Способ регулирования опережения для принудительного зажигания в двигателе внутреннего сгорания - RU2620599C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, в частности к управлению величиной опережения зажигания таких двигателей.

В двигателе с принудительным зажиганием по время создания искры свечой зажигания мгновенно сгорает только малая часть горючего. Горение, которое распространяется затем благодаря теплопроводности смеси в виде фронта пламени концентрическими слоями, имеет некоторую скорость распространения и занимает некоторое время, чтобы пройти через камеру сгорания. Скорость распространения зависит от камеры сгорания и физических характеристик смеси.

Таким образом, важно создать искру раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки (PMH), чтобы не пройти через PMH прежде полного сгорания смеси и не снизить существенно кпд. Напротив, слишком раннее зажигание рискует вызвать повреждение механических деталей. Таким образом, опережение зажигания представляет собой разницу между моментом создания искры и моментом, когда поршень достигнет своей PMH. Это опережение обычно выражают количественно через угол, который образует шатун с осью поршня в момент зажигания искры.

Определение наиболее благоприятного опережения зажигания позволяет получить наилучший вращающий момент и/или кпд двигателя. Таким образом, управляющий компьютер двигателя производит расчет уставки опережения в зависимости от разных рабочих параметров двигателя. Опережение обычно изменяется динамически во время работы двигателя. Чем быстрее вращается двигатель, тем больше нужно увеличивать опережение. В случае необходимости большой нагрузки на двигатель опережение нужно уменьшить.

Так, в определенном числе случаев работы двигателя может оказаться необходимым изменение уставки опережения зажигания. Однако переход от первого целевого опережения зажигания к новому целевому опережению зажигания не может быть сделан мгновенно. Действительно, резкое изменение опережения зажигания, применяемое к двигателю, выражается в неточности стратегий управления двигателем, в нестабильной работе двигателя и в сильном снижении удовлетворения от вождения.

Как следствие, переход от применения первого заданного значения опережения зажигания ко второму заданному значению опережения зажигания осуществляется путем применения значений опережения зажигания, промежуточных между первым и вторым значениями. Для этого увеличивают промежуточные значения опережения зажигания, применяемые после заданных диапазонов числа циклов двигателя.

Однако переходная фаза работы между первым и вторым заданными значениями опережения зажигания вызывает в любом случае снижение комфортности от вождения, в частности, при больших изменениях числа оборотов. Действительно, в случае больших изменений числа оборотов пользователь может ощущать резкие изменения крутящего момента в переходной фазе.

Задачей изобретения является устранение одного или нескольких из вышеуказанных недостатков. Задача решается способом управления принудительным зажиганием двигателя внутреннего сгорания, включающим следующие этапы:

- осуществляют принудительное зажигание двигателя внутреннего сгорания с первым заданным значением опережения зажигания;

- определяют второе заданное значение опережение зажигания для применения;

- осуществляют принудительное зажигание двигателя внутреннего сгорания с промежуточными значениями опережения зажигания, изменяющегося по закону прогрессии от первого заданного значения до второго заданного значения, причем шаг между двумя последовательными промежуточными значениями определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы шаг возрастал, если число оборотов снижается.

Согласно одному варианту длительность применения промежуточного значения опережения определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы длительность применения возрастала, когда мгновенное число оборотов снижается.

Согласно еще одному варианту соотношение между длительностью применения промежуточных значений опережения и шагом, соответствующим прогрессии, является постоянным.

Изобретение относится также к компьютеру для управления зажиганием в двигателе с принудительным зажиганием, содержащему интерфейс для приема значения мгновенного числа оборотов двигателя и способному:

- генерировать сигнал управления зажиганием с первым заданным значением опережения зажигания;

- определять второе заданное значение опережения зажигания для применения;

- генерировать сигналы управления зажиганием с промежуточными значениями опережения зажигания, меняющимися по закону прогрессии от первого заданного значения до второго заданного значения, причем шаг изменения между двумя последовательными промежуточными значениями определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы шаг возрастал, если число оборотов снижается.

Согласно одному варианту компьютер способен применять сигналы управления зажиганием с соответствующими промежуточными значениями опережения в течение периода, определяемого в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы длительность применения увеличивалась, когда мгновенное число оборотов снижается.

Согласно еще одному варианту компьютер способен генерировать сигналы управления с промежуточными значениями опережения таким образом, чтобы соотношение между длительностью применения промежуточных значений опережения и шагом, соответствующим прогрессии, было постоянным.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут видны из нижеследующего описания, приведенного для сведения и не являющегося ограничительным, со ссылками на чертежи, на которых:

- Фиг. 1 схематически показывает управление зажиганием в двигателе внутреннего сгорания с принудительным зажиганием;

- Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей расчеты, осуществляемые согласно одному примеру способа управления по изобретению;

- Фиг. 3 является графиком, сравнивающим изменение опережения зажигания для примера осуществления согласно изобретению и для примера согласно уровню техники соответственно;

- Фиг. 4 показывает изменение числа оборотов двигателя, приводящее к графику с фиг. 3.

Фиг. 1 является схематическим видом в разрезе двигателя внутреннего сгорания 1 на уровне цилиндра. Двигатель 1 является двигателем с принудительным зажиганием. Обычно двигатель 1 установлен в автомобиле.

Двигатель 1 оснащен управляющим компьютером 2. Как известно управляющий компьютер 2 двигателя управляет определенным числом компонентов двигателя 1 (не показаны, например, топливные форсунки, впускной воздушный клапан, вентиль для рециркуляции выхлопного газа и т.д.) для определения параметров работы этого двигателя 1 в зависимости от разных измеренных значений и в зависимости от разной картографии. Управляющий компьютер 2 двигателя регистрирует также определенное число рабочих параметров двигателя 1, таких как температура выхлопного газа, температура окружающей среды, скорость вращения двигателя или же мгновенный крутящий момент двигателя.

Поршень 13 установлен с возможностью скольжения в камере сгорания 14. Впускной клапан 11 управляется кулачковым валом, чтобы избирательно соединять впускной канал с камерой сгорания 14. Выпускной клапан 12 управляется кулачковым валом, чтобы избирательно соединяться линией выпуска с камерой сгорания 14. Инжектор (не показан) способен осуществлять впрыск топлива напрямую или опосредованно в камеру сгорания 14.

Свеча зажигания 15 управляется компьютером 2 так, чтобы поджигать искру в камере сгорания в подходящий момент. Компьютер 2 управляет образованием искры с опережением зажигания (обычно определяемым в градусах угла поворота коленчатого вала относительно верхней мертвой точки), согласованным с условиями работы двигателя. Компьютер 2 способен известным образом присваивать разные заданные значения для опережения зажигания во время работы двигателя 1.

Изобретение предлагает способ управления, позволяющий реализовать переход между первой уставкой опережения зажигания и второй уставкой опережения зажигания. Сначала зажигание двигателя 1 осуществляется с первым заданным значением опережения. Затем компьютер 2 определяет второе заданное значение опережения для применения.

В переходной фазе между применением первого и второго заданных значений опережения зажигания принудительное зажигание осуществляется со значениями опережения, являющимися промежуточными между первым и вторым заданными значениями опережения. Промежуточные значения опережения зажигания устанавливаются по правилу прогрессии, используя шаг изменения между последовательными значениями. Если первое заданное значение ниже второго заданного значения, промежуточные величины будут возрастающими. Если первое заданное значение больше второго заданного значения, промежуточные значения будут убывающими. Величина шага определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы шаг увеличивался, когда мгновенное число оборотов снижается.

Длительность применения промежуточного значения опережения предпочтительно определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы длительность применения увеличивалась, когда мгновенное число оборотов двигателя снижается.

Соотношение между шагом изменения опережения, разделяющим два последовательных промежуточных значения опережения в прогрессии, и соответствующая длительность применения предпочтительно являются постоянными. Таким образом, опережение зажигания меняется линейно между этими двумя заданными значениями опережения. Так, оба отношения Rii/Dai равны постоянной Kp (где Dai означает длительность применения промежуточного значения опережения индекса i, Rii означает шаг изменения опережения индекса i).

Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей расчеты, осуществляемые согласно одному примеру способа управления по изобретению. Компьютер 2 присваивает значение Ni мгновенного числа оборотов двигателя. Модуль 21 определяет длительность применения Dai промежуточного значения опережения зажигания, которое будет использоваться. Dai можно рассчитать из следующего соотношения: Dai = 60/Ni.

Модуль 22 присваивает значение Dai и константу Kp. Модуль 22 рассчитывает из соотношения Rii = Kp * Dai шаг изменения Rii для применения к величине опережения зажигания, применявшейся прежде. Модуль 23 применяет шаг изменения Rii к предыдущей величине промежуточного опережения, чтобы сгенерировать новое промежуточное значение опережения Sai.

Сигналы синхронизации опережения можно генерировать путем проведения двигателя через верхнюю мертвую точку горения, чтобы базироваться таким образом на продолжительности цикла двигателя или на продолжительности одного поворота коленчатого вала.

Заданные значения могут включать, например, максимальную величину опережения, гарантирующую отсутствие дребезжания, и минимальную величину, гарантирующую получение горения. Применяются разные заданные значения опережения в зависимости от режима работы двигателя, например, чтобы осуществить временную регенерацию устройства очистки, при прекращении работы акселератора.

Фиг. 3 является сравнительным графиком изменения опережения зажигания во времени при переходе от первой уставки опережения зажигания C1 ко второй уставке опережения зажигания C2. Сплошная линия соответствует изменению опережения зажигания при применении изобретения. Пунктирная кривая соответствует изменению опережения зажигания согласно способу, отвечающему уровню техники. Фиг. 4 показывает изменение числа оборотов двигателя во времени при переходе от уставки опережения зажигания C1 к уставке опережения зажигания C2. Таким образом, число оборотов двигателя сильно снижается вплоть до режима малого газа, а затем довольно сильно возрастает.

Установлено, что использование фиксированного шага в прогрессии промежуточных значений опережения зажигания, что соответствует уровню техники, в комбинации с длительностью использования промежуточного опережения пропорциональной продолжительности цикла работы двигателя ведет к нелинейности изменений опережения зажигания во времени. Эта нелинейность во времени ведет у потребителя к неприятным ощущениям от изменений крутящего момента.

Установлено, что изменение опережения зажигания при применении способа согласно изобретению является очень линейным, что предотвращает неприятные ощущения от изменения момента. Кроме того, облегчается также регулирование других параметров работы двигателя. Таким образом, можно оптимизировать расход топлива двигателем и выбросы загрязняющих веществ.

Реферат

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, в частности к управлению величиной опережения зажигания, и предназначено для снижения резкого изменения крутящего момента в переходной фазе работы между первым и вторым значениями опережения зажигания. Изобретение раскрывает, в частности, способ управления принудительным зажиганием (15) двигателя внутреннего сгорания (1), включающий этапы: осуществить принудительное зажигание двигателя внутреннего сгорания с первым заданным значением опережения зажигания; определить второе заданное значение опережения зажигания для применения; осуществить принудительное зажигание двигателя внутреннего сгорания с промежуточными значениями опережения зажигания, изменяющимися по закону прогрессии от первого заданного значения до второго заданного значения, причем шаг изменения между двумя последовательными промежуточными значениями определяется в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя таким образом, чтобы шаг возрастал, если число оборотов снижается. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Формула