способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02D31/00 Применение регуляторов, чувствительных к скорости, для регулирования двигателей внутреннего сгорания, не отнесенных к другим рубрикам F02D41/08 для холостого хода F02D41/12 для замедления |
Автор(ы): | ЛАНГЕР Винфрид (DE), БЕДЕРНА Франк (DE), ШТРАЙБ Мартин (DE) |
Патентообладатель(и): | РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-05-28 публикация патента:
27.12.2003 |
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способу и устройству управления и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность способа и устройства для контроля за системой управления двигателем внутреннего сгорания. В способе управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, определяют по меньшей мере одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя. По меньшей мере в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра. Устройство для осуществления способа имеет блок управления, который служит для определения по меньшей мере одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя. По меньшей мере в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха. Блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который, по меньшей мере, в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, при этом, по меньшей мере, определяют одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании, по меньшей мере, одного его рабочего параметра.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы крутящий момент или мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу.3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе с ограниченной подачей воздуха и прекращенной подачей топлива подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы развиваемый двигателем крутящий момент, соответственно развиваемая двигателем мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу, если впрыскиваемое количество топлива будет находиться в приблизительно стехиометрическом соотношении с количеством подаваемого воздуха.4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один режим работы двигателя, определяемый в зависимости от степени нажатия на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя, имеет место, прежде всего в том случае, когда при характеризующей степень нажатия на педаль акселератора величине, находящейся ниже заданного порогового значения, предпочтительно близкой к положению при холостом ходе, частота вращения вала двигателя превышает заданное пороговое значение.5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в указанном, по меньшей мере, одном режиме работы двигателя рассчитывают максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность, полученное значение сравнивают с опорной величиной и, если эта опорная величина превышает допустимое значение, такое превышение расценивают как наличие сбоя.6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что опорную величину рассчитывают на основании, по меньшей мере, одного сигнала, характеризующего фактический расход подаваемого воздуха.7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что при обнаружении сбоя прерывают подачу тока на электропривод дроссельной заслонки и/или прекращают подачу топлива.8. Устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который, по меньшей мере, в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, имеющее блок управления, который служит для определения, по меньшей мере, одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя, отличающееся тем, что, по меньшей мере, в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха, а блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании, по меньшей мере, одного его рабочего параметра.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к способу управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, при этом определяют по меньшей мере одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя. Изобретение относится также к устройству для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, имеющему блок управления, который служит для определения по меньшей мере одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя.Из DE-A 19536038 (патент US 5692472) известен способ контроля за работой системы управления обычного ДВС на основе крутящего момента. При этом по меньшей мере на основании положения педали акселератора определяют максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность. Далее, в зависимости от частоты вращения вала двигателя, установленного угла опережения зажигания и нагрузки (по массовому расходу воздуха и иным параметрам) рассчитывают фактический крутящий момент, соответственно фактическую мощность двигателя. В целях контроля максимально допустимое значение сравнивают с рассчитанным фактическим значением. В случае превышения фактическим значением максимально допустимого значения предпринимают ответные меры как реакцию на возникший сбой. Такими ответными мерами, позволяющими среагировать на сбой и устранить его, является ограничение мощности, например прекращение подачи топлива в двигатель до тех пор, пока фактическое значение снова не станет ниже максимально допустимого значения.Описанный выше подход обеспечивает надежный и удовлетворительный контроль за системой управления ДВС во всех режимах его работы. Как очевидно, такой контроль основан на измерении массового расхода воздуха, подаваемого в ДВС. Однако у двигателей, которые по крайней мере в одном из режимов работают на обедненной горючей смеси, рассчитанный на основании измеренного массового расхода воздуха крутящий момент, соответственно рассчитанная мощность не соответствуют фактическим показателям, и поэтому вышеописанный метод контроля за работой таких двигателей может быть использован лишь в ограниченной мере.Сказанное выше прежде всего относится к ДВС с непосредственным впрыскиванием топлива, поскольку при работе двигателя в режиме с послойным смесеобразованием измеренных значений массового расхода воздуха и установленного угла опережения зажигания недостаточно для расчета фактического крутящего момента. Не поддающееся измерению количество впрыскиваемого топлива оказывает в данном случае, как и у всех работающих на обедненных горючих смесях двигателей, сильное влияние на крутящий момент, которое не может быть учтено при использовании известного подхода. Вместе с тем именно количество впрыскиваемого топлива может в результате таких отклонений, как слишком высокое давление в общей топливораспределительной магистрали высокого давления или слишком медленно закрывающаяся клапанная форсунка, оказаться слишком большим, в результате чего двигатель может развить слишком высокий крутящий момент, что может привести к работе двигателя в нежелательном режиме.Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача - разработать более эффективные способ и устройство для контроля за системой управления двигателем внутреннего сгорания, который по меньшей мере в некоторых режимах работает на обедненных горючих смесях.В отношении способа, указанного в начале описания типа, эта задача решается благодаря тому, что по меньшей мере в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра.В отношении устройства, указанного в начале описания типа, поставленная в изобретении задача решается благодаря тому, что по меньшей мере в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха, а блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра.Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием топлива известен из DE-A 19631986. Управление таким двигателем осуществляется в основном в двух различных режимах его работы, а именно в режиме с послойным смесеобразованием и в режиме с гомогенным смесеобразованием. В режиме с гомогенным смесеобразованием топливо впрыскивается в цилиндры на такте впуска, а двигатель работает с закрытой дроссельной заслонкой, тогда как в режиме с послойным смесеобразованием топливо впрыскивается в цилиндры на такте сжатия, а двигатель работает с открытой дроссельной заслонкой.При работе в режиме с гомогенным смесеобразованием по меньшей мере на основании положения педали акселератора определяют расчетное значение крутящего момента, пересчитываемое в количество впрыскиваемого топлива. Далее, исходя из этого количества топлива определяют расчетный угол положения дроссельной заслонки для регулирования подачи воздуха в двигатель, регулируя тем самым состав отработавших газов с целью его доведения до заданных показателей. Последнее не относится к режиму с послойным смесеобразованием, когда двигатель работает без дросселирования, т.е. с открытой дроссельной заслонкой. Режим с гомогенным смесеобразованием используется при работе двигателя по меньшей мере в диапазоне повышенных (полных) нагрузок, тогда как режим с послойным смесеобразованием используется при работе двигателя в диапазоне пониженных (малых) нагрузок, соответственно в диапазоне частичных (средних) нагрузок. Меры по контролю за правильностью работы системы управления в указанной публикации не описываются.Предлагаемое в изобретении техническое решение позволяет осуществлять эффективный и удовлетворительный контроль за системой управления двигателем внутреннего сгорания, который по меньшей мере на отдельных режимах работает на обедненной горючей смеси.Особые преимущества проявляются при контроле за работой системы управления двигателем внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина.Особое преимущество состоит также в том, что при работе ДВС на обедненной горючей смеси в зависимости от положения педали акселератора определяют максимально допустимую частоту вращения, при превышении которой ограничивают подачу воздуха в ДВС. Такое ограничение осуществляется предпочтительно за счет закрытия дроссельной заслонки.Особое преимущество заключается также в том, что максимальная частота вращения, при превышении которой ограничивается подача воздуха, задается лишь при отпущенной педали акселератора, т.е. при нахождении этой педали в положении, соответствующем холостому ходу. Благодаря этому при контроле удается охватить по меньшей мере наиболее критический режим за счет точного и надежного обнаружения сбоев, что позволяет исключить возникновение в этом режиме нежелательных ситуаций в работе двигателя.В результате исключается повышение крутящего момента, соответственно мощности до недопустимых величин даже в том случае, если при прекращенной подаче топлива будет происходить дальнейшее образование воспламеняющейся смеси, например из-за не герметичности клапанной форсунки. При работе на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси подачу воздуха предпочтительно регулируют таким образом, чтобы крутящий момент или мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу. Иными словами, подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы в случае возможного впрыскивания развиваемый двигателем крутящий момент при стехиометрическом составе горючей смеси не приводил к недопустимому поведению транспортного средства.Особое преимущество в дополнение или альтернативно к вышеописанному техническому решению достигается за счет переключения на режим работы на стехиометрический или обогащенной горючей смеси, причем в этом случае можно использовать известный способ контроля. Такое переключение предпочтительно осуществлять при отпущенной педали акселератора. И в этом случае количество подаваемого в двигатель воздуха предпочтительно регулировать управлением дроссельной заслонкой в зависимости от степени нажатия водителем на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя таким образом, чтобы развиваемый в результате двигателем крутящий момент соответствовал крутящему моменту на холостом ходу. В этом случае превышение фактически рассчитанным моментом или фактически рассчитанной мощностью предельных значений расценивается как наличие сбоя, в ответ на который предпринимаются соответствующие меры.Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа при работе с ограниченной подачей воздуха и прекращенной подачей топлива подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы развиваемый двигателем крутящий момент, соответственно развиваемая двигателем мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу, если впрыскиваемое количество топлива будет находиться в приблизительно стехиометрическом соотношении с количеством подаваемого воздуха.Указанный выше по меньшей мере один режим работы двигателя, определяемый в зависимости от степени нажатия на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя, имеет место прежде всего в том случае, когда при характеризующей степень нажатия на педаль акселератора величине, находящейся ниже заданного порогового значения, предпочтительно близкой к положению при холостом ходе, частота вращения вала двигателя превышает заданное пороговое значение.В указанном по меньшей мере одном режиме работы двигателя предпочтительно рассчитывают максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность, полученное значение сравнивают с опорной величиной и, если эта опорная величина превышает допустимое значение, такое превышение расценивают как наличие сбоя. В этом случае такую опорную величину предпочтительно рассчитывают на основании по меньшей мере одного сигнала, характеризующего фактический расход подаваемого воздуха.При обнаружении сбоя предпочтительно прерывать подачу тока на электропривод дроссельной заслонки и/или прекращать подачу топлива.В наиболее предпочтительном варианте при отпущенной педали акселератора в процесс контроля вовлекается максимальная частота вращения и ограничивается количество подаваемого воздуха, при этом либо одновременно прекращается подача топлива, либо при работе в особых режимах, в которых, например, нельзя прекратить подачу топлива при превышении частотой вращения предельного значения, например из-за высокой температуры каталитического нейтрализатора, или из соображений комфортабельности езды, например при движении на первой передаче, происходит переключение на работу на стехиометрической горючей смеси. В обоих случаях прибегают к известному методу контроля, основанному на определении расхода подаваемого в двигатель воздуха.Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:на фиг.1 - устройство управления двигателем внутреннего сгорания,на фиг.2 - блок-схема, поясняющая предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении технического решения на примере двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина,на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемое в изобретении техническое решение.На фиг.1 показан блок 10 управления, в состав которого входят по меньшей мере входной контур 12, как минимум один микрокомпьютер 14, выходной контур 16 и соединяющая указанные элементы система 18 связи, предназначенная для обмена данными между этими элементами блока управления. К входному контуру 12 подведены входные линии, по которым от соответствующих измерительных устройств поступают сигналы, которые характеризуют различные рабочие параметры или на основании которых можно определить такие рабочие параметры. Сначала рассмотрены основные величины, которые используются для реализации предлагаемого в изобретении технического решения, описанного ниже, и характеризующие которые сигналы поступают на вход блока управления по входным линиям, показанным на фиг.1.Входная линия 20 соединяет блок управления с измерительным устройством 22, которое определяет величину, характеризующую степень нажатия![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220020/946.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220020/946.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220020/946.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220161/955.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220020/946.gif)
![способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, патент № 2220307](/images/patents/248/2220020/946.gif)
Класс F02D31/00 Применение регуляторов, чувствительных к скорости, для регулирования двигателей внутреннего сгорания, не отнесенных к другим рубрикам