способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02P5/152 в зависимости от детонации |
Автор(ы): | ЭНТЕНМАНН Роберт (DE), УНЛАНД Штефан (DE), ХЭМИНГ Вернер (DE), СУРЬАДИ Иван (DE), ФРАНКЕ Штеффен (DE) |
Патентообладатель(и): | РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-03-03 публикация патента:
20.07.2002 |
Способ относится к двигателестроению, в частности к системам зажигания. В указанном способе для одной группы цилиндров предусмотрен один датчик детонационного сгорания, блок управления устанавливает и выдает значения управляющих величин для процесса зажигания избирательно для отдельных цилиндров, при этом по меньшей мере один цилиндр, предпочтительно тот или те цилиндры, который или которые наиболее хорошо прослушиваются датчиком детонационного сгорания, выбирают в качестве контрольного или контрольных цилиндров (LZ). Появление детонации или детонационного стука в контрольном цилиндре (KL-LZ) инициирует изменение зажигания в сторону более позднего (ZW (позднее)) для всех цилиндров группы, тогда как при появлении детонации или детонационного стука в одном из других цилиндров (GZ) изменение зажигания в сторону более позднего осуществляется только для этого цилиндра. Техническим результатом является увеличение мощности и экономичности двигателя. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, в котором в каждом случае для одной группы цилиндров предусмотрен один датчик детонационного сгорания, который регистрирует сигналы детонации всех сгораний в цилиндрах группы и выдает их на схему обработки и в котором блок управления устанавливает и выдает значения управляющих величин для процесса зажигания избирательно для отдельных цилиндров, при этом из соответствующей группы выбирают по меньшей мере один цилиндр и по меньшей мере для этого одного цилиндра (LZ) осуществляют регулирование угла опережения зажигания (ZW(LZ)), который в сравнении со значениями углов опережения зажигания других цилиндров (GZ) лежит ближе к границе детонации. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один выбранный цилиндр служит контрольным цилиндром (LZ) и на основании значения угла опережения зажигания по меньшей мере этого одного выбранного контрольного цилиндра определяют значение задающего угла опережения зажигания (FZW), исходя из которого рассчитывают значения углов опережения зажигания других цилиндров этой группы. 3. Способ по п. 1 и/или 2, отличающийся тем, что при появлении детонации в контрольном цилиндре (KL-LZ) значение угла опережения для контрольного цилиндра (LZ) и для других цилиндров (GZ) группы изменяют в сторону более позднего зажигания (ZW (пoзднee)). 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при появлении детонации в одном из других цилиндров (KL-GZ) изменение в сторону более позднего зажигания осуществляют только для этого цилиндра. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что значение угла опережения зажигания по меньшей мере одного контрольного цилиндра смещают в направлении от границы детонации на безопасный интервал (![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Из уровня техники, например, из справочника "Autoelektrik/Autoelektronik am Ottomotor/Bosch (1-е изд. , изд-во VDI 1987, ISBN 3-18-419 106-0), известно, что для достижения оптимального крутящего момента двигатель внутреннего сгорания (ДВС) должен работать максимально близко к границе детонации. Детонация или детонационное сгорание представляет собой неконтролируемую форму сгорания и может приводить к поломкам или неполадкам в двигателе. По этой причине угол опережения зажигания, как правило, рассчитывают таким образом, чтобы его значение всегда обеспечивало наличие определенного безопасного интервала до границы детонации. Однако поскольку граница детонации может варьироваться в зависимости от таких параметров, как качество топлива, состояние двигателя и условия окружающей среды, увеличение безопасного интервала за счет установки более позднего зажигания может приводить к неэкономному расходу бензина. По этой причине стремятся точно определить границу детонации во время работы двигателя и установить угол опережения зажигания максимально близко к этой границе детонации. С целью обеспечить работу двигателя максимально близко к границе детонации используют датчики детонационного сгорания, которые регистрируют детонацию, выдавая соответствующий сигнал на блок управления. Обычно на несколько цилиндров предусмотрен один такой датчик детонационного сгорания, который в данном случае регистрирует детонационные стуки в этих цилиндрах. В ДВС с большим числом цилиндров или неудобным расположением цилиндров не все цилиндры одинаково хорошо прослушиваются датчиком, например, из-за неоптимального места установки датчиков. В этих случаях на двигателе могут быть установлены два датчика детонационного сгорания с целью обеспечить эффективное распознавание стуков во всех цилиндрах. В соответствии с изобретением предлагается способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, в котором в каждом случае для одной группы цилиндров предусмотрен один датчик детонационного сгорания, регистрирующий сигналы детонации всех сгораний в цилиндрах группы и выдающий их на схему обработки, и в котором блок управления устанавливает и выдает значения управляющих величин для процесса зажигания избирательно для отдельных цилиндров, при этом из соответствующей группы выбирают по меньшей мере один цилиндр и по меньшей мере для этого одного цилиндра осуществляют регулирование угла опережения зажигания, который в сравнении со значениями углов опережения зажигания других цилиндров лежит ближе к границе детонации. При этом по меньшей мере один выбранный цилиндр служит контрольным цилиндром и на основании значения угла опережения зажигания по меньшей мере этого одного выбранного контрольного цилиндра определяют значение задающего угла опережения зажигания, исходя из которого рассчитывают значения углов опережения зажигания других цилиндров этой группы. Целесообразно при появлении детонации в контрольном цилиндре значение угла опережения для контрольного цилиндра и для других цилиндров группы изменять в сторону более позднего зажигания. Целесообразно также при появлении детонации в одном из других цилиндров изменение в сторону более позднего зажигания осуществлять только для этого цилиндра, причем значение угла опережения зажигания по меньшей мере одного контрольного цилиндра смещать в направлении от границы детонации на безопасный интервал для определения значений углов опережения зажигания других цилиндров. Предпочтительно изменение угла опережения в сторону более позднего зажигания для других цилиндров осуществлять после появления детонации в контрольном цилиндре пошагово в несколько малых шагов. Предпочтительно также изменение угла опережения в сторону более позднего зажигания у контрольного цилиндра осуществлять после появления детонации в контрольном цилиндре скачкообразно в один шаг. Желательно из группы цилиндров выбирать несколько контрольных цилиндров, в частности те цилиндры, которые наиболее хорошо прослушиваются датчиком детонационного сгорания. Преимущество предлагаемого согласно изобретению способа регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в сравнении с известным способом состоит в том, что регулирование по предупреждению детонационного сгорания может осуществляться и для всех цилиндров в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания даже в том случае, когда на одну группу цилиндров предусмотрено только по одному датчику детонационного сгорания и не все цилиндры одинаково хорошо прослушиваются этим датчиком. В нормальном режиме работы двигателя при появлении детонации или детонационных стуков в отдельных цилиндрах регулирование по предупреждению детонационного сгорания проводится индивидуально в каждом цилиндре. Однако при работе двигателя в определенных режимах, например, при очень высокой частоте вращения, производится переключение на регулирование по контрольному цилиндру. Кроме того, преимущество применения только одного датчика детонационного сгорания для группы из нескольких цилиндров заключается в том, что обрабатывать требуется сигнал только одного датчика, а следовательно, существенно упрощается обработка сигналов, благодаря чему в свою очередь освобождаются мощности процессора. Преимущество выбора по меньшей мере одного цилиндра из группы цилиндров в качестве одного или нескольких контрольных цилиндров, где такими выбранными цилиндром или цилиндрами являются предпочтительно один или несколько наиболее хорошо прослушиваемых датчиком детонационного сгорания цилиндров из их группы, соответственно один или несколько цилиндров с наибольшей частотой детонации, состоит в том, что детонация в этом цилиндре или в этих цилиндрах позволяет осуществлять регулирование по предупреждению детонационного сгорания для всех цилиндров. В других цилиндрах этой группы в качестве управляемых цилиндров зажигание производится в зависимости от наличия или отсутствия детонационных явлений в контрольном или контрольных цилиндрах у границы детонации. Тем самым более эффективно поддерживается недетонирующий режим работы двигателя внутреннего сгорания на границе детонации. Еще одно преимущество состоит в том, что детонация, распознанная в одном из управляемых цилиндров, инициирует изменение зажигания в сторону более позднего лишь для этого цилиндра. Благодаря этому исключается изменение момента зажигания во всех цилиндрах, что привело бы к уменьшению крутящего момента. При этом изменение значения угла опережения для управляемого цилиндра в сторону более позднего зажигания наиболее предпочтительно осуществлять, как указывалось выше, в несколько шагов, поскольку тем самым исключаются резкие скачки крутящего момента. Далее, значение изменения угла опережения в сторону более позднего зажигания для управляемого цилиндра предпочтительно также смещать относительно того же значения для контрольного цилиндра в направлении от границы детонации на безопасный интервал, поскольку в этом случае склонность к детонации этих управляемых цилиндров снижается в сравнении с контрольными цилиндрами, работающими непосредственно у границы детонации. Ниже изобретение более подробно поясняется на примере нескольких вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны:на фиг. 1 - принципиальная схема системы регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания,
на фиг. 2 - характеристики изменения углов опережения зажигания контрольного и регулируемых цилиндров в зависимости от времени и
на фиг.3 - отдельные стадии способа в ходе выполнения программы. На фиг.1 схематически показан блок 10 цилиндров многоцилиндрового двигателя, причем для этого блока 10 цилиндров предусмотрен один датчик 11 детонационного сгорания. В качестве такого датчика детонационного сгорания может использоваться, например, датчик корпусного шума или датчик давления в цилиндре. Сигнал от датчика 11 детонационного сгорания подается на схему 12 обработки, которая определяет наличие или отсутствие детонации и которая в свою очередь соединена с блоком 13 управления. Этот блок 13 управления на основании определенных датчиками входных величин 14 таких рабочих характеристик, как частота вращения, нагрузка, напряжение питания или давление во впускном газопроводе, рассчитывает определяемое универсальной характеристикой (универсальная или совмещенная характеристика представляет собой диаграмму, характеризующую зависимость одной переменной величины от одной или нескольких свободных переменных величин, для описания рабочей характеристики технических устройств) значение фактического угла опережения зажигания KZW (от нем. "Kennfeldzundwinkel") или момента зажигания ZZP (от нем. "Zundzeitpunkt"). Универсальная, или совмещенная, характеристика представляет собой диаграмму, характеризующую зависимость одной переменной величины от одной или нескольких свободных переменных величин для описания рабочей характеристики технических устройств. Схема 12 обработки результатов, полученных от датчика 11 детонационного сгорания, при появлении детонационных стуков выдает соответствующий сигнал KL (от нем. "Klopfen", детонация, детонационный стук) на блок 13 управления. Этот блок управления после появления детонационных стуков изменяет определяемое универсальной характеристикой значение угла опережения зажигания KZW, соответственно определяемое универсальной характеристикой значение момента зажигания KZZP (от нем. "Kennfeld-zundzeitpunkt") в сторону более позднего зажигания, причем в последующем описании изобретение рассматривается только на примере регулирования зажигания по углу опережения. Изменение момента зажигания осуществлялось бы аналогичным образом, но лишь во временной области. Этот процесс повторяется при каждом сгорании, распознанном как детонационное, для одного цилиндра. Если детонационные стуки более не появляются, то угол опережения зажигания, прежде установленного в сторону более позднего, медленно, малыми приращениями, соответственно малыми шагами возвращается к более раннему зажиганию вплоть до достижения его определяемого универсальной характеристикой значения. Возвращение угла опережения зажигания к определяемому универсальной характеристикой значению происходит при этом лишь после заданного числа n недетонирующих сгораний (не-KL). На фиг. 2 показаны различные характеристики изменения углов опережения зажигания контрольного цилиндра LZ (от нем. "Leitzylinder") и других управляемых цилиндров GZ (от нем. "gefuhrter Zylinder") при детонирующем и недетонирующем режимах работы для случая, когда контрольным цилиндром является лишь один цилиндр. На фиг.2 изменение угла опережения зажигания контрольного цилиндра обозначено характеристикой сигнала ZW(LZ). Контрольный цилиндр LZ представляет собой цилиндр, выбранный из группы цилиндров, например, из блока цилиндров двигателя или из одного ряда цилиндров при их многорядном расположении. Для осуществления предлагаемого способа условия сгорания в выбранном контрольном цилиндре LZ целенаправленно предварительно изменяют таким образом, чтобы этот цилиндр вначале стучал. Тем самым контрольный цилиндр LZ является цилиндром с наибольшей склонностью к детонации. Штриховой линией показано изменение угла опережения зажигания ZW(GZ) управляемого цилиндра. Управляемый цилиндр GZ прослушивается менее хорошо, что обусловлено, например, местом установки датчика детонационного сгорания, вследствие чего детонационный стук в управляемом цилиндре GZ при определенных обстоятельствах не распознается как детонация. С целью обеспечить регулирование также управляемых цилиндров GZ для предупреждения детонационного сгорания, это регулирование по предупреждению детонационного сгорания для всех цилиндров осуществляется на основании проявлений стука в контрольном цилиндре LZ таким образом, что при появлении детонационных стуков в контрольном цилиндре KL-LZ во всех цилиндрах группы, а следовательно, и в управляемом цилиндре GZ угол опережения изменяется в сторону более позднего зажигания. На фиг.2 детонационный стук в контрольном цилиндре KL-LZ появляется в момент времени t1. При появлении этого детонационного стука KL угол опережения в контрольном цилиндре ZW(LZ) изменяется в сторону более позднего зажигания ZW (позднее) (от нем. "Zundwinkel", угол опережения зажигания). Одновременно с этим и угол опережения других цилиндров ZW(GZ) изменяется в сторону более позднего зажигания. Изменение угла опережения в сторону более позднего зажигания предпочтительно проводить в управляемых цилиндрах в несколько шагов sl-s3, как это показано на фиг.2, на примере начинающегося в момент времени t1 изменения угла опережения в сторону более позднего зажигания для управляемых цилиндров ZW(GZ). Благодаря этому исключаются большие скачки крутящего момента, что в свою очередь обеспечивает плавную работу двигателя и тем самым более высокую комфортабельность езды. Проводимое в несколько шагов s1, s2, s3 изменение угла опережения в сторону более позднего зажигания в управляемых цилиндрах GZ после детонации в контрольном цилиндре KL-LZ продолжается до тех пор, пока снова не будет достигнут безопасный интервал
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185006/8226.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185006/8226.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185011/8805.gif)
![способ регулирования зажигания для предупреждения детонационного сгорания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, патент № 2185524](/images/patents/285/2185032/916.gif)
Класс F02P5/152 в зависимости от детонации