "ошибка актуализации"), а также обусловлены конструкцией вследствие расположения датчика сигнала во впускном коллекторе ("ошибка фазы"). Изобретение позволяет исключить подобные измерительные устройства и датчики сигнала. Тот факт, что согласно изобретению давление в центре впускного коллектора является постоянным, упрощает управление воздушным потоком, подведенным к двигателю внутреннего сгорания, при этом в отличие от описанного варианта исполнения II можно также отказаться от применения впускных газопроводов с изменяемой включением заслонок длиной тракта или впускных коллекторов с бесступенчатым регулированием для динамической компенсации волны давления, как и от активных воздушных клапанов согласно DE 19500501.5. Благодаря обеспечиваемому таким образом приблизительно постоянному воздушному потоку для всех спектров нагрузок двигателя внутреннего сгорания можно с высокой точностью прогнозировать заполнение цилиндра воздухом в зависимости от спектра нагрузок с учетом соответствующей настроенной длительности нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Регулятор 5 подачи топлива также использует спектры нагрузок для управления регулируемым параметром. Таким образом, на основе спектров нагрузок осуществляется управление подачей топлива и воздуха во время рабочего цикла в каждый цилиндр. Если с помощью лямбда-регулирования устанавливается расхождение между обоими показателями, производится коррекция соответствующего управляемого параметра. Это можно выполнить при помощи изменения количества топлива (~tLi), количества воздуха или обоих регулируемых параметров, что показано на фиг.3 в виде лямбда-сигнала (λ), подаваемого на оба указанных управляющих устройства. Достоинство регулирования значения лямбда при помощи устройства 3, управляющего открытием отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, заключается в том, что реакция на изменения значения лямбда может происходить в режиме реального времени. Однако регулирование значения лямбда посредством управления воздушного потока, подводимого к каждому цилиндру двигателя внутреннего сгорания во время рабочего цикла, возможно только в области частичной нагрузки, поскольку эти рабочие точки еще не представляют максимального заполнения. Регулирование значения лямбда при полной нагрузке (pmSoll,v) осуществляется путем изменения количества топлива (~tLi), впрыскиваемого в цилиндр во время рабочего цикла при закрытом отверстии для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания (см. уравнение 2).
В качестве входного параметра для отражения фактического состояния нагрузки двигателя внутреннего сгорания служит выходной сигнал устройства 5 для регулирования подачи топлива, поскольку этот параметр удобно корректировать различными способами (например, с помощью температуры топлива, двигателя внутреннего сгорания или всасываемого воздуха). Кроме того, количество впрыскиваемого топлива является ключевым параметром для определения вращающего момента двигателя внутреннего сгорания и как следствие - для угла опережения зажигания (ZW). По этой причине устройство 6 для регулирования угла опережения зажигания получает сигнал о начале впрыска (ti) и количестве впрыскиваемого топлива (~tLi) в качестве сигнала нагрузки и направляет соответствующий сигнал угла опережения зажигания (ZW) для каждого цилиндра и каждого рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания.
В каждом из описанных вариантов реализации в двигателях внутреннего сгорания дополнительно предусмотрены датчики детонационного сгорания (не показанных на фиг.3). Они определяют детонационные характеристики цилиндров. Если оказывается, что в одном из цилиндров происходит горение с детонацией, длительность нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания соответственно изменяется, чтобы снизить детонацию. В результате можно исключить традиционно применяемые для устранения детонации устройства для регулирования угла опережения зажигания, повышающие расход топлива.
При этом следует указать, что блок-схема на фиг.3 служит исключительно для обеспечения наглядности вышеописанного способа регулирования воздушного потока двигателя внутреннего сгорания без потерь при дросселировании. Описанная в этой связи последовательность операций реализуется на практике при помощи микропроцессоров, а не схемных компонентов, которые соответствовали бы функциональным блокам на фиг.3.
Список ссылочных обозначений
Символ Обозначение
~tLi Количество впрыскиваемого топлива, зависимое от спектра нагрузок
D Диаметр отверстия цилиндра
h Перемещение поршня
H Ход поршня
HHLi Ход поршня, зависимый от спектра нагрузок, относительно момента закрытия отверстия для выхода газов из одного цилиндра
l Длина шатуна
n Сигнал скорости вращения, соответствующий числу оборотов двигателя внутреннего сгорания
p Давление
рAb Давление выхлопных газов у выпускного клапана
PAmax Верхний уровень давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в начале такта сжатия
PAmin Нижний уровень давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в начале такта сжатия
PmS Мощность на прокручивание не снабжаемого топливом цилиндра двигателя внутреннего сгорания
PmSoll Требуемая область нагрузки двигателя внутреннего сгорания
PmSoll,L Минимально возможная область нагрузки двигателя внутреннего сгорания согласно протоколу приемочных испытаний
PmSoll,v Максимально возможная область нагрузки двигателя внутреннего сгорания согласно протоколу приемочных испытаний
Pz Давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания
PZl Зависимое от спектра нагрузок давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, измеренное для данного угла поворота кривошипа
pZR Установленный уровень давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия
r Расстояние между осью симметрии коренного подшипника коленчатого вала и осью симметрии шатунного подшипника коленчатого вала
tEHLi Начало впрыска, зависимое от спектра нагрузок и конкретного цилиндра
ti Начало впрыска, зависимое от спектра нагрузок, для конкретного
  цилиндра
tLi Время нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, мс
tLiS Зависимый от спектра нагрузок момент закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания
V Объем
VC Объем камеры сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания
VH Рабочий объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания
VHLi Зависимый от спектра нагрузок рабочий объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания
x Расстояние между основанием поршня и центром верхней головки шатуна
α Угол поворота кривошипа
αHLi Зависимый от спектра нагрузок угол поворота кривошипа, при котором открыты отверстия для выхода газов в камере сгорания всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания
αHLiGÖ Зависимый от спектра нагрузок угол поворота кривошипа
αHLiGS Зависимый от спектра нагрузок момент закрытия отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания в градусах угла поворота кривошипа
αHLiÖ Зависимый от спектра нагрузок угол поворота кривошипа в момент открытия ЕÖ
αHLiS Зависимый от спектра нагрузок угол поворота кривошипа в момент закрытия ES
γ Сигнал педали акселератора, зависимый от позиции педали акселератора
TAb Температура выхлопных газов
Sk Сигнал датчика детонации

Claims (27)

1. Способ управления воздушным потоком в двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и по меньшей мере с одним впускным и выпускным органом в каждом цилиндре с помощью по меньшей мере одного регулируемого отверстия для выхода газов в каждом цилиндре, которое сообщается с камерой сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что он включает получение сигнала (γ) педали акселератора, значение которого зависит от позиции педали акселератора, получение сигнала (n) скорости вращения, значение которого зависит от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, и формирование спектра нагрузок из сигнала (γ) педали акселератора и сигнала (n) скорости вращения, при этом определяют зависимое от спектра нагрузок время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания во время такта сжатия и зависимое от спектра нагрузок количество впрыскиваемого топлива (~tLi) за один рабочий цикл в цилиндр, а также в зависимости от спектра нагрузок определяют угол опережения зажигания (ZW).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол опережения зажигания (ZW) определяют в зависимости от сигнала (n) скорости вращения двигателя и сигнала, соответствующего количеству впрыскиваемого топлива (~tLi).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для разных цилиндров устанавливают различное время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в соответствующей камере сгорания, при этом ко всем обеспечиваемым топливом цилиндрам подводят рабочую среду (топливно-воздушную смесь) примерно в одинаковом количестве.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при достижении критической области частичной нагрузки соответствующее отверстие для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра больше не открывают.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при поступлении сигнала частичной нагрузки время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания цилиндров, не снабжаемых топливом, изменяют таким образом, чтобы в определенных пределах обеспечить управление нагрузкой цилиндров, снабжаемых топливом.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что начало открытия (GO) отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания устанавливают таким образом, чтобы давление выхлопных газов было больше, чем давление (pz) в цилиндре, чтобы обеспечить возможность циркуляции выхлопных газов.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для управления рабочими параметрами двигателя внутреннего сгорания, например, углом опережения зажигания (ZW), количеством впрыскиваемого топлива, моментом впрыска, моментом закрытия отверстия для выхода газов и/или выпускного клапана, сигнал педали акселератора модифицируют с помощью прибора управления двигателем таким образом, чтобы обеспечить изменение фактического значения соответствующего управляемого рабочего параметра в направлении заданного значения этого рабочего параметра.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что управляют детонационной характеристикой каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания и задают время
(tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов в камере сгорания каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы исключить детонацию.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что функцию выпуска газов для регулирования количества воздуха, находящегося в каждом цилиндре во время такта сжатия, реализуют при помощи одного или нескольких выпускных клапанов.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что для управления нагрузкой двигателя в области частичной нагрузки прекращают снабжение топливом отдельных цилиндров, а время (tLi) нахождения в открытом положении отверстия для выхода газов устанавливают равным нулю.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что количество воздуха в цилиндре определяют по величине давления (рAb) выхлопных газов за отверстием для выхода газов или выпускным клапаном во время такта сжатия.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов во время такта сжатия устанавливают в соответствии с сигналом давления
(рAb) выхлопных газов, а также в зависимости от числа оборотов двигателя (n) и позиции педали акселератора (γ).
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов во время такта сжатия устанавливают в соответствии с границами детонации двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы обеспечить ступенчатое возрастание времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия до появления детонации, а максимально допустимыми значениями времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия являются такие, которые на одну ступень не доходят до детонации топлива.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что для управления постоянной температурой (ТAb) выхлопных газов во время регенерации сажевого и/или пылевого фильтра, установленного в выхлопном канале, нагрузку двигателя и температуру (ТAb) выхлопных газов можно повышать таким образом, чтобы путем увеличения времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия для выхода газов или выпускного клапана каждого цилиндра во время такта выпуска увеличивать температуру (ТAb) выхлопных газов и нагрузку двигателя, и до окончания процесса регенерации регулировать время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия в зависимости от температуры
(ТAb) выхлопных газов.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что для управления воздушным потоком двигателя внутреннего сгорания управляющие сигналы на исполнительные устройства для управления отверстиями для выхода газов и/или выпускными клапанами, а также на клапаны впрыска подают от контроллера, встроенного в систему управления двигателем, через электронное устройство сопряжения, выполненное в форме информационной шины CAN или последовательного интерфейса.
16. Способ по п.5, отличающийся тем, что сбои в управлении воздушным потоком определяют диагностическим функциональным модулем, а зарегистрированные сбои архивируют в читаемой форме в базе данных в блоке управления двигателем.
17. Способ по пп.1, или 2, или 4-16, отличающийся тем, что для управления тормозным моментом двигателя внутреннего сгорания в режиме принудительного холостого хода время (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или ход открытия отверстия для выхода газов или выпускные клапаны каждого цилиндра во время такта выпуска устанавливают таким образом, чтобы обеспечить зависимое от тормозного момента сжатие горючей смеси за счет уменьшения времени (tLi) нахождения отверстия в открытом положении и/или хода открытия отверстия.
18. Устройство для управления воздушным потоком двигателей внутреннего сгорания с впрыском топлива, регулируемым селективно для каждого цилиндра и индивидуально для рабочего цикла, и по меньшей мере с одним отверстием для выхода газов или по меньшей мере с одним настраиваемым в широких пределах выпускным органом управления, отличающееся тем, что оно содержит датчик скорости вращения, который определяет число оборотов (n) коленчатого вала, датчик давления, который определяет давление (рAb) за отверстием для выхода газов и/или за выпускными клапанами каждого цилиндра, а также датчик, который определяет позицию педали акселератора (γ) и прибор управления двигателем, в который передаются параметры (n), (р) и (γ), который содержит встроенный управляющий блок с алгоритмами определения воздушного потока и который на их основе генерирует управляющие сигналы, регулирующие время нахождения отверстия в открытом положении и/или ход клапана открытия отверстия для выхода газов или выпускных клапанов каждого цилиндра.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно содержит также исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газов или выпускного органа управления, при этом управление временем нахождения в открытом положении отверстий для выхода газов или выпускным органом управления цилиндра осуществляется посредством подачи сигнала с прибора управления двигателем на исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газа или на выпускные органы управления в зависимости от сигнала температуры (ТAb) температурного датчика в выхлопной системе с учетом того, что между заданной и фактической температурой выхлопных газов образуется некоторая разность, и в зависимости от этой разности время нахождения отверстий в открытом положении и/или хода каждого выпускного клапана регулируется по сигналу прибора управления двигателем, поступающего на исполнительные механизмы выпускных клапанов, таким образом, чтобы откорректировать установленное время нахождения отверстий в открытом положении и/или хода каждого выпускного клапана в соответствии с определенной разностью температур и обеспечить в процессе регенерации сажевого или пылевого фильтра постоянную установку заданной температуры.
20. Устройство по п.18 или 19, отличающееся тем, что оно содержит также датчик детонации топлива, при этом для настройки степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания прибор управления двигателем выдает сигналы на исполнительные механизмы для открытия отверстий для выхода газов и/или выпускные органы управления каждого цилиндра во время такта сжатия, а настройка степени сжатия осуществляется прибором управления двигателем в зависимости от сигнала (Sk) датчика детонации топлива.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что прибор управления двигателем содержит встроенный блок управления, который включает средство для определения требуемого соотношения между топливом и воздухом на основании текущих условий работы двигателя, описываемых сигналами датчиков.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что указанное средство связано с исполнительными механизмами и устройством подачи топлива и передает управляющий сигнал на исполнительные механизмы открытия отверстий для выхода газов или на выпускные управляющие органы цилиндров, а также на устройство подачи топлива, чтобы установить соотношение между топливом и воздухом в соответствии с требуемой величиной перед проведением измерений давления в выхлопной системе при помощи датчика давления.
23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что в памяти указанного встроенного блока управления сохраняются зависимые от рабочих характеристик оптимальные соотношения избытка воздуха для различных условий работы двигателя, при этом каждый вариант сохраненного соотношения избытка воздуха соответствует некоторому набору условий работы двигателя.
24. Устройство по п.18, отличающееся тем, что отверстие для выхода газов в каждом цилиндре содержит выпускной клапан, а встроенный блок управления с помощью исполнительных механизмов может регулировать время открытия и закрытия и/или величину открытия выпускных клапанов таким образом, чтобы обеспечить необходимое соотношение количества воздуха для каждого конкретного режима работы двигателя.
25. Устройство по п.18, отличающееся тем, что прибор управления двигателем определяет нагрузку двигателя на основании скорости вращения (n) коленчатого вала, измеренной датчиком числа оборотов, и давления (рAb), измеренного датчиком давления после отверстия для выхода газов и/или выпускного клапана каждого цилиндра, и/или при помощи исполнительных механизмов устанавливает количество сжигаемого воздуха путем регулирования времени открытия и закрытия и/или величины открытия выпускных клапанов во время такта сжатия.
26. Двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием способа по пп.1-17.
27. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство по пп.18-25.
RU2006133926/06A 2004-03-04 2005-03-01 Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство RU2384722C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004010519A DE102004010519B4 (de) 2004-03-04 2004-03-04 Verfahren zum Steuern des Luftmengenstromes von Verbrennungskraftmaschinen
EP102004010519.7 2004-03-04
PCT/EP2005/002153 WO2005085618A1 (de) 2004-03-04 2005-03-01 Verfahren und vorrichtung zum steuern des luftmengenstromes von verbrennungskraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006133926A RU2006133926A (ru) 2008-04-10
RU2384722C2 true RU2384722C2 (ru) 2010-03-20

Family

ID=34877346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133926/06A RU2384722C2 (ru) 2004-03-04 2005-03-01 Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7433778B2 (ru)
EP (1) EP1725757B1 (ru)
JP (1) JP2007536452A (ru)
CN (1) CN100480492C (ru)
AT (1) ATE405737T1 (ru)
DE (2) DE102004010519B4 (ru)
RU (1) RU2384722C2 (ru)
WO (1) WO2005085618A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576287C2 (ru) * 2013-04-10 2016-02-27 Альстом Текнолоджи Лтд Камера сгорания газовой турбины (варианты) и способ управления воздушным потоком, подаваемым в камеру сгорания газовой турбины
RU2611056C2 (ru) * 2012-02-06 2017-02-21 Рено С.А.С. Способ и система диагностики подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства
RU2676749C2 (ru) * 2016-08-26 2019-01-11 Вячеслав Иванович Новоковский Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания при эксплуатации
RU2702072C2 (ru) * 2016-02-02 2019-10-03 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ (варианты) и система для извлечения тепловой энергии из отработавших газов цилиндров двигателя
RU2719200C2 (ru) * 2015-11-05 2020-04-17 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ разомкнутого и замкнутого управления системой рециркуляции отработавших газов (варианты)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027709A1 (de) * 2006-12-27 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Start einer Brennkraftmaschine
DE102008036635B4 (de) 2008-08-06 2018-10-04 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb und einem steuerbaren Ladeluftkühler
US8347858B2 (en) * 2009-04-27 2013-01-08 Honda Motor Co., Ltd. Load condition detection apparatus for general-purpose engine
CN102493879A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 宋宏宇 电喷发动机自适应停缸控制技术
DE102012008125B4 (de) * 2012-04-25 2019-07-25 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine nach dem HCCI-Brennverfahren
DE102012019009B4 (de) * 2012-09-27 2020-06-10 Klaus Herzog Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
CN104018976B (zh) * 2014-06-04 2016-07-13 中国民用航空飞行学院 一种发动机提前点火角快速精确定位方法
CN107013347A (zh) * 2017-06-07 2017-08-04 北京工业大学 一种柴油机排气流量的在线识别方法
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
CN115680932A (zh) * 2022-10-13 2023-02-03 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种自适应发动机二元自适应引射喷管数学建模方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3401362C3 (de) * 1983-02-04 1998-03-26 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Steuerung von Viertakt-Kolbenbrennkraftmaschinen
DE3720097A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-14 Daimler Benz Ag Regelung fuer einen gasmotor
DE3940752A1 (de) * 1989-12-09 1991-06-13 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum steuern eines ottomotors ohne drosselklappe
DE19502669C2 (de) * 1994-04-21 1998-01-15 Mannesmann Ag Einrichtung zur Mengenregelung von Verbrennungsluft
AUPN667595A0 (en) * 1995-11-20 1995-12-14 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Electronic position and speed sensing device
JP3731025B2 (ja) * 1996-08-09 2006-01-05 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の空気量制御装置
JP3522053B2 (ja) * 1996-08-26 2004-04-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE19810466C2 (de) * 1998-03-11 1999-12-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung
DE19906707A1 (de) * 1999-02-18 2000-08-24 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Bestimmung der Zylinderbefüllung bei ungedrosselten Verbrennungsmotoren
DE19953933C1 (de) * 1999-11-10 2001-02-15 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung
JP3815163B2 (ja) * 2000-01-25 2006-08-30 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式内燃機関
JP3858554B2 (ja) * 2000-02-23 2006-12-13 株式会社日立製作所 エンジン排気浄化装置
JP2003083099A (ja) * 2001-09-06 2003-03-19 Yanmar Co Ltd 内燃機関の制御方法
JP4061067B2 (ja) 2001-12-27 2008-03-12 株式会社日立製作所 筒内噴射式内燃機関の制御装置
DE50212505D1 (de) 2002-01-30 2008-08-28 Ford Global Tech Llc Viertakt-Ottomotor mit Direkteinspritzung und Verfahren zur Ventilsteuerung
JP4385955B2 (ja) * 2005-01-25 2009-12-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸入空気量制御装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611056C2 (ru) * 2012-02-06 2017-02-21 Рено С.А.С. Способ и система диагностики подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства
RU2576287C2 (ru) * 2013-04-10 2016-02-27 Альстом Текнолоджи Лтд Камера сгорания газовой турбины (варианты) и способ управления воздушным потоком, подаваемым в камеру сгорания газовой турбины
US10544736B2 (en) 2013-04-10 2020-01-28 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustion chamber for adjusting a mixture of air and fuel flowing into the combustion chamber and a method thereof
RU2719200C2 (ru) * 2015-11-05 2020-04-17 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ разомкнутого и замкнутого управления системой рециркуляции отработавших газов (варианты)
RU2702072C2 (ru) * 2016-02-02 2019-10-03 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ (варианты) и система для извлечения тепловой энергии из отработавших газов цилиндров двигателя
RU2676749C2 (ru) * 2016-08-26 2019-01-11 Вячеслав Иванович Новоковский Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания при эксплуатации

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004010519B4 (de) 2007-10-04
RU2006133926A (ru) 2008-04-10
DE502005005108D1 (de) 2008-10-02
EP1725757A1 (de) 2006-11-29
US20070198164A1 (en) 2007-08-23
CN1930389A (zh) 2007-03-14
US7433778B2 (en) 2008-10-07
EP1725757B1 (de) 2008-08-20
DE102004010519A1 (de) 2005-09-22
JP2007536452A (ja) 2007-12-13
CN100480492C (zh) 2009-04-22
WO2005085618A8 (de) 2006-11-09
ATE405737T1 (de) 2008-09-15
WO2005085618A1 (de) 2005-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2384722C2 (ru) Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство
US5588411A (en) Method for controlling an internal combustion engine with external ignition system and with a fuel injection system
JP2007536452A6 (ja) 内燃機関の気流を制御するための方法および装置
US6981492B2 (en) Method for determining an exhaust gas recirculation amount
CN101903636B (zh) 用于监控内燃机中的再循环废气的方法和装置
US9482147B2 (en) Method and apparatus to operate internal combustion engine employing an intake air compressor
SE445058B (sv) Forfarande for effektforbettring av forbrenningsmotor
CN108691668B (zh) 具有排气再循环系统的内燃发动机
CN101573517A (zh) 用于内燃发动机的控制设备和控制方法
JPH11351041A (ja) 燃料噴射式内燃機関
US7373922B2 (en) Intake air amount control apparatus and intake air amount control method of internal combustion engine
CN104487679A (zh) 增压发动机的控制装置
KR20070004707A (ko) 내연 기관 제어 방법
US7357127B2 (en) Method for determining the air mass in a cylinder
RU2645856C2 (ru) Способ диагностики двигателя с наддувом и соответствующий двигатель
JP2002122041A (ja) 内燃機関の運転方法および装置
KR20110030490A (ko) 내연 기관 및 내연 기관의 동작 장치 및 방법
US20030221669A1 (en) Method for regulating the fuel injection of an internal combustion engine
US7398749B2 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
US6907339B2 (en) Method for controlling an internal combustion engine
EP2024628A1 (en) Method for controlling a fuel valve and/or an air valve for an internal combustion engine
JP2001248486A (ja) 内燃機関および該内燃機関の作動方法
CN109819665B (zh) 用于控制内燃机的气缸中的残余气体质量和/或排气歧管中的冲刷空气质量的方法和装置
US6481414B2 (en) Method of controlling an internal combustion engine
KR20190116467A (ko) 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180302