способ управления функционированием двигателя внутреннего сгорания, система управления для двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания, имеющего выпускной коллектор, соединенный с выпускной системой, отличающийся тем, что первоначально измеряют температуру двигателя, сравнивают измеренное значение с эталонным значением и при снижении температуры двигателя ниже эталонного значения на режимах холостого хода и малых нагрузках температуру отработавших газов повышают путем приложения к двигателю паразитной нагрузки для увеличения потребления топлива и увеличения скорости подачи топлива в ответ на увеличенное потребление топлива, чтобы тем самым повысить температуру отработавших газов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве паразитной нагрузки используют циркуляционный насос системы охлаждения, приводимый от двигателя, при этом осуществляют ограничение циркуляции охлаждающей жидкости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повышают температуру воздуха, впускаемого в двигатель.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят прямое нагревание катализатора в системе выпуска выхлопных газов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве паразитной нагрузки используют электрическую нагрузку, подключаемую к генератору, приводимому в действие двигателем внутреннего сгорания.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что электрическая нагрузка содержит нагревательный элемент.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что нагревательный элемент электрической нагрузки используют для подогрева впускаемого в двигатель воздуха.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что нагревательный элемент электрической нагрузки используют для подогрева непосредственно катализатора, установленного в системе выпуска отработавших газов.

9. Система управления двигателем внутреннего сгорания, имеющим впускную систему и выпускную систему, содержащая электронный блок управления с задатчиком значения эталонной температуры, к входам которого подключены датчики температуры, нагрузки и скорости вращения двигателя, отличающаяся тем, что она снабжена выключателем и источником паразитной нагрузки для подключения к двигателю, электронный блок управления содержит программное устройство для включения его в работу по меньшей мере на режимах холостого хода и малой нагрузки, датчик температуры установлен на двигателе, причем источник паразитной нагрузки подключен к выходам системы управления двигателем так, что, когда источник паразитной нагрузки подключен, потребление двигателем топлива увеличивается, скорость подачи топлива в двигатель увеличивается в соответствии с указанным увеличенным потреблением топлива, чтобы тем самым повысить скорость роста температуры отработавших газов двигателя.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что источник паразитной нагрузки выполнен в виде подключенного к двигателю циркуляционного насоса охлаждающей жидкости, снабженного устройством управления для селективного ограничения циркуляции охлаждающей жидкости.

11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что источник паразитной нагрузки выполнен в виде электрического нагружателя, связанного через выключатель с генератором переменного тока, подключенным к двигателю.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что электрический нагружатель содержит нагревательный элемент.

13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что нагревательный элемент установлен во впускной системе для подогрева впускаемого воздуха.

14. Система по п. 12, отличающаяся тем, что нагревательный элемент установлен непосредственно в катализаторе.

15. Система по пп. 11 14, отличающаяся тем, что она снабжена источником питания, выполненным в виде подключенного к генератору аккумулятора, причем вал генератора связан с валом двигателя, а электронный блок управления снабжен задатчиком уровня аккумулирования и программным устройством для подключения электрического нагружателя по достижении уровня аккумулирования выше заданного значения.

16. Система по п. 9, отличающаяся тем, что электронный блок управления содержит программное устройство для выбора периода приложения паразитной нагрузки.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что программное устройство для выбора периода приложения паразитной нагрузки снабжено блоком выработки сигнала включения-отключения приложения паразитной нагрузки в зависимости от рабочей температуры двигателя.

18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что программное устройство для выбора периода приложения паразитной нагрузки снабжено блоком выработки сигнала включения-отключения приложения паразитной нагрузки в зависимости от числа оборотов с момента его запуска.

19. Система по п. 16, отличающаяся тем, что программное устройство для выбора периода приложения нагрузки снабжено временным блоком выработки сигнала включения-отключения приложения паразитной нагрузки в течение времени с начала запуска двигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области управления двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ управления работой двигателя внутреннего сгорания, снабженного системой охлаждения с циркуляционным насосом и каталитическим нейтрализатором, при котором обеспечивают нормальную работу катализатору путем повышения температуры отработавших газов при ее снижении ниже допустимого уровня, а также известна система управления двигателем внутреннего сгорания, имеющим впускную и выпускную системы, содержащая электронный блок управления с задатчиком значения эталонной температуры, к входам которого подключены датчики температуры, нагрузки и скорости вращения двигателя (см. патент США 4566271, МПК F 01 N 3/02, опубл. 1986 г.).

Недостаток известного технического решения заключается в трудности управления выделениями с выхлопными газами и достижения стабильного функционирования двигателя в диапазоне низких нагрузок по сравнению с более высокими диапазонами нагрузки двигателя.

Вышеуказанные трудности возрастают, когда двигатель находится в условиях низкой рабочей температуры, например после запуска двигателя. Для двигателей, работающих с каталитическими преобразователями в системе выхлопных газов, работа каталитических преобразователей не становится эффективной, пока не достигнута определенная рабочая температура, обычно именуемая как температура зажигания катализатора. Зажигание катализатора зависит от подачи тепла катализатору выхлопными газами, причем для более быстрого нагрева катализатора до температуры зажигания важна более высокая температура выхлопных газов. Задача изобретения заключается в создании способа и устройства для управления работой двигателя внутреннего сгорания, которые способствуют преодолению вышеуказанных проблем и достижению улучшенного управления выделениями с выхлопными газами.

Поставленная задача в части способа решается тем, что в способе управления работой двигателя внутреннего сгорания, имеющего выпускной коллектор, соединенный с выпускной системой, первоначально измеряют температуру двигателя, сравнивают измеренное значение с эталонным значением и при снижении температуры двигателя ниже эталонного значения на режимах холостого хода и малых нагрузок температуру отработавших газов повышают путем приложения к двигателю паразитной нагрузки для увеличения потребления топлива и увеличения скорости подачи топлива в ответ на увеличенное потребление топлива, чтобы тем самым повысить температуру отработавших газов.

В качестве паразитной нагрузки может быть использован циркуляционный насос системы охлаждения, приводимый от двигателя, при этом осуществляют ограничение циркуляции охлаждающей жидкости. Может быть повышена температура воздуха, впускаемого в двигатель. Может быть произведено прямое нагревание катализатора в системе выпуска выхлопных газов.

В качестве паразитной нагрузки может быть использована электрическая нагрузка, подключаемая к генератору, приводимому в действие двигателем внутреннего сгорания, при этом электрическая нагрузка может содержать нагревательный элемент, который может быть использован или для подогрева впускаемого в двигатель воздуха или для непосредственного подогрева катализатора, установленного в системе выпуска отработавших газов.

Поставленная задача в части устройства решается тем, что система управления двигателем внутреннего сгорания, имеющего впускную и выпускную системы, содержит электронный блок управления с задатчиком значения эталонной температуры, к входам которого подключены датчики температуры, нагрузки и скорости вращения двигателя, причем система управления снабжена выключателем и источником паразитной нагрузки для подключения к двигателю, электронный блок управления содержит программное устройство для включения его в работу, по меньшей мере на режимах холостого хода и малой нагрузки, датчик температуры установлен на двигателе, источник паразитной нагрузки подключен к выходам системы управления двигателем, так, что когда источник паразитной нагрузки подключен, потребление двигателем топлива увеличивается, скорость подачи топлива в двигатель увеличивается в соответствии с указанным потреблением топлива, чтобы тем самым повысить скорость роста температуры отработавших газов двигателя.

Источник паразитной нагрузки может быть выполнен в виде подключенного к двигателю циркуляционного насоса охлаждающей жидкости, снабженного устройством управления для селективного ограничения циркуляции охлаждающей жидкости или в виде электрического нагружателя, связанного через выключатель с генератором переменного тока, подключенного к двигателю.

Электрический нагружатель может содержать нагревательный элемент, установленный во впускной системе для подогрева впускаемого воздуха или непосредственно в катализаторе. Система управления может быть снабжена источником питания, выполненным в виде подключенного к генератору аккумулятора, причем вал генератора связан с валом двигателя, а электронный блок управления снабжен задатчиком уровня аккумулирования и программным устройством для подключения электрического нагружателя при достижении уровня аккумулирования выше заданного значения. Электронный блок управления может содержать программное устройство для выбора периода приложения паразитной нагрузки, которое в свою очередь может содержать блоки выработки сигналов включения-отключения приложения паразитной нагрузки в зависимости от рабочей температуры двигателя, от числа оборотов с момента запуска двигателя или в зависимости от времени с начала запуска двигателя.

На фиг.1 показана схема электронного блока управления с элементами системы управления, фиг.2 общий вид двигателя внутреннего с устройством для реализации изобретения.

Система управления двигателем внутреннего сгорания содержит электронный блок управления (ЭБУ) 1 с задатчиком значения эталонной температуры, к входам которого подключены датчики температуры, нагрузки и скорости вращения двигателя, и программным устройством. Источник питания ЭБУ состоит из аккумулятора 2 или генератора 3 переменного тока, связанных с ЭБУ 1 через выключатель 4. Аккумулятор предусмотрен как резервный источник питания и заряжается генератором 3, который приводится в действие двигателем.

Реле 5 управляет источником питания для нагревательного элемента 6, и реле 5 управляется ЭБУ через выключатель. ЭБУ запрограммирован, чтобы определять во время операций запуска, находится ли температура двигателя ниже заданной температуры, ниже которой необходимо оказать действие, чтобы получить приемлемый уровень стабильности функционирования двигателя и быстрое зажигание катализатора. Типичной заданной величиной температуры является 35^oC.

При некоторых условиях запуска двигатель может иметь эффективную рабочую температуру, например в результате нагрева двигателя после предшествующего периода эксплуатации, и в таких случаях использование паразитной нагрузки для сокращения периода прогревания не требуется. Также, если источник питания от аккумулятора 2 показывает уровень аккумулирования ниже заданной величины, например 10 В в нормальном 12-вольтовом аккумуляторе, то ЭБУ не будет давать сигнала применения электрической паразитной нагрузки, так как это будет неприемлемая нагрузка для аккумулятора 2 и может быть разрушительным для функционирования ЭБУ.

Когда ЭБУ определяет из условия аккумулирования аккумулятора и температуры двигателя, что паразитная нагрузка должна быть приложена, ЭБУ возбуждает реле 15, которое соединит нагревательный элемент 6 с генератором 3. Результирующее увеличение нагрузки на двигатель повысит топливную потребность двигателя, и ЭБУ соответственно увеличит подачу топлива на двигатель. Сгорание результирующего повышенного количества топлива приведет к повышению температуры выхлопных газов, что в свою очередь, приведет к увеличенной скорости повышения температуры двигателя и катализатора выхлопных газов с результирующим сокращением времени, затрачиваемого на достижение стабильного функционирования двигателя и зажигания катализатора.

ЭБУ может быть снабжено программным устройством для выбора периода приложения паразитной нагрузки, чтобы выключать паразитную нагрузку в соответствии с достижением заданного условия, которое может быть заданной температурой, достигнутой двигателем, или может быть просто на базе времени, либо в реальном масштабе времени от запуска, либо времени, соответствующего набору заданного числа оборотов с момента запуска, для чего программное устройство снабжается блоками выработки сигналы включения-отключения паразитной нагрузки в зависимости от рабочей температуры или числа оборотов с момента запуска или времени с начала запуска. Желательно помещать нагревательный элемент 6 на пути воздуха, вводимого в двигатель, с тем, чтобы повышать температуру этого воздуха при подаче в камеру сгорания, тем самым приводят к повышению температуры образующихся затем выхлопных газов.

Нагревательный элемент 6 может быть расположен в системе выпуска выхлопных газов для прямого нагревания катализатора в ней, тем самым вызывая быстрое зажигание катализатора и достижение эффективного функционирования системы выпуска выхлопных газов.

Использование нагревательного элемента в качестве паразитной нагрузки является одной из наиболее удобных форм нагрузки для приложения к двигателю, так как энергия от нагревательного элемента может также выгодно использоваться для достижения более быстрого прогревания двигателя и повышения температуры выхлопных газов и достижения быстрого зажигания катализатора выхлопных газов.

На фиг. 2 видно, что двигатель 8 снабжен средством подачи топлива, например в виде инжектора 9, и имеет систему пуска воздуха 10 и систему выпуска выхлопных газов 11. Воздух может вводиться в двигатель 8 через систему впуска воздуха 10, а образующиеся выхлопные газы могут обрабатываться в системе выпуска выхлопных газов 11 для управления уровнем выделений с выхлопными газами. Для этой цели в системе выпуска выхлопных газов 11 предусмотрен катализатор 12.

Двигатель 8 приводит в действие генератор переменного тока 13 и компрессор или насос 14 через ременный привод 15. Генератор 13 обеспечивает электрическую энергию для функционирования двигателя 8, а насос 14 обеспечивает циркуляцию текущей среды, охлаждающей двигатель. Следует отметить, что повышенная нагрузка на генератор 13 или компрессор или насос 14 также приведет к повышенной нагрузке на двигатель 8.

Электрический нагревательный элемент 16 расположен внутри системы впуска 10 и может быть соединен как часть электрической нагрузки с генератором 13 для приложения паразитной нагрузки к двигателю. Нагревательный элемент 16 может использоваться для приложения тепла к впускаемому воздуху и тем самым повышать температуру впускаемого воздуха.

Другой электрический нагревательный элемент 17 расположен внутри системы 11 выпуска выхлопных газов, и также может быть соединен как часть электрической нагрузки с генератором 13 для приложения паразитной нагрузки к двигателю 8. Нагревательный элемент 17 может использоваться для непосредственного нагревания катализатора 12 в системе выпуска выхлопных газов 11 и вызывать быстрое зажигание катализатора для эффективного функционирования системы выпуска выхлопных газов.

Насос 14 может быть смонтирован со средством управления циркуляцией в форме переменно открывающегося клапана или регулируемого выпускного канала для селективного ограничения циркуляции текучей среды, охлаждающей двигатель. Такое ограничение приведет к повышенной нагрузке на насос 14 и поэтому к повышенной нагрузке на двигатель 8.