Способ и устройство для дозирования топлива к топливовоздушной смеси при запуске двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к способу и устройству для дозирования топлива к топливовоздушной смеси при запуске двигателя. Предложен способ дозирования топлива к топливовоздушной смеси, подаваемой к двигателю внутреннего сгорания при его запуске, включающий в себя следующие этапы: а) проверку, пока не выполнено окончательное условие контроля, лежит ли возрастание частоты вращения в пределах заданного диапазона; б) изменение при невыполнении этого условия накопленного поправочного значения (FК) для корректировки количества топлива (ti), определяемого в зависимости от рабочего состояния двигателя, таким образом, что следует ожидать способной к воспламенению нужным образом смеси, которая затем при сгорании вызывает возрастание частоты вращения в пределах заданного диапазона. Изобретение позволяет обеспечить надежный запуск двигателя, когда используемые количества топлива были ориентированы на хорошее топливо, а автомобиль заправлен плохим топливом. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для дозирования топлива к топливовоздушной смеси, при запуске двигателя внутреннего сгорания.

Способ и устройство для дозирования топлива к топливовоздушной смеси при запуске ДВС известны из ДЕ ФРГ N 2410090 A1. При этом речь идет о так называемом горячем запуске, т.е. запуске, при котором горячий двигатель выключают, затем на несколько минут останавливают и снова включают. В течение времени остановки топливо в системе топливоподачи испаряется, а этом при запуске часто приводит к подаче вместо топлива его паров, что вызывает недостаточное количество впрыскиваемого топлива. Согласно названной публикации, поступают поэтому таким образом, что в случае, если стартер двигателя включен дольше заданного отрезка времени, дозированное на каждый процесс впрыска количество топлива увеличивают в течение другого заданного отрезка времени на заданный процент.

Проблемы с запуском в связи с топливом могут возникнуть и у холодного двигателя, если ориентированные на запуск значения дозирования топлива предназначались для другого топлива, чем то, которое было залито в бак. У топлив речь может идти о сортах бензина с довольно разными свойствами, а также о бензине с одной стороны и метаноле с другой или о различных бензометанольных смесях.

Для эксплуатации ДВС на разных топливах известны различные способы, например, из неопубликованной выкладки ФРГ N 4241821 A1. Здесь, однако, не описаны особые мероприятия по запуску.

Таким образом, возникла проблема запуска ДВС также на плохом топливе, хотя значения дозирования топлива при пуске ориентировались, собственно говоря, на хорошее топливо (или наоборот).

В основу изобретения положена задача разработки способа и устройства для дозирования топлива к подаваемой к ДВС при его запуске топливовоздушной смеси которые способны надежно привести в эксплуатацию ДВС даже тогда, когда свойства имеющегося топлива не соответствуют свойствам того топлива, на которое при запуске ориентированы значения дозирования.

В части способа изобретение характеризуется признаками п 1. формулы, а в части устройства - признаками п. 10.

Способ согласно изобретению исследует, имеется ли при запуске возрастание числа оборотов в пределах заданного диапазона, т.е. выше определенного порога. Если это условие не соблюдается, то накопленное поправочное значение для корректировки определяемого в зависимости от рабочего состояния двигателя количества топлива изменяется таким образом, что следует ожидать способной к воспламенению нужны образом смеси, что при сгорании приводит к возрастанию числа оборотов в пределах заданного диапазона.

"Способная к воспламенению" нужным образом означает, что следует учитывать как лучше воспламеняющиеся, так и хуже воспламеняющиеся смеси по сравнению с актуальной смесью. Например, примерно через 100 оборотов следует ожидать частоты вращения в диапазоне 1000 - 1400 мин^-1. Если частота вращения ниже этого диапазона, то предполагается, что смесь слишком бедная, из-за чего поправочное значение повышается. Если же частота вращения выше этого диапазона, то предполагается, что смесь слишком богатая и поэтому при запуске воспламеняется значительно лучше, чем собственно нужная смесь. В этом случае поправочное значение понижается.

В названном случае, когда поправочное значение определяют лишь после относительно большого количества оборотов и при относительно высоком числе оборотов, его используют лишь при следующем запуске. Следовательно, исходят из того, что двигатель запускается, однако условия пуска не оптимальны. Если же, напротив, приходится опасаться того, что двигатель вообще не запустится, то лучше уже через несколько оборотов проверить, произойдет ли от одного зажигания до следующего или в течение нескольких зажиганий возрастание частоты вращения в заданном диапазоне или, проще говоря, выше определенного порога. Если этого не произойдет, то поправочное значение повышают, с тем чтобы еще во время текущего процесса пуска попытаться получить способную к воспламенению смесь.

Предпочтительно поправочное значение накапливают так, чтобы другие функции регулирования количества топлива, например, послепусковые функции или функция обогащения смеси при разгоне, могли прибегать к нему.

Сущность изобретения поясняется ниже чертежами, на которых показано: на фиг. 1 изображена блок-схема примера исполнения устройства согласно изобретению; на фиг. 2 изображена диаграмма, касающаяся зависимости между частотой вращения двигателя и числом зажиганий, начиная с его пуска; на фиг. 3 изображена блок-схема способа, которым определяют поправочное значение, используемое при следующем пуске; на фиг. 4 изображена блок-схема способа определения поправочного значения, изменяемого в процессе пуска; на фиг. 5 изображена блок-схема этапа 4,6 на фиг. 4.

На фиг. 1 изображен ДВС 10 со впускной трубой 11, в которую устройство впрыска 12 впрыскивает топливо. Соответствующие значения времени впрыска ti считывают из поля характеристик, адресуемого в зависимости от значений, в частности, частоты вращения n и температуры ν- МОТ ДВС 10. Температуру двигателя измеряют датчиком 13, а частоту вращения - датчиком 14. Считанное из поля характеристик время впрыска ti умножают на поправочный коэффициент FK, выдаваемый поправочным устройством 16 в зависимости от сигнала контрольного устройства 17, которое получает сигнал частоты вращения от датчика 14 и содержит датчик 18 тактовых импульсов.

Названное выше поле характеристик 19 накапливает только значения времени впрыска для пуска. Другие поля характеристик и другие устройства, влияющие на время впрыска, не представляют интереса в связи с настоящим изобретением.

При запуске двигателя 10 он сначала приводится в действие стартером (не показан), который уже через несколько оборотов (четыре оборота на фиг. 2) разгоняет двигатель, например, до 150 мин^-1. При низких температурах двигателя пусковая частота вращения может быть значительно ниже, например, всего 80 мин^-1. Если подаваемая к двигателю топливо-воздушная смесь сгорает в цилиндрах надлежащим образом, то происходит быстрое возрастание числа оборотов, так что уже после примерно 60 зажиганий достигается число оборотов на холостом ходу 1000 мин^-1. Как изображено на фиг. 2, происходит, однако, резкое возрастание числа оборотов так, что после примерно 100 зажиганий, начиная с запуска, она составляет около 1200 мин^-1. Примерно через 5 секунд или примерно после 220 зажиганий, начиная с пуска, снова имеется число оборотов на холостом ходу. Эта средняя характеристика числа оборотов, зависимая от числа зажиганий, изображена на фиг. 2 сплошной линией. Если смесь сгорает относительно плохо, однако все еще так, что достигается удовлетворительный пуск двигателя, то характеристика представлена на фиг. 2 нижней штриховой линией. Если же смесь сгорает выше среднего хорошо, однако все еще так, что нельзя предполагать, что она в отношении выброса токсичных веществ слишком богатая, то характеристика представлена на фиг. 2 верхней штриховой линией. При максимальной частоте вращения примерно после 100 зажиганий, начиная с запуска, ее допустимый диапазон составляет 900 - 1200 мин^-1.

На фиг. 3 поясняется первый пример исполнения, с которым в устройстве на фиг. 1 могут работать корректировочное 16 и контрольное 17 устройства.

После запуска ДВС 10 на этапе S3.1 считывают накопленный поправочный коэффициент FK. На этапе S3.2 установленное вращением впрыска t_i количество топлива корректируют путем умножения на поправочный коэффициент. На этапе S3.3 измеряют частоту вращения двигателя после заданного числа зажиганий начиная с пуска, например, после 100 зажиганий. На этапе S3.4 проверяют, лежит ли эта частота вращения выше верхнего предела N-H, например, 1200 мин^-1. Если это так, то на этапе S3.5 поправочный коэффициент FK понижают, например, на 10% и накапливают для следующего пуска, после чего процесс заканчивается. Если же, напротив верхний предел не превышен, то на этапе S3.6 проверяют, не лежит ли частота вращения ниже нижнего предела N-L, например, 900 мин^-1. Если это так, то на этапе S3.7 поправочный коэффициент повышают, например, на 10% и накапливают для следующего пуска. После этого, как и в случае, когда частота вращения не ниже нижнего порога, процесс заканчивается.

У способа на фиг. 3 только для одного числа зажиганий, начиная с запуска, проверяют, лежит ли число оборотов в заданном диапазоне. Такой контроль диапазона можно, однако, осуществить, как видно из фиг. 2, также для нескольких частот вращения. Если действуют таким образом, то поправочный коэффициент изменяется, если частота вращения для исследуемого числа зажиганий не лежит в заданном диапазоне.

Поскольку слишком богатые смеси не представляют проблем для запуска, можно, упростив пример исполнения на фиг. 3, исключить контроль того, превышает ли частота вращения верхний предел.

На фиг. 4, 5 поясняется способ, при котором поправочный коэффициент можно непрерывно изменять в течение процесса пуска, если он протекает неудовлетворительно.

После запуска двигателя на этапе S4.1 проверяют, заправлен ли автомобиль. Заправку устанавливают, например, путем значительного изменения индикации уровня топлива в баке. Если автомобиль заправлен, то поправочный коэффициент FK устанавливают на исходное значение, например, "1" (этап S4.2). Затем, как и в том случае, если автомобиль не заправлен, на этапе S4.3 проверяют, целесообразна ли вообще подгонка поправочного коэффициента к количеству топлива. Это нецелесообразно, если имеются другие ошибки. Так, проверяют, лежит ли частота вращения стартера выше определенного порога, например, 60 мин^-1, и лежит ли напряжение аккумуляторной батареи выше определенного порога. Если одно из этих условий не выполнено, то следует исходить из того, что изменение количества топлива ничего не сможет изменить в ожидаемых плохих параметрах пуска. Поэтому непосредственно достигается окончание процесса. В противном случае на этапе S4.4 пережидают несколько зажиганий, например, пять, начиная с первого, для преодоления нестабильностей при пуске и поскольку в дальнейшем процессе проверяют характеристику числа оборотов по пяти зажиганиям.

За этими пройденными только один раз этапами следует цикл с этапами S4.5 - S 4.7. На этапе S4.5 время зажигания корректируют поправочным коэффициентом FK и производят впрыск и зажигание. На этапе S4.6 определяют при необходимости новый поправочный коэффициент, что подробнее поясняется с помощью фиг. 5. На этапе S4.7 проверяют, достигнуто ли окончание процесса пуска. Если этого не произошло, то повторяют этапы S4.5 - S4.7, пока на последнем этапе не обнаружится, что следует закончить процесс.

На фиг. 5 этап S4.6 на фиг. 4 включает в себя шесть подэтапов S4.6.1 - S4.6.6. На подэтапе S4.6.1 проверяют, лежит ли время между пятым от конца зажиганием и актуальным зажиганием ниже определенного порога. Если это так, то подаваемая к двигателю смесь хорошо воспламенилась, и процесс на фиг. 4 закончен. В противном случае на подэтапе S4.6.2 проверяют, лежит ли число оборотов ниже порога, например, шесть оборотов. Если это так, то на подэтапе S4.6.4 поправочный коэффициент FK повышают каждые два оборота на 20%. Здесь следует обратить внимание на то, что не с каждым зажиганием должно происходить повышение, поскольку изменение дозирования топлива устанавливается только со смещением на несколько зажиганий. Сколько оборотов следует переждать и на сколько процентное повысить поправочное значение, зависит от данного случая.

После повышения поправочного коэффициента проверяют (подэтап S4.6.5), лежит ли он выше определенного порога, например, выше 1.5. Если это так, то на подэтапе S4.6.6 устанавливают метку "плохое топливо", которая указывает другим функциям регулирования количества топлива, что топливо плохое. От такой метки можно отказаться, если не надо приводить в соответствие другие функции, например, послепусковую функцию или функцию обогащения смеси при разгоне, или если поправочное значение откладывается таким образом, что другие функции могут непосредственно прибегать к нему и использовать его без изменений или в модифицированном виде. После установки метки достигается этап S4.7.

Если на подэтапе S4.6.2 окажется, что число оборотов выше установленного порога, то поправочный коэффициент устанавливают на его исходное значение "1", что соответствует обеднению смеси по сравнению с предпринятым на подэтапе S4.6.3 обогащением. Следует обратить внимание на то, что этот подэтап S4.6.3 достигается только тогда, когда, несмотря на названные меры, число оборотов все еще не возросло выше определенного порога, что проверяют путем контроля времени на подэтапе S.4.6.1. Если же, несмотря на отсутствие сгорания, все еще продолжается обогащение смеси, то следует опасаться, что камеры сгорания, в частности, свечи зажигания, отсыреют за счет жидкого топлива. Мероприятие на подэтапе S4.6.3 должно обеспечить высушивание. Если же двигатель невосприимчив к такому отсыреванию, то подэтап S 4.6.3 может быть осуществлен так, что установленный последним поправочный коэффициент остается без изменений.

Выше уже говорилось, что новый поправочный коэффициент вводится только тогда, когда автомобиль заправлен плохим топливом после хорошего. Однако можно также вводить и наоборот, т.е. понижать поправочный коэффициент, если хорошим топливом автомобиль заправляют после плохого топлива. Для этого можно, например, проверить, сколько сгораний происходит за заданное число зажиганий. Порогом могут быть, например, семь сгораний за восемь зажиганий. Если этот порог достигнут, то поправочный коэффициент изменяют в направлении значения "1". Происходит ли действительно сгорание вслед за зажиганием, можно установить, например, за счет того, что проверяют возрастание частоты вращения от одного зажигания к следующему. При наличии сгорания частота вращение возрастает от одного зажигания до следующего на несколько десятков до примерно 200 мин^-1. При наступлении описанной выше функции можно отказаться от опроса, произошла ли заправка.

Выше не учитывалась температурная зависимость поправочного значения. В действительности же, однако, начиная с температуры двигателя около 30^oC не наблюдается заметных различий между хорошим и плохим топливами, что касается параметров холодного пуска. Поэтому начиная с этой температуры не требуется корректировка. Чем ниже температура двигателя, тем сильнее различия между хорошим и плохим топливами.

Для того, чтобы учесть эти различия, можно, например, для каждой температуры посредством накопленной характеристики задавать определенный максимальный поправочный коэффициент. Если, например, при температуре двигателя 0^oC был введен поправочный коэффициент 1.5, а при следующем холодном пуске она составляет +10^oC, то в характеристике соответствующий максимальный поправочный коэффициент изменяется. Если он составляет, например, 1.3, то используется это значение, и новый коэффициент не вводят. Вместо одной характеристики для нескольких заданных температурных интервалов могут быть также заданы несколько максимальных значений поправочного коэффициента.

Другой возможностью является накопление не одного поправочного коэффициента (не путать с только что названным максимальным значением поправочного коэффициента), а нескольких для разных температурных интервалов. В зависимости от актуального температурного интервала считывают соответствующий поправочный коэффициент. Этот способ может быть комбинирован с описанным выше для ограничения поправочного коэффициента максимальным значением.

Третьей возможностью является накопление характеристики, которая говорит о том, в каком соотношении между собой находятся поправочные значения для различных температур. При вводе и накоплении поправочного значения накапливают одновременно и соответствующую температуру двигателя. При новом холодном пуске устанавливают соответствующую температуру двигателя и из характеристики считывают соотношение, на которое умножают поправочное значение для приведения в соответствие с актуальной температурой двигателя.

В примерах исполнения из того, что значения впрыска в поле характеристик 19 ориентированы на хорошее топливо. При заправке плохим топливом следует увеличить время впрыска, из-за чего постоянно говорилось о повышении поправочного коэффициента. Можно, однако, ориентировать значения в поле характеристик 19 на относительно плохое топливо, если такое продается чаще, чем хорошее, а поправочный коэффициент понижать тогда, когда автомобиль заправляют более хорошим топливом.

Вместо одного поправочного коэффициента в качестве поправочного значения может быть также использовано слагаемое, суммируемое с временем впрыска.

Формула изобретения

1. Способ дозирования топлива к топливовоздушной смеси при запуске двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что он включает в себя следующие этапы: а) проверяют, пока не выполнено окончательное условие контроля; лежит ли возрастание числа оборотов в пределах заданного диапазона, причем б) при невыполнении этого условия изменяют накопленное поправочное значение FK для корректировки количества топлива ti, определяемого в зависимости от рабочего состояния двигателя, при этом получают способную к воспламенению смесь, которая затем при сгорании вызывает возрастание числа оборотов в пределах заданного диапазона.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе а) после заданного числа зажиганий, начиная с запуска двигателя, проверяют, лежит ли число оборотов в заданном диапазоне.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что названный контроль осуществляют для нескольких различных возрастающих чисел зажиганий, причем каждому числу соответствует заданный диапазон числа оборотов, и проверенное на этапе а) условие считают невыполненным, если в результате по меньшей мере одного контроля окажется, что данное число оборотов не лежит в данном заданном диапазоне.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что поправочную величину FK используют в следующем процессе пуска.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого зажигания проверяют, лежит ли возрастание числа оборотов между моментом актуального зажигания и моментом зажигания, смещенного на заданное число N(N ≥ 1) зажиганий, в пределах заданного диапазона.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в случае, если смесь после многократного осуществления этапа б) была сильно обогащена, ее по меньшей мере на несколько оборотов двигателя обедняют для высушивания камеры сгорания.

7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что диапазон возрастания числа оборотов лежит ниже определенного порога.

8. Способ по пп.1 - 7, отличающийся тем, что поправочное значение FK накапливают таким образом, что другие функции регулирования количества топлива могут прибегать к нему.

9. Способ по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что поправочное значение FK ограничивают зависимым от температуры максимальным значением.

10. Устройство для дозирования топлива к топливовоздушной смеси при запуске двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что содержит контрольное устройство (17) для проверки, пока не выполнено окончательное условие контроля; лежит ли возрастание числа оборотов в пределах заданного диапазона, и корректировочное устройство (16) для изменения в случае невыполнения этого условия накопленного поправочного значения FK для корректировки количества топлива ti, определяемого в зависимости от рабочего состояния двигателя, таким образом, что следует ожидать способной к воспламенению нужным образом смеси, которая затем при сгорании вызывает возрастание числа оборотов в пределах заданного диапазона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5