Передающий сигнал детонации в двигателе элемент, система контроля детонации в двигателе и система для двигателя - RU2660732C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к выявлению детонации в двигателе в блоке цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, в которой импульсное давление детонации в двигателе может эффективнее передаваться на датчик детонации двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Конструкции двигателя могут включать в себя различные признаки, которые служат различным целям. Одним из примеров может быть конструкция блока цилиндров двигателя с открытой плитой, в которой предусмотрена область между цилиндрами и основным корпусом блока цилиндров двигателя. Преимущества конструкции с открытой плитой могут включать в себя более низкую стоимость, использование высокопрочных алюминиевых сплавов, более тонкие сечения отливки блока, лучшее охлаждение, более легкий вес и более легкая выемка шаблона из литейной формы, когда блок отливается под давлением.

Еще один примерный признак конструкции двигателя может состоять в том, чтобы предусматривать датчик детонации двигателя, связанный с контроллером двигателя. Когда установка момента зажигания двигателя подвергнута слишком большому опережению, может происходить детонация или формирование звенящего стука, но, когда установка момента зажигания подвергнута слишком большому запаздыванию, могут компрометироваться рабочие характеристики. Датчик детонации может использоваться, чтобы побуждать двигатель работать с установкой опережения зажигания, подвергнутой как можно большему опережению, но без детонации. Контроллер двигателя может осуществлять опережение установки момента зажигания до тех пор, пока датчик детонации не выявляет детонацию. Затем, контроллер может осуществлять запаздывание установки опережения зажигания как раз достаточно, чтобы прекращались детонация или формирование звенящего стука. В дополнение или в качестве альтернативы, у двигателей с турбонаддувом, контроллер может отправлять сигналы на перепускную заслонку, чтобы понижать давление турбонаддува до тех пор, пока не затихает детонация.

Авторы в материалах настоящего описания выявили проблему с эффективностью датчика детонации, когда используется с блоками цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой. Поскольку детонация может возникать, когда поршень находится за несколько градусов от положения ВМТ, может быть полезным иметь датчик детонации как можно ближе к верхней части цилиндра, где происходит детонация. Но открытая область вокруг цилиндров в блоке с открытой плитой может создавать более длинный тракт для прохождения сигнала детонации или давления. Дополнительное демпфирование от прохождения более длинного расстояния может ослаблять сигналы и может понижать отношение сигнал/шум.

Были предложены модификации в отношении открытой области вокруг цилиндров в блоках цилиндров двигателя с открытой плитой. Например, в US 2010/050433 (опубл. 04.03.2010, МПК F02F 1/00, B23P 11/00) предусмотрен способ обработки и кондуктор для обработки, чтобы блоки цилиндров двигателя избегали ухудшения округлости расточки цилиндров во время обработки. Кондуктор включает в себя обжимные элементы, имеющие скошенные поверхности, содержащие участки сжатия, чтобы оказывать давление на наружную сторону стенки цилиндра изнутри открытого области, в то время как выполняется чистовая обработка внутри расточки цилиндра на противоположной стороне стенки цилиндра.

Авторы в материалах настоящего описания выявили некоторое количество недостатков у этого подхода, например, обжимные элементы эффективны только в качестве противодействующей силы во время обработки блока цилиндров, а не во время работы двигателя. Противопоставленный материал оказывается неспособным принимать меры в ответ на недостатки удлиненного сигнального тракта, испытываемого сигналами детонации, вследствие открытой области вокруг цилиндра, как выявлено изобретателями в материалах настоящего описания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением могут предусматривать перекрывание открытого области между цилиндром и боковой стенкой блока цилиндров двигателя, которая также может находиться в непосредственной близости к головке блока цилиндров и к образующей плиту поверхности. Таким образом, тракт сигнала детонации делается гораздо более коротким. Таким образом, могут достигаться целостность сигнала и улучшенное управление двигателем.

В одном из аспектов предложен передающий сигнал детонации в двигателе элемент, содержащий:

по существу сплошную вставку, имеющую размер и форму для установки в области между стенкой цилиндра камеры сгорания и корпусом блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен элемент, в котором по существу сплошная вставка выполнена из алюминия.

В одном из вариантов предложен элемент, в котором по существу сплошная вставка выполнена из материала, который является тем же самым или по существу подобным материалу, из которого выполнен блок цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен элемент, дополнительно содержащий датчик детонации двигателя, соединенный с корпусом блока цилиндров двигателя для определения детонации в двигателе, которая проходит через передающий сигнал детонации в двигателе элемент.

В одном из вариантов предложен элемент, дополнительно содержащий датчик детонации двигателя, соединенный с корпусом блока цилиндров двигателя для определения, происходит ли детонация в двигателе в камере сгорания.

В одном из вариантов предложен элемент, в котором по существу сплошная вставка имеет клиновидное поперечное сечение, чтобы по существу сплошная вставка была выполнена с возможностью заклинивания в области между стенкой цилиндра и корпусом блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен элемент, в котором по существу сплошная вставка имеет первую сторону, профилированную, чтобы по существу соответствовать первому контуру, расположенному на внешней поверхности стенки цилиндра, и вторую сторону, противоположную первой стороне, профилированную, чтобы по существу соответствовать второму контуру, расположенному на внутренней поверхности области, определенной радиально внешней частью корпуса блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен элемент, в котором первая сторона изогнута, чтобы по существу соответствовать радиальной части внешней поверхности стенки цилиндра, при этом вторая сторона изогнута, чтобы по существу соответствовать кольцеобразной части внутренней поверхности внешней части корпуса блока цилиндров двигателя.

В одном из дополнительных аспектов предложена система контроля детонации в двигателе, содержащая:

блок цилиндров двигателя, содержащий корпус блока цилиндров двигателя;

стенку цилиндра, образующую по меньшей мере часть камеры сгорания;

область между верхней частью стенки цилиндра и верхней частью корпуса блока цилиндров двигателя;

датчик детонации двигателя, установленный на блок цилиндров двигателя; и

передающий импульс давления элемент в области, и расположенный в контакте с внешней поверхностью стенки цилиндра и противоположной внутренней поверхностью корпуса блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая механизм управления зажиганием для управления временными характеристиками сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания; и

контроллер, функционально соединенный с механизмом управления зажиганием и с датчиком детонации двигателя, и выполненный с возможностью регулирования временных характеристик сгорания, когда датчик детонации двигателя считывает сигнал детонации, который находится вне предварительно выбранного диапазона.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:

механизм управления зажиганием для управления временными характеристиками сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания;

клапан перепускной заслонки, выполненный с возможностью управления потоком выхлопных газов через выпускную турбину, чтобы регулировать давление наддува всасываемого воздуха, направляемого в камеру сгорания; и

контроллер, функционально соединенный с механизмом управления зажиганием и с датчиком детонации двигателя, и выполненный с возможностью регулирования временных характеристик сгорания и/или перепускной заслонки, когда датчик детонации двигателя считывает сигнал детонации, который находится вне предварительно выбранного диапазона.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:

контроллер;

причем контроллер содержит одну или более логических схем и одно или более управляющих соединений для регулировки состояния двигателя к заданному состоянию в соответствии с сигналами, принимаемыми с датчика детонации двигателя через передающий импульс давления элемент.

В одном из вариантов предложена система, в которой звуковые волны из камеры сгорания передаются через блок цилиндров двигателя на первой скорости, причем звуковые волны передаются через передающий импульс давления элемент на второй скорости, при этом вторая скорость является по существу такой же, как первая скорость.

В одном из вариантов предложена система, в которой передающий импульс давления элемент является сварным швом.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система для двигателя, содержащая:

блок цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, содержащий:

корпус блока цилиндров двигателя,

полость в корпусе блока цилиндров двигателя,

стенку цилиндра, расположенную в полости, присоединенную, на ее первой стороне, к основанию полости и продолжающуюся от основания полости до второй стороны, причем стенка цилиндра образует по меньшей мере часть камеры сгорания на ее внутренней стороне,

область между стенкой цилиндра и второй стороной корпуса блока цилиндров двигателя;

датчик детонации двигателя, соединенный с корпусом блока цилиндров двигателя; и

передающая детонационный удар вставка, закрепленная в области.

В одном из вариантов предложена система, в которой датчик детонации двигателя прикреплен к наружной поверхности корпуса блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, функционально соединенный с датчиком детонации двигателя и функционально соединенный с механизмом управления зажиганием, чтобы регулировать временные характеристики сгорания в камере сгорания, чтобы регулировать детонацию в двигателе ниже заданного порогового значения.

В одном из вариантов предложена система, в которой корпус блока цилиндров двигателя и стенка цилиндра выполнены из первого материала, при этом передающая детонационный удар вставка выполнена из второго материала, при этом первый материал и второй материал являются идентичным или по существу идентичным материалом.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая плиту блока цилиндров двигателя для соединения с клапанной крышкой, при этом датчик детонации двигателя присоединен к внешней поверхности корпуса блока цилиндров двигателя по существу смежно плите блока цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой передающая детонационный удар вставка имеет горячую посадку с полостью.

Варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением могут давать систему контроля детонации в двигателе, которая может включать в себя блок цилиндров двигателя, включающий в себя корпус блока цилиндров двигателя и стенку цилиндра, образующую по меньшей мере часть камеры сгорания. Область может быть определена между верхней частью стенки цилиндра и верхней частью корпуса блока цилиндров двигателя. Датчик детонации двигателя может быть установлен на блок цилиндров двигателя. Передающий импульс давления элемент может быть расположен в области и может быть расположен в контакте с внешней поверхностью стенки цилиндра и противоположной внутренней поверхностью корпуса блока цилиндров двигателя. Таким образом, импульсы давления от детонации в двигателе могут эффективно передаваться со стенки цилиндра на корпус блока цилиндров двигателя для определения датчиком детонации двигателя.

Другие примерные варианты осуществления могут предусматривать систему для двигателя. Система может включать в себя блок цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, включающий в себя: корпус блока цилиндров двигателя, полость в корпусе блока цилиндров двигателя, стенку цилиндра, расположенную в полости, присоединенную, на ее первой стороне, к основанию полости и продолжающуюся от основания полости до второй стороны, стенка цилиндра может определять по меньшей мере часть камеры сгорания на ее внутренней стороне. Область может быть расположена между стенкой цилиндра и второй стороной корпуса блока цилиндров двигателя. Датчик детонации двигателя может быть соединен с корпусом блока цилиндров двигателя, и передающая детонационный удар вставка может быть закреплена в области. Таким образом, область может не вызывать никакого влияния на задержку или ухудшение сигнала.

Другие примерные варианты осуществления могут включать в себя передающий сигнал детонации в двигателе элемент, который может включать в себя по существу сплошную вставку, имеющую размер и форму для установки в области между стенкой цилиндра камеры сгорания и корпусом блока цилиндров двигателя. Чтобы умещаться в области, вставка может иметь первую сторону, которая соответствует профилю первого контура, расположенного на внешней поверхности стенки цилиндра, и вторую сторону, которая соответствует профилю второго контура, расположенного на внутренней поверхности блока цилиндров двигателя. Таким образом, передающий сигнал детонации в двигателе элемент может использоваться для содействия эффективной передаче сигналов детонации в двигателе из камеры сгорания на датчик детонации.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 - вид сверху участка примерного блока цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, который может использоваться в системе, проиллюстрированной на фиг. 1.

Фиг. 3 - общий вид сверху и спереди блока цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, показанного на фиг. 2.

Фиг. 4 - общий вид сверху еще одного примерного блока цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой, включающего в себя передающие сигнал детонации вставки, установленные в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 - детализированный общий вид сверху, подобный виду, проиллюстрированному на фиг. 4.

Фиг. 6 - общий вид одиночной передающей сигнал детонации вставки.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 - вид поперечного разреза со схематичными частями, иллюстрирующий поперечный разрез двигателя 10 в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 2, 3, 4 и 5 показывают разные виды корпуса 202 блока цилиндров двигателя, стенок 204 цилиндра и плиты 240 блока цилиндров двигателя вместе с передающими сигнал детонации в двигателе элементами 214. В одном из вариантов осуществления, передающий элемент может включать в себя по существу сплошную вставку 215, профилированную, чтобы соответствовать области. Вставка 215 показана на фиг. 6.

На фиг. 1, различные признаки двигателя 10 могут быть опущены или проиллюстрированы упрощенным образом для облегчения понимания текущего описания. Например, области могут быть проиллюстрированы с непрерывной поперечной штриховкой, которая, в противном случае, может указывать сплошное тело, однако, реальные варианты осуществления могут включать в себя различные компоненты двигателя и/или полые или пустые части двигателя.

Вид в поперечном разрезе, показанный на фиг. 1, может считаться взятым по одному цилиндру 12 двигателя 10. Различные компоненты двигателя 10 могут управляться, по меньшей мере частично, системой управления, которая может включать в себя контроллер 100, и/или входным сигналом от водителя транспортного средства через устройство ввода, такое как педаль акселератора (не показана). Цилиндр 12 может включать в себя камеру 14 сгорания. Поршень 16 может быть расположен внутри цилиндра 12 для возвратно-поступательного движения в нем. Поршень 16 может быть присоединен к коленчатому валу 18 через шатун 20, шатунную шейку 21 и радиус 22 кривошипа, здесь показанный объединенным с противовесом 24. Некоторые примеры могут включать в себя отдельные радиус 22 кривошипа и противовес 24. Возвратно-поступательное движение поршня 16 может преобразовываться во вращательное движение коленчатого вала 18. Коленчатый вал 18, шатун 20, шатунная шейка 21, радиус 22 кривошипа и противовес, и возможно, другие не проиллюстрированные элементы могут быть расположены в картере 26 двигателя. Картер 26 двигателя может удерживать масло. Коленчатый вал 18 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу (не показано) транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 18 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10. Ведущее колесо или колеса могут быть в контакте качения с передающей крутящий момент сопряженной поверхностью. Колесо(а) может включать в себя тормозную систему которая, когда применяется, может замедлять или прекращать вращение колес. В дополнение, действие двигателя 10, в дополнение к выдаче движущей силы для осуществления движения, может выдавать тормозящую или замедляющую силу, чтобы замедлять или прекращать вращение колеса(ес).

Камера 14 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного канала 30 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 32. Впускной канал 30 и выпускной канал 32 могут избирательно сообщаться с камерой 14 сгорания через соответствующие впускной клапан 34 и выпускной клапан 36. Дроссель 31 может быть включен в состав для управления количеством воздуха, который может проходить через впускной канал 30. В некоторых вариантах осуществления, камера 14 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В этом примере, впускной клапан 34 и выпускной клапан 36 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 38 и 40 кулачкового привода. Каждая из систем 38 и 40 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков 42 и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером для изменения работы клапанов. Кулачки 42 могут быть выполнены с возможностью вращаться на соответствующих вращающихся распределительных валах 44. Как изображено, распределительные валы 44 могут находиться в конфигурации двойного верхнего распределительного вала (DOHC), хотя альтернативные конфигурации также могут быть возможны. Положение впускного клапана 34 и выпускного клапана 36 может определяться датчиками положения (не показаны). В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 34 и/или выпускной клапан 36 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 12 может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

В одном из вариантов осуществления, сдвоенная независимая VCT может использоваться в каждом ряду V-образного двигателя. Например, в одном ряду V-образной конфигурации, цилиндр может иметь независимо регулируемый кулачок впускного клапана и кулачок выпускного клапана, где установка фаз кулачкового распределения каждого из кулачков впускного и выпускного клапанов может независимо регулироваться относительно установки фаз распределения коленчатого вала.

Топливная форсунка 50 показана присоединенной непосредственно к камере 14 сгорания для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала, который может приниматься из контроллера 100. Таким образом, топливная форсунка 50 может обеспечивать то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 14 сгорания. Топливная форсунка 50, например, может быть установлена сбоку камеры 14 сгорания или сверху камеры 14 сгорания. Топливо может подаваться через топливную магистраль 51 в топливную форсунку 50 топливной системой, которая может включать в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). В некоторых вариантах осуществления, камера 14 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном канале 30, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 14 сгорания. Топливная магистраль 51 может быть шлангом или каналом, который может быть присоединен к стыковочному компоненту двигателя, такому как головка 60 блока цилиндров.

Система 52 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 54 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания из контроллера в выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 14 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.

Головка 60 блока цилиндров может быть присоединена к блоку цилиндров или блоку 62 цилиндров двигателя. Головка 60 блока цилиндров может быть выполнена с возможностью оперативно вмещать и/или поддерживать впускной клапан(ы) 34, выпускной клапан(ы) 36, связанные системы 38 и 40 привода клапанов, и тому подобное. Головка 60 блока цилиндров также может поддерживать распределительные валы 44. Крышка 64 газораспределительного механизма может быть соединена с и/или установлена на головку 60 блока цилиндров и может вмещать связанные системы 38 и 40 привода клапанов, и тому подобное. Другие компоненты, такие как свеча 54 зажигания, также может вмещаться и/или поддерживаться головкой 60 блока цилиндров. Блок цилиндров или блок 62 цилиндров двигателя может быть выполнен с возможностью вмещать поршень 16. В одном из примеров, головка 60 блока цилиндров может соответствовать цилиндру 12, расположенному на первом конце двигателя. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает один цилиндр 12 многоцилиндрового двигателя 10, каждый цилиндр 12 может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д.

Двигатель 10 может включать в себя турбонагнетатель 190, имеющий турбокомпрессор 94, расположенный в тракте 96 всасываемого воздуха, для сжатия всасываемой текучей среды перед тем, как всасываемая текучая среда пропускается во впускной канал 30 двигателя 10. В некоторых применениях, промежуточный охладитель (не показан) может быть включен в состав для охлаждения впускного заряда перед тем, как он поступает в двигатель. Турбокомпрессор 94 может приводиться в движение турбиной 98 в системе выпуска, которая может приводиться в движение выхлопными газами, выходящими из выпускного коллектора 32. В некоторых случаях, дроссель 31 может находиться ниже по потоку от турбокомпрессора 94 вместо выше по потоку, как проиллюстрировано. Турбокомпрессор 94 может быть присоединен для вращения турбиной 98 в системе выпуска через вал 126 турбины. Вал 126 турбины может поддерживаться для вращения подшипниками (не показанными) турбины и может смазываться системой смазки подшипников турбины. Хотя не проиллюстрировано, двигатель 10 может включать в себя магистраль рециркуляции выхлопных газов, EGR, и/или систему EGR.

Поток выхлопных газов через турбину 98 в системе выпуска, например, может регулироваться или управляться, перепускной заслонкой 102, выполненной с возможностью отводить выхлопные газы от турбины 98 в системе выпуска и в выпускную магистраль 104. Отведение выхлопных газов может помогать регулировать скорость вращения турбины 98 в системе выпуска, которая, в свою очередь, может регулировать скорость работы турбокомпрессора 94. Перепускная заслонка 102 может быть выполнена в виде клапана. Перепускная заслонка 102, например, может использоваться для регулирования давления наддува в системе турбонагнетателя, что может помогать защищать двигатель и турбонагнетатель. Перепускная заслонка 102 может приводиться в действие на основании сигналов, принятых из контроллера 100.

Выпускная магистраль 104 может включать в себя одно или более устройств 106 снижения токсичности выхлопных газов, которые могут быть установлены в плотно соединенном положении в выпускной магистрали 104. Одно или более устройств 106 снижения токсичности выхлопных газов, например, могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный каталитический нейтрализатор, и т.д.

Варианты осуществления могут предусматривать систему 200 контроля детонации в двигателе, которая может включать в себя блок 62 цилиндров двигателя. Блок 62 цилиндров двигателя может включать в себя корпус 202 блока цилиндров двигателя и стенку 204 цилиндра, образующую по меньшей мере часть камеры 14 сгорания. Область 206 может быть определена между верхней частью стенки 208 цилиндра и верхней частью корпуса 210 блока цилиндров двигателя. Датчик 212 детонации двигателя может быть установлен на блок 62 цилиндров двигателя. Передающий импульс давления элемент 214 может быть расположен в области 206 и может быть расположен в контакте с внешней поверхностью 216 стенки 204 цилиндра и противоположной внутренней поверхностью 218 корпуса блока цилиндров двигателя.

Система 200 контроля детонации в двигателе также может включать в себя механизм 52 управления зажиганием, такой как система 52 зажигания, для управления временными характеристиками сгорания топливно-воздушной смеси в камере 14 сгорания. Контроллер 100 может быть функционально соединен с механизмом 52 управления зажиганием и также может быть функционально соединен с датчиком 212 детонации двигателя. Контроллер 100 также может быть выполнен с возможностью регулировать временные характеристики сгорания, когда датчик 212 детонации двигателя считывает сигнал детонации, такой как звенящий стук, или характерное изменение давления, которые могут находиться вне предварительного выбранного диапазона.

Варианты осуществления могут предусматривать систему 200 контроля детонации в двигателе, которая также может включать в себя механизм 52 управления зажиганием для управления временными характеристиками сгорания топливно-воздушной смеси в камере 14 сгорания. Клапан 102 перепускной заслонки может быть выполнен с возможностью регулировать поток 220 выхлопных газов через турбину 98 в системе выпуска, чтобы управлять давлением наддува всасываемого воздуха, направляемого в камеру 14 сгорания. Контроллер 100, функционально соединенный с механизмом управления зажиганием и с датчиком 212 детонации двигателя, и выполненный с возможностью регулировать временные характеристики сгорания посредством механизма 52 управления зажиганием и/или перепускную заслонку 102, когда датчик 212 детонации двигателя считывает сигнал детонации, который находится вне предварительно выбранного диапазона. Работа перепускной заслонки 102 также может зависеть от сигналов, принимаемых с датчика 103 давления, который может быть соединен с впускным каналом 30. Датчик 103 давления может отправлять сигналы в контроллер 100.

Варианты осуществления могут предусматривать систему 200 контроля детонации в двигателе, которая также может включать в себя контроллер 100. Контроллер может иметь одну или более логических схем 222 и одно или более управляющих соединений 224 для регулировки состояния двигателя к заданному состоянию в соответствии с сигналами, принимаемыми с датчика 212 детонации двигателя через передающий импульс давления элемент 214.

Варианты осуществления могут предусматривать систему 200 контроля детонации в двигателе, в которой звуковые волны 226 из камеры сгорания 14 могут передаваться через блок 62 цилиндров двигателя на первой скорости, и в которой звуковые волны передаются через передающий импульс давления элемент 214 на второй скорости, при этом вторая скорость является по существу такой же, как первая скорость.

Различные варианты осуществления могут предусматривать систему 200 для двигателя 10. Система 200 может включать в себя блок 62 цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой. Блок 62 цилиндров двигателя конструкции с открытой плитой может включать в себя корпус 202 блока цилиндров двигателя и полость 228 в корпусе 202 блока цилиндров двигателя. Стенка 204 цилиндра может быть расположена в полости 228 и может быть присоединена, на ее первой стороне 230, к основанию 232 полости и продолжающейся от основания 232 полости до второй стороны 234. Стенка 204 цилиндра может определять по меньшей мере часть камеры 14 сгорания на ее внутренней стороне. Область 206 может быть расположена между стенкой 204 цилиндра и второй стороной 234 корпуса 202 блока цилиндров двигателя. Датчик 212 детонации двигателя может быть соединен с корпусом 62 блока цилиндров двигателя. Передающая детонационный удар вставка 214 может быть закреплена в области 206. Таким образом, детонационные удары, которые могут возникать изнутри камеры 14 сгорания, могут передаваться через область 206 и могут считываться датчиком 212 детонации двигателя.

Датчик 212 детонации двигателя может быть прикреплен к наружной поверхности 236 корпуса блока цилиндров двигателя и может быть установлен на монтажную поверхность 237. Как видно в конфигурациях фиг. 1 и 3, монтажная поверхность 237 для датчика расположена, чтобы датчик 212 детонации мог устанавливаться перпендикулярно наружной поверхности 236 корпуса блока цилиндров двигателя. Более того, в этом положении датчик также перпендикулярен центральной (вертикальной) оси передающей вставки 214. Датчик может быть установлен на наружной поверхности 236 корпуса блока цилиндров двигателя, чтобы было уменьшено расстояние между датчиком и передающей вставкой.

В еще одном варианте осуществления, датчик 212 может быть прикреплен возле или напротив верхнего конца 238 камеры 14 сгорания. Если датчик 212 детонации двигателя не был установлен на поверхность 237, вставки 214 могут быть перемещены, чтобы сокращать расстояние между вставками и датчиком детонации, гарантируя, что тракт сигнала детонации также уменьшен, для сохранения целостности сигнала.

Система 200 также может включать в себя контроллер 100, функционально соединенный с датчиком 212 детонации двигателя и функционально соединенный с механизмом 52 управления зажиганием, чтобы регулировать временные характеристики сгорания в камере 14 сгорания, чтобы регулировать детонацию двигателя ниже заданного порогового значения.

Корпус 202 блока цилиндров двигателя и стенка 204 цилиндра могут быть выполнены из первого материала, а передающая детонационный удар вставка 214 может быть выполнена из второго материала. Первый материал и второй материал могут быть одним и тем же или по существу одним и тем же материалом. Таким образом, некоторые или все характеристики каждого материала могут быть идентичными или подобными, например, они могут иметь сходные плотности. В некоторых случаях, передающий импульс давления элемент 214 может быть сварным швом. В других случаях, он может быть вставкой или клиновидным, наделенным размерами и формой для расположения в области 206.

Таким образом, силы удара, например, шумы, могут передаваться через нее подобным образом, например, с идентичными или подобными скоростями. В некоторых примерах, одна или более передающих детонационный удар вставок 214 могут иметь горячую посадку с полостью 206, чтобы они могли подвергаться горячей посадке в полость 206. Таким образом, может обеспечиваться по существу однородный и непрерывный тракт из материала и непрерывный тракт для сигнала детонации. Понятно, что горячая посадка является технологией, которая добивается посадки внатяг или прессовой посадки, при которой соединение между передающими вставками 214, стенкой 204 цилиндра и корпусом 202 блока цилиндров двигателя достигается благодаря трению между этими частями. В частности, силы сжатия между деталями, создаваемые горячей посадкой, предоставляют возможность для жесткого соединения, при этом передающий элемент 214 по существу не может перемещаться ни в каком направлении или существенно поворачиваться вокруг какой бы то ни было оси. Относительная плотность посадки вставки в области 206 образуется степенью натяга, или насколько блок больше, чем область 206. Требуемая плотность посадки у посадки может зависеть от факторов, таких как интенсивность вибрации двигателя, материал блока цилиндров двигателя, материал передающего элемента, толщина стенки цилиндра, и т.д. Способ соединения горячей посадкой уменьшает сложность компоновки вставки, так как не требуются традиционные крепежные детали.

В случае передающего элемента 214, являющегося сварным швом, область 206 может быть достаточно малой для расположения сварного шва, чтобы сделать реализацию передающего элемента более экономичной. В еще одной ситуации, горячая посадка передающего элемента может быть затруднительной или невозможной вследствие конструкции блока цилиндров двигателя, тем самым, требуя сварки для перекрывания области 206 и обеспечения тракта для сигнала детонации. В следующем варианте осуществления, передающий элемент будет описан в качестве физической вставки 215 из материала.

Система 200 может включать в себя плиту 240 блока цилиндров двигателя, которая может использоваться для или быть выполненной с возможностью соединяться с другим компонентом двигателя, например, клапанной крышкой или крышкой 64 газораспределительного механизма. Датчик 212 детонации двигателя может быть присоединен к наружной поверхности 236 корпуса 202 блока цилиндров двигателя, по существу прилегающей к плите 240 блока цилиндров двигателя. В некоторых случаях, передающая детонационный удар вставка 214 может быть установлена на или соединена с монтажной поверхностью 237.

Различные варианты осуществления могут давать передающий сигнал детонации в двигателе элемент 214, который может включать в себя по существу сплошную вставку 215, наделенную размерами и формой для расположения в пределах области 206 между стенкой 204 цилиндра камеры 14 сгорания и корпусом 240 блока 62 цилиндров двигателя. По существу сплошная вставка 215 может быть выполнена из материала, который является идентичным или по существу подобным материалу, из которого выполнен блок цилиндров двигателя. Например, по существу сплошная вставка 215 может быть выполнена из алюминия или другого материала, такого как сталь, и тому подобное, который может иметь или может не иметь характеристики, подобные стенке 204 цилиндра и корпуса 240 блока 62 цилиндров двигателя. Датчик 212 детонации двигателя может быть соединен с корпусом 202 блока 62 цилиндров двигателя для определения, возникает ли детонация в двигателе в камере 14 сгорания.

В одном из примерных вариантов осуществления, как показано на фиг. 6, общей формой передающей вставки 214 является неправильная выпуклая восьмиугольная призма с неравными длинами сторон. Верхняя поверхность 217 вставки содержит восьмиугольный профиль, где четыре из восьми граней равны по длине, перпендикулярны и не находятся в соединении друг с другом. Область между четырьмя перпендикулярными гранями перекрывают четыре дополнительных угловых грани, которые короче по длине. Форма поверхности подобна форме традиционного дорожного знака «Проезд без остановки запрещен», но с четырьмя горизонтальными и вертикальными гранями, растянутыми по длине.

Нижняя поверхность 219 вставки также содержит такую же восьмиугольную форму, как верхняя поверхность, но меньшую по размеру. Нижняя поверхность расположена на расстоянии от верхней поверхности, две поверхности параллельны, и поверхности совместно используют общую центральную ось, которая перпендикулярна плоскостям каждой из поверхностей. Между поверхностями лежит оставшаяся часть материала вставки, заполняя область линейным образом, поэтому, поперечные сечения призмы меняются по размеру, находящемуся в диапазоне линейно от меньшей нижней поверхности до большей верхней поверхности. Согласно этому варианту осуществления передающего элемента, вставка грубо походит на пробку или клин. Как проиллюстрировано, две боковых поверхности находятся в стыковой распределенной компоновке с внутренними боковыми стенками канала (полости 228) для хладагента, что касается конструкции блока цилиндров двигателя с открытой плитой, тогда как две другие боковые стенки и нижняя поверхность 219 открыты для соприкосновения с хладагентом в канале для хладагента, причем, верхняя поверхность 217 находится на одном уровне с верхней поверхностью блока 210 цилиндров двигателя.

Относительный размер между верхней и нижней поверхностями вставок может определяться контурами (252 и 258) определенных стенки 204 цилиндра и корпуса 202 блока цилиндров двигателя. Таким образом, клиновидная форма вставки может быть более вытянутой или более короткой согласно контурам.

Следует отметить, что настоящее описание формы передающего элемента 214 будет рассматриваться примерным и неограничивающим образом. Вставка 214 может представлять некоторое количество профилей и форм в зависимости от специфичной конструкции с открытой плитой у блока цилиндров двигателя. Поскольку назначение передающей вставки 214 состоит в том, чтобы перекрывать область 206 между внешней поверхностью 216 стенки 204 цилиндра и внутренней поверхностью 218 корпуса 202 блока цилиндров двигателя, понятно, что многочисленные формы вставки могут быть созданы для сокращения длины тракта сигнала детонации. В одном из альтернативных вариантов осуществления, вставка 214 может приобретать более длинный профиль, чтобы сторона вставки в контакте со стенкой 204 цилиндра имела большую кривизну, чтобы предоставлять вставке возможность придерживаться кривизны стенки цилиндра.

В настоящем варианте осуществления, по существу сплошная клиновидная вставка может быть выполнена с возможностью заклинивания в области 206 между стенкой цилиндра и корпусом 202 блока 62 цилиндров двигателя. У некоторых вариантах осуществления, по существу сплошная вставка 215 может включать в себя первую сторону 250, профилированную, чтобы по существу соответствовать первому контуру 252, расположенному на внешней поверхности 254 стенки 204 цилиндра. По существу сплошная вставка 215 также может включать в себя и вторую сторону 256, противоположную первой стороне 250, профилированную, чтобы по существу соответствовать второй контур 258, расположенный на внутренней поверхности 260 области 206, определенного радиально наружной частью вставки 202 блока 62 цилиндров двигателя. Стенка 204 цилиндра и/или корпус 202 блока цилиндров двигателя могут иметь насеченный участок 262, профилированный, чтобы принимать передающий импульс давления элемент 214. В еще одном случае, первая сторона 250 может быть изогнута, чтобы по существу соответствовать радиальной части 254 внешней поверхности стенки 204 цилиндра. Подобным образом, вторая сторона 256 может быть изогнута, чтобы по существу соответствовать кольцевой части внутренней поверхности 260 наружной части корпуса у корпуса 202 блока цилиндров двигателя. Понятно, что передающий элемент 214 и сопрягаемые поверхности будут иметь один или более контуров и насечек, чтобы давать возможность надежной посадки. Вследствие геометрических ограничений, элемент может принимать многочисленные формы в зависимости от формы стенки цилиндра и стенки блока цилиндров двигателя.

Как видно на фиг. 4, верхняя поверхность передающего элемента 214 выровнена с верхней поверхностью стенки 208 цилиндра и верхней поверхностью блока 210 цилиндров двигателя. Элемент может быть расположен слегка ниже верхней поверхности стенки цилиндра, но не может быть расположен выше плоскости, определенной верхними поверхностями стенки цилиндра и блока цилиндра двигателя. Причина для этого состоит в том, что головка 60 блока цилиндров соединяет стенку цилиндра и блок цилиндров двигателя вдоль сопрягаемых поверхностей, которые являются хорошо выровненными и плоскими. Выравнивание верхней поверхности передающей вставки 214 предполагает, что вставка расположена вертикально согласно ориентации двигателя, очевидной на фиг. 5. Более точно, вышеуказанная общая центральная ось вставки параллельна осевому направлению цилиндра (его центральной оси). Таким образом, угловое плоское смещение между верхней поверхностью 217 вставки и верхними поверхностями стенки 208 цилиндра и блока 210 цилиндров двигателя будет уменьшено.

Как видно в вариантах осуществления по фиг. 2, 4 и 5, показаны две передающих вставки 214, каждая установлена, чтобы обеспечивать тракты для сигналов детонации от двух отдельных цилиндров. Вставки расположены, чтобы они были близки друг к другу и между двумя смежными цилиндрами. В дальнейшем, расположение вставок описано относительно блока цилиндров двигателя и цилиндров. Показанные на фиг. 2 полости цилиндров, определенные стенками 204 цилиндров, имеют дискретные толщины. Стенки цилиндров окружены корпусом 202 блока цилиндров двигателя, оставляя область 206 между стенками цилиндров и корпусом блока цилиндров двигателя. В конфигурации, показанной на фиг. 2, два цилиндра являются смежными, с соединением общей стенкой. Корпус 202 блока цилиндров двигателя придерживается контуров периферии стенки 204 цилиндра, чтобы там, где встречаются два цилиндра, корпус блока цилиндров двигателя формировал подъем 263, если блок цилиндров двигателя осматривают в вертикальном направлении. Подъем 263 имеет вид, подобный треугольнику, как видно на фиг. 2. Две передающих вставки установлены по каждую сторону от вершины треугольника или подъема 263, обе расположены на равном расстоянии от вершины треугольника. Внутренняя и внешняя поверхности цилиндра и корпуса блока цилиндров двигателя (254 и 260) могут включать в себя контуры и насеченные участки, описанные ранее, чтобы удерживать передающую вставку 214 на месте.

Со ссылкой на фиг. 5, две вставки 214 также симметричны вокруг оси, определенной канавкой 264, разделяющей два смежных цилиндра. Канавка образует область, в которой встречаются два смежных цилиндра в отображенной конфигурации двигателя. Как может быть видно, вышеуказанная вершина треугольника лежит вдоль той же самой оси, определенной канавкой 264. Две передающих вставки 214, поэтому, симметричны вкруг как канавки 264, так и вершины треугольника 263.

Две вставки, показанных на фиг. 2, называются набором, определенным вышеуказанной симметричной компоновкой или симметричной схемой установки. Как показано на фиг. 3, отображены полностью два цилиндра, при этом также отображен один набор вставок 214. Эта схема установки может быть распространена на весь двигатель. Например, в рядном шестицилиндровом (I6) двигателе, было бы три набора вставок, причем, каждый набор соответствует двум цилиндрам, и вставка установлена под каждый цилиндр. Датчик 212 детонации двигателя, в таком случае, может принимать сигналы детонации с любого из шести цилиндров через непрерывный тракт материала, созданный передающими вставками 214. Можно видеть, что эта симметричная схема вставок может быть применена к множеству компоновок двигателя, рядных или иных.

Понятно, что схема компоновки передающих вставок может меняться в зависимости от блока цилиндров двигателя и конструкции цилиндра. Вышеуказанная симметричная схема установки вставок может быть изменена, чтобы лучше подходить к конкретной конструкции двигателя. В другом примерном варианте осуществления, не показанном на фигурах, вставки для каждого цилиндра могут быть установлены, чтобы одна вставка для каждого цилиндра была расположена в местоположении на девяноста градусах от точки, в которой встречаются два цилиндра (смежной точки). Местоположение установки вставки для этого примерного варианта осуществления показано на фиг. 2 позицией 270.

Отмечено, что конкретное положение передающего элемента 214 около периферии стенки 204 цилиндра также может определяться размером вышеуказанного области 206. В системе двигателя, где область 206 может существенно меняться, передающая вставка может устанавливаться в местоположении, где область 206 является наименьшим, чтобы уменьшать размер вставки и сокращать длину тракта сигнала детонации.

Следует понимать, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.

Реферат

Изобретение относится к выявлению детонации в двигателе. Варианты осуществления могут предусматривать систему контроля детонации в двигателе, которая может включать в себя блок цилиндров двигателя, включающий в себя корпус блока цилиндров двигателя и стенку цилиндра, образующую по меньшей мере часть камеры сгорания. Область может быть определена между верхней частью стенки цилиндра и верхней частью корпуса блока цилиндров двигателя. Датчик детонации двигателя может быть установлен на блок цилиндров двигателя. Передающий импульс давления элемент может быть расположен в области и может быть расположен в контакте с внешней поверхностью стенки цилиндра и противоположной внутренней поверхностью корпуса блока цилиндров двигателя. Техническим результатом является достижение целостности сигнала и улучшение управления двигателем. 3 н.п. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула