Способ и устройство управления работой двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам и устройствам управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина. Изобретение позволяет повысить развиваемую мощность, снизить расход топлива, уровень шума, создаваемого ДВС, повысить комфортабельность всего транспортного средства. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина, имеющего по меньшей мере два ряда, соответственно две группы, цилиндров, управление каждым из которых, соответственно каждой из которых, осуществляется на основании заданного значения крутящего момента и заданного режима работы. При этом предусмотрено по меньшей мере два режима работы, в каждом из которых происходит впрыскивание топлива. По меньшей мере в одном из этих режимов работы ДВС обеспечивают работу одного ряда, соответственно одной группы, цилиндров в первом режиме (BAsoll 1), а второго ряда, соответственно второй группы, цилиндров во втором режиме (BAsoll 2). Для каждой из указанных групп цилиндров задают изменяемое заданное значение крутящего момента (Misoill 1, Misoill 2), в зависимости от которого регулируют крутящий момент, развиваемый цилиндрами каждого из рядов, соответственно каждой из групп. Устройство управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина, имеющего по меньшей мере два ряда, соответственно две группы, цилиндров, которые могут работать по меньшей мере в двух режимах. Указанное устройство управления имеет по меньшей мере один блок управления, который на основании заданных значений крутящего момента и заданного режима работы управляет работой этих групп, соответственно рядов, цилиндров ДВС. Блок управления имеет средства, которые по меньшей мере в одном заданном режиме работы обеспечивают работу первого ряда, соответственно первой группы, цилиндров в первом режиме (BAsoll 1) и работу второго ряда, соответственно второй группы, во втором режиме (BAsoll 2). В каждом из этих режимов происходит впрыскивание топлива, которые для каждой из групп цилиндров задают изменяемое заданное значение крутящего момента (Misoll 1, Misoll 2), в зависимости от которого регулируется крутящий момент, развиваемый цилиндрами каждого из рядов, соответственно каждой из групп.2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина.
Способ и устройство подобного типа для управления работой ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина описаны, например, в заявке DE 4332171 А1 (патент US 5483934). В описанной в указанных публикациях системе управления весь диапазон рабочих нагрузок ДВС разделен в зависимости от частоты вращения и нагрузки на различные диапазоны, и в зависимости от текущего диапазона рабочих нагрузок топливо впрыскивается в цилиндры либо на такте впуска, либо на такте сжатия. При впрыскивании топлива на такте впуска наличие определенного интервала времени, проходящего до момента воспламенения горючей смеси, а также завихрение впрыскиваемого топлива потоком впускаемого воздуха обеспечивают практически однородное распределение топлива в камере сгорания (режим с гомогенным смесеобразованием), тогда как при впрыскивании топлива на такте сжатия в цилиндре ДВС образуется заряд с послойным распределением в нем топлива (режим с послойным смесеобразованием). В режиме с гомогенным смесеобразованием ДВС работает в задросселированном состоянии, т.е. подача в него воздуха ограничивается дроссельной заслонкой, а в режиме с послойным смесеобразованием ДВС работает в практически незадросселированном состоянии, т.е. подача воздуха в него практически не ограничивается дроссельной заслонкой. В зависимости от указанных рабочих параметров и/или других заданных критериев, например с учетом требуемой мощности, которую должен развивать ДВС в соответствии с задаваемым водителем воздействием, ДВС переводится с одного из указанных режимов работы на другой.
В основу настоящего изобретения была положена задача дальнейшей оптимизации работы ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Преимущества изобретения
В указанном в начале описания уровне техники при переходе с одного режима работы на другой в такой другой режим переводятся все цилиндры ДВС. Кроме того, все цилиндры принимают одинаковое участие в создании крутящего момента ДВС. В результате неоправданно ограничиваются гибкость и функциональные возможности системы управления.
Дальнейшая оптимизация привода транспортного средства достигается за счет работы ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина в асимметричном режиме, прежде всего при наличии у ДВС по меньшей мере двух управляемых независимо друг от друга рядов цилиндров.
Особое преимущество предлагаемого в изобретении решения состоит в том, что в тех рабочих состояниях, в которых в более экономичном режиме с послойным смесеобразованием уже невозможно более обеспечить необходимой водителю мощности, на режим с гомогенным смесеобразованием, требующим сравнительно более высокого расхода топлива, переводятся лишь некоторые цилиндры ДВС, например одни цилиндры одного ряда. Цилиндры же другого ряда продолжают работать в более экономичном режиме с послойным смесеобразованием. Такое решение позволяет, с одной стороны, обеспечить необходимое водителю повышение развиваемой ДВС мощности, а с другой стороны, свести к минимуму расход топлива. Указанное преимущество в принципе достигается также уже благодаря тому, что отдельные ряды или группы цилиндров вносят различный вклад в создание общего (суммарного) крутящего момента.
Еще одно преимущество, связанное с подобной работой ДВС в асимметричном режиме, состоит в снижении уровня шума, создаваемого ДВС, соответственно в повышении комфортабельности всего транспортного средства в целом. В этом отношении особое преимущество проявляется в том, что для очистки катализатора-накопителя от накопленных им веществ при работе ДВС на холостом ходу или в диапазоне частичных нагрузок нет необходимости одновременно переводить на другой режим работы все ряды цилиндров. Такой попеременный переход с одного режима работы на другой позволяет оптимизировать уровень шума, создаваемого ДВС.
Особое значение имеет далее тот факт, что работа ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина в асимметричном режиме предоставляет большую свободу при разработке и реализации концепций, направленных на снижение токсичности отработавших газов (ОГ). При этом, например, при необходимости повысить в соответствии с задаваемым водителем воздействием мощность некоторые цилиндры ДВС могут работать в оптимальных с точки зрения состава ОГ режиме и рабочей точке, тогда как отработка собственно задаваемого водителем воздействия, направленного на повышение мощности, достигается за счет соответствующего управления рабочей точкой, а также при необходимости режимом работы остальных цилиндров ДВС.
Наиболее предпочтительно асимметричный режим работы использовать в ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина, имеющем по меньшей мере два ряда цилиндров по меньшей мере с двумя управляемыми независимо друг от друга дроссельными заслонками. Однако аналогичный подход с достижением аналогичных преимуществ может использоваться и для управления работой ДВС, имеющих только одну дроссельную заслонку, при этом степень наполнения воздухом цилиндров регулируют таким образом, чтобы одна часть цилиндров ДВС работала в режиме с гомогенным смесеобразованием, а другая их часть работала в режиме с послойным смесеобразованием. В результате в целом обеспечивается более высокая степень наполнения воздухом цилиндров и сокращение благодаря этому потерь при дросселировании по сравнению с работой всех цилиндров ДВС в режиме с гомогенным смесеобразованием.
Помимо переключения между режимами с послойным и с гомогенным смесеобразованием принцип асимметричного режима работы ДВС может использоваться также для переключения между другими режимами, в частности между режимом с гомогенным смесеобразованием и режимом образования стехиометрической горючей смеси, между режимом с гомогенным смесеобразованием и режимом образования обедненной смеси или между смешанными режимами, такими как режим с двойным впрыскиванием топлива, в котором происходит образование как гомогенной горючей смеси, так и образование горючей смеси с послойным распределением топлива в заряде. В этих случаях за счет асимметричного режима работы ДВС также достигаются рассмотренные выше преимущества.
Другие преимущества изобретения рассмотрены в последующем описании, соответственно в зависимых пунктах формулы изобретения.
Чертежи
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схема устройства управления, предназначенного для управления работой ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина;
на фиг.2 - схема, на которой на примере одного из вариантов осуществления изобретения поясняется принцип асимметричного режима работы вышеуказанного ДВС;
на фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая еще один предпочтительный вариант осуществления изобретения.
Описание вариантов выполнения
На фиг.1 показана схема устройства управления, предназначенного для управления работой ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина. В этом устройстве предусмотрен блок 10 управления, компонентами которого являются входной контур 14, по меньшей мере один микрокомпьютер 16 и выходной контур 18. Обмен информацией между этими компонентами осуществляется по соединяющей их системе 20 передачи данных. К входному контуру 14 блока 10 управления подведены входные линии 22-26, которые согласно одному из предпочтительных вариантов выполнены в виде шинной системы и по которым в блок 10 управления поступают сигналы, характеризующие подвергаемые обработке рабочие параметры, используемые для управления работой ДВС. Эти сигналы выдаются различными измерительными устройствами 28-32. Такими рабочими параметрами являются, в частности, положение педали акселератора, частота вращения вала двигателя, нагрузка двигателя (например, количество впускаемого воздуха или массовый расход воздуха), состав ОГ, температура двигателя и т.д. Развиваемая ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина мощность регулируется с помощью выходного контура 18 блока 10 управления. Для осуществления указанного процесса регулирования используются условно показанные на фиг.1 выходные линии 34, 36 и 38, по которым передаются управляющие сигналы по меньшей мере для регулирования массового расхода впрыскиваемого топлива, угла опережения зажигания ДВС, а также положения по меньшей мере одной дроссельной заслонки с электроприводом, регулирующей подачу воздуха в ДВС. При этом на показанной на фиг.1 в качестве примера схеме видно, что условно изображенная выходная линия 34 служит для передачи управляющих сигналов на клапанные форсунки, обеспечивающие подачу топлива в определенное количество цилиндров ДВС, т.е. обеспечивающие впрыскивание в эти цилиндры некоторого количества топлива, выходная линия 36 служит для передачи управляющих сигналов, по которым в этих цилиндрах в заданный момент времени обеспечивается появление воспламеняющей искры, а выходная линия 38 служит для передачи управляющих сигналов на электропривод дроссельной заслонки, регулирующей подачу воздуха в эти цилиндры.
Для ДВС по меньшей мере с двумя рядами или группами цилиндров, в которых подачу воздуха в цилиндры каждого ряда обеспечивает одна дроссельная заслонка с электроуправлением, обычно используются два различных варианта выполнения контура управления, что показано на фиг.1 прерывистыми линиями. Согласно первому из этих вариантов управление вторым рядом цилиндров осуществляется аналогично первому ряду цилиндров одним блоком 10 управления, который с помощью выходного контура 18, а также выходных линий 34а, 36а и 38а, соответствующих выходным линиям 34, 36 и 38, регулирует по меньшей мере массовый расход впрыскиваемого топлива, угол опережения зажигания и подачу воздуха. Иными словами, один блок управления управляет работой по меньшей мере двух рядов цилиндров. В другом варианте вместо линий 34а-38а предусмотрен второй блок 10b управления, который аналогичен по своей конструкции блоку 10 управления и который по выходным линиям 34b, 36b и 38b управляет по меньшей мере еще одним рядом цилиндров, регулируя массовый расход топлива, угол опережения зажигания и подачу воздуха. Оба этих блока 10 и 10b управления связаны между собой соединяющей их системой 40 передачи данных, по которой осуществляется обмен информацией между этими блоками. По этой системе передачи данных по меньшей мере в один из блоков управления на дальнейшую обработку в зависимости от варианта выполнения поступают либо отдельные, либо все поступившие в другой блок сигналы, характеризующие рабочие параметры, или сами эти рабочие параметры, полученные на основании указанных сигналов. В другом варианте входные линии 22b-26b могут быть подведены и к блоку 10 управления, и к блоку 10b управления, благодаря чему сигналы, характеризующие рабочие параметры, поступают в последний из указанных блоков управления напрямую вместо их передачи либо дополнительно к их передаче по системе передачи данных.
На фиг.2 показана схема, на которой проиллюстрирована общая процедура управления ДВС, осуществляемого микрокомпьютером 16 блока 10 управления. Наиболее важными рабочими параметрами, поступающими в микрокомпьютер 16, являются положение 
педали акселератора, а также такие рабочие параметры, как частота вращения вала двигателя Nmot, массовый расход воздуха MHFM и заданные моменты, поступающие от других систем управления, например от противобуксовочной системы и/или от системы управления коробкой передач. В блоке 100 формирования задаваемого водителем момента на основании поступившего сигнала, характеризующего положение педали акселератора, с учетом по меньшей мере частоты вращения вала двигателя, а также при необходимости с учетом поправки, задаваемой системой регулирования частоты вращения при холостом ходе, и иных величин определяется задаваемый водителем момент Mifa, который должен развивать ДВС. Для этой цели предпочтительно используется многопараметровая характеристика и расчеты на последующих шагах. Кроме того, в микрокомпьютер 16 поступают заданные моменты от других систем управления, например заданный момент Miasr от противобуксовочной системы, заданный момент Migs от системы управления коробкой передач и т.д. Величины, характеризующие эти заданные моменты и задаваемый водителем момент, поступают в схему 102 выбора, в которой на основании поступивших заданных моментов определяется результирующий заданный момент Misoll для управления ДВС. В предпочтительном варианте подобный выбор осуществляется путем выбора минимального, соответственно максимального, значения. Определенный таким путем результирующий заданный момент Misoll поступает в последующий координатор 104, в котором определяются заданные значения для асимметричного режима работы ДВС, рассмотренные ниже со ссылкой на показанную на фиг.3 блок-схему. Координатор 104 преобразует общий заданный момент Misoll в отдельные заданные моменты Misoll 1...Misoll n для отдельных рядов цилиндров, соответственно отдельных групп цилиндров, и/или в задаваемые водителем режимы работы BAsoll 1...BAsoll n для этих отдельных рядов, соответственно групп, цилиндров. Разделение координатором 104 заданного момента, а также задание им задаваемых водителем режимов осуществляется в соответствии с заданными подходами к управлению.
В нормальном режиме в диапазоне малых и средних нагрузок все ряды цилиндров, соответственно все группы цилиндров, в целях снижения расхода топлива работают в режиме с послойным смесеобразованием. В обычном случае управляющие воздействия, характеризующие заданные моменты, равномерно распределяются по отдельным рядам цилиндров. Если же на основании заданного момента Misoll будет установлено, что двигатель должен развивать большую мощность, которую невозможно развить только за счет работы всех рядов цилиндров в режиме с послойным смесеобразованием, то заданный момент для одного из рядов, соответственно для одной из групп, цилиндров увеличивается, после чего этот ряд или эта группа цилиндров при необходимости переводится на работу в другом режиме и/или в качестве задаваемого водителем режима задается режим с гомогенным смесеобразованием. В результате по сравнению с переводом всего двигателя на работу в другом режиме оптимизируется расход топлива, поскольку другие ряды, соответственно группы, цилиндров все еще продолжают работать в оптимальном с точки зрения расхода топлива режиме с послойным смесеобразованием на обедненной горючей смеси. Сказанное относится и к другим режимам, например к работе двигателя на обедненной горючей смеси с гомогенным смесеобразованием или к смешанному режиму с двойным впрыскиванием топлива, когда происходит и гомогенное, и послойное смесеобразование. В этом случае при необходимости увеличить развиваемую ДВС мощность некоторые ряды, соответственно группы, цилиндров также продолжают насколько это возможно работать в наиболее оптимальном с точки зрения расхода топлива режиме, а какой-либо другой ряд, соответственно другая группа, цилиндров для обеспечения требуемого крутящего момента переводится на работу в оптимизированном по развиваемой мощности режиме.
Другой подход, реализуемый согласно одному из вариантов в координаторе 104, состоит в оптимизации комфортабельности, для чего отдельные ряды, соответственно группы, цилиндров никогда не переводятся с одного режима работы на другой одновременно, а переводятся последовательно во времени. Благодаря этому снижается уровень шума, связанного с таким переходом с одного режима работы на другой.
При этом, в частности, при наличии катализаторов-накопителей для их очистки от накопленных веществ двигатель необходимо периодически переводить с работы в режиме с послойным смесеобразованием на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. В этом отношении также может успешно использоваться рассмотренный выше подход, обеспечивающий работу ДВС в асимметричном режиме, поскольку по меньшей мере на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок для "очистки" катализатора нет необходимости одновременно переводить на другой режим работы оба ряда цилиндров, а их можно переводить на другой режим работы последовательно, соответственно при наличии всего одного катализатора из всех рядов или групп цилиндров вполне достаточно попеременно переводить на работу в другом режиме только цилиндры одного из рядов, соответственно одной из групп. Благодаря этому удается существенно повысить комфортабельность транспортного средства, прежде всего снизить уровень шума.
Наряду с подходом, предполагающим оптимизацию расхода топлива и комфортабельности транспортного средства, согласно наиболее предпочтительному варианту может использоваться также подход, позволяющий оптимизировать состав ОГ (например, при малой требуемой мощности). При этом разделение управляющих воздействий, характеризующих крутящие моменты, и/или задание задаваемого водителем режима осуществляется с учетом предельно возможной минимизации токсичности ОГ. Так, например, общий заданный момент стараются поддерживать за счет работы ДВС на обедненной горючей смеси в режиме с послойным и/или гомогенным смесеобразованием до тех пор, пока этот момент можно регулировать работой в конкретном режиме. Лишь после того, как поддержание заданного момента с помощью указанных мер станет более невозможным для цилиндров определенного ряда, соответственно определенной группы, можно будет задать несколько отличающийся от предыдущего заданный момент и/или задаваемый водителем режим и перевести их на работу в режиме, менее оптимальном с точки зрения токсичности ОГ.
Сигналы, характеризующие отдельные заданные моменты Misoll 1.-Misoll n, а также соответствующие задаваемые водителем режимы поступают в соответствующие блоки 106-108 формирования управляющих сигналов для отдельных рядов, соответственно групп, цилиндров, в которых (в рядах или группах) с учетом таких рабочих параметров, как частота вращения вала двигателя, степень относительного наполнения воздухом цилиндров (определяемая на основании количества впускаемого воздуха) и т.д., воздействие, характеризующее конкретный заданный момент, преобразуется с учетом задаваемого водителем режима в количество впрыскиваемого топлива, угол опережения зажигания и положение дроссельной заслонки. При этом на практике возможны ситуации, в которых ДВС невозможно будет перевести на работу в режиме, соответствующем задаваемому водителем режиму, например при возникновении аварийной ситуации, при отсутствии возможности отрегулировать момент на заданное значение, при работе ДВС в особых режимах, таких как его пуск и прогрев, а также прогрев катализатора до рабочей температуры и т.д.
В показанной на фиг.2 системе для каждого ряда, соответственно группы, цилиндров предусмотрена своя собственная управляемая дроссельная заслонка. В этом случае для каждого ряда цилиндров можно произвольно выбирать режим работы и распределять по этим рядам цилиндров управляющие воздействия, характеризующие требуемые крутящие моменты, таким образом, чтобы обеспечить оптимальный к.п.д. ДВС, соответственно оптимальный для того или иного подхода к управлению режим работы ДВС. При наличии у ДВС всего одной дроссельной заслонки регулировать ее положение следует таким образом, чтобы получаемая в результате степень наполнения воздухом цилиндров обеспечивала при соответствующих расчетах количества впрыскиваемого топлива работу цилиндров одного ряда в режиме с гомогенным смесеобразованием, а другого ряда - в режиме с послойным смесеобразованием. Благодаря этому в целом достигается более высокая степень наполнения воздухом цилиндров по сравнению с работой ДВС в режиме с гомогенным смесеобразованием, что позволяет сократить потери при дросселировании. При этом управление массовым расходом топлива позволяет быстро изменять режим работы указанных рядов цилиндров.
На фиг.3 показана блок-схема, позволяющая наглядно пояснить принцип работы координатора 104 на примере ДВС с двумя управляемыми независимо друг от друга рядами, соответственно группами, цилиндров. Показанные на этой блок-схеме операции выполняются циклически через заданные интервалы времени.
На первом шаге 200 определяется общий (суммарный) заданный момент Misoll. На последующем шаге 202 на основании указанного заданного момента проверяется, требуется ли повышение мощности. Для такой проверки заданный момент предпочтительно сравнивать с некоторым заданным пороговым значением. Это пороговое значение устанавливают таким образом, чтобы оно примерно соответствовало некоторому граничному уровню, выше которого ДВС для обеспечения необходимой мощности должен работать в режиме с гомогенным смесеобразованием. Если на шаге 202 будет установлено, что необходимо повысить развиваемую ДВС мощность, то осуществляется переход к шагу 204, на котором проверяется, необходимо ли в соответствии с требуемым повышением мощности перевести на работу в другой режим все ряды, соответственно группы, цилиндров. Такая необходимость возникает в том случае, когда требуемое значение заданного момента приближается к максимальному значению. В этом случае осуществляется переход к шагу 206, на котором сначала в качестве задаваемого водителем режима для первого ряда, соответственно первой группы, цилиндров задается режим BAsoll 1 с гомогенным смесеобразованием (условно обозначен буквой Н) и для этого ряда, соответственно для этой группы, цилиндров определяется значение заданного момента Misoll 1. Это значение заданного момента предпочтительно формировать на основе общего (суммарного) значения заданного момента, зарегистрированного на шаге 200. При этом, в частности, задаваемое значение такого заданного момента составляет >50% от суммарного значения. Затем на шаге 208 на основании некоторой переданной метки при необходимости проверяется, завершена ли смена режимов работы цилиндров. При принятии положительного решения осуществляется переход к шагу 210, на котором в качестве задаваемого водителем режима для второго ряда, соответственно второй группы, цилиндров также задается режим с гомогенным смесеобразованием и для этого ряда, соответственно этой группы, цилиндров на основании общего заданного момента и заданного момента для первого ряда, соответственно первой группы, цилиндров определяется заданный крутящий момент. Если же на шаге 208 будет установлено, что переход первого ряда цилиндров на другой режим работы еще не завершен, то не следующем шаге 212 в качестве задаваемого водителем режима для второго ряда цилиндров сохраняется режим с послойным смесеобразованием (условно обозначен буквой S), а в качестве значения заданного момента в соответствии с шагом 210 определяется разность между значениями общего заданного момента и заданного момента для первого ряда цилиндров. После выполнения предусмотренных шагами 210 и 212 операций на следующем шаге 214 выдаются сформированные заданные значения, которые отрабатываются при отсутствии каких-либо заданных значений или ограничений более высокого уровня, например аварийного режима, невозможности установить момент в задаваемом водителем режиме на заданное значение и т.д. На этом выполнение этой части процедуры завершается и вновь начинается в следующем цикле.
Если же на шаге 204 будет установлено, что для требуемого повышения мощности нет необходимости переводить на другой режим все ряды цилиндров, то осуществляется переход к шагу 216, на котором в качестве заданного режима для одного ряда цилиндров задается режим с гомогенным смесеобразованием, а для другого ряда цилиндров сохраняется режим с послойным смесеобразованием. Заданный момент для цилиндров того ряда, который должен работать в режиме с гомогенным смесеобразованием, также формируется аналогично шагу 206, тогда как заданный момент для другого ряда цилиндров, работающего в режиме с послойным смесеобразованием, определяется на основании общего заданного момента и заданного момента для первого ряда цилиндров. После этого осуществляется переход к шагу 214. Благодаря работе ДВС в асимметричном режиме на шаге 216 при необходимости повышения мощности обеспечивается оптимальное с точки зрения расхода топлива управление работой ДВС, поскольку часть цилиндров ДВС и далее продолжает работать в экономичном режиме с послойным смесеобразованием. При этом повышается и комфортабельность, поскольку переход рядов, соответственно групп, цилиндров на другой режим работы происходит последовательно, а не одновременно. Рассмотренные выше подходы по управлению работой ДВС, к числу которых относятся также описанные ниже подходы, связанные с переводом ДВС на работу в другом режиме для очистки катализатора от накопленных им веществ и с оптимизацией управления работой ДВС с точки зрения состава ОГ, могут использоваться в зависимости от конкретного варианта все вместе либо в любых сочетаниях, а также по отдельности.
Если на шаге 202 будет установлено, что развиваемую ДВС мощность повышать не требуется, то осуществляется переход к шагу 226, на котором проверяется наличие условий, необходимых для очистки катализатора-накопителя. При наличии таких условий на шаге 228 для одного ряда цилиндров в качестве задаваемого водителем режима задается режим с гомогенным смесеобразованием и определяется соответствующий заданный момент (например, минимальный заданный момент для этого режима). На следующем шаге 230 в качестве задаваемого водителем режима для второго ряда цилиндров сохраняется режим с послойным смесеобразованием, а заданный момент определяется на основании общего (суммарного) заданного момента и заданного момента для первого ряда цилиндров. После этого осуществляется переход к рассмотренному выше шагу 214. Подобный подход обеспечивает очистку катализатора-накопителя без необходимости перевода всех цилиндров ДВС на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. В результате наряду со снижением расхода топлива удается также снизить уровень шума и тем самым повысить комфортабельность транспортного средства.
При отсутствии условий для очистки катализатора от накопленных веществ осуществляется переход к шагу 218, на котором в качестве заданного режима для первого ряда цилиндров задается режим с послойным смесеобразованием, а также задается соответствующий заданный момент, определяемый на основании значения общего заданного момента. Предпочтительно, чтобы такой заданный момент составлял 50% от значения общего заданного момента, зарегистрированного на шаге 200. На следующем шаге 220 проверяется, завершился ли при его необходимости переход с режима с послойным смесеобразованием на режим с гомогенным смесеобразованием. При положительном решении на шаге 222 второй ряд цилиндров также переводится в соответствии с задаваемым водителем режимом на режим с послойным смесеобразованием и на основании значений общего заданного момента и заданного для первого ряда цилиндров момента формируется соответствующее заданное значение. Если же на шаге 220 будет установлено, что переход с одного режима работы на другой еще не завершен, т.е. если система находится в неустановившемся (переходном) режиме, то управление работой второго ряда цилиндров осуществляется согласно шагу 224 без изменений, а значение заданного момента формируется аналогично шагу 222. Подобный подход позволяет исключить одновременный переход обоих рядов цилиндров на другой режим работы и снижение в результате этого комфортабельности транспортного средства. После этого осуществляется переход к шагу 214.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов при работе ДВС в асимметричном режиме, т.е. при его работе в двух различных режимах, соответственно с двумя различными значениями заданного момента, предлагается изменять работу рядов цилиндров ДВС на тот или иной режим попеременно, т.е., например, при работе цилиндров одного ряда в режиме с однородным смесеобразованием, а цилиндров другого ряда в режиме с послойным смесеобразованием менять режимы работы этих рядов цилиндров через определенные заданные промежутки времени на обратные таким образом, чтобы первый ряд цилиндров работал в последующем в режиме с послойным смесеобразованием, а второй ряд цилиндров в режиме с гомогенным смесеобразованием (периодическое переключение между двумя режимами).
Предлагаемое в изобретении решение рассмотрено выше на примере двух рядов цилиндров соответственно с двумя управляемыми независимо друг от друга дроссельными заслонками с электроприводом. Однако предлагаемое в изобретении решение применимо также и в отношении ДВС с несколькими рядами цилиндров и с несколькими (в соответствии с количеством рядов цилиндров) управляемыми независимо друг от друга дроссельными заслонками, в частности и в отношении ДВС, в которых для каждого цилиндра предусмотрено по отдельной дроссельной заслонке.
В другом варианте по меньшей мере в определенных рабочих ситуациях, например при необходимости значительного повышения крутящего момента и мощности, все ряды цилиндров могут переводиться на другой режим работы одновременно. Благодаря этому удается улучшить динамические характеристики двигателя (его приемистость). Применительно к показанной на фиг.3 блок-схеме это означает, что по меньшей мере в указанном рабочем состоянии соответствующие операции на шагах 208 и 212 и при определенных условиях операции на шагах 220 и 224 не выполняются, а операции на шагах 206 и 210, соответственно на шагах 218 и 222, объединяются.
В целом какой-либо ряд, соответственно группа, цилиндров переводится на работу в другом режиме в том случае, когда в новом режиме начинает работать первый цилиндр. Таким образом, в приведенном выше описании под термином "одновременно" понимается такая ситуация, при которой цилиндры одного ряда, соответственно одной группы, переходят на другой режим работы в пределах некоторого промежутка времени между соответствующим сигналом, по которому осуществляется переход на другой режим, и впрыскиванием топлива в первый цилиндр из числа переводимых на новый режим работы цилиндров того ряда, соответственно той группы, для которого, соответственно для которой, до этого произошла смена режима работы. Аналогичным образом термин "последовательно" означает перевод определенного ряда цилиндров на другой режим работы вне того промежутка времени, в течение которого на другой режим работы переходили цилиндры переводившегося первым на другой режим ряда, соответственно переводившейся первой на другой режим группы.
В другом варианте соответствующий подход применяют и в отношении ДВС, имеющего лишь одну управляемую дроссельную заслонку, при этом один ряд цилиндров работает в режиме с гомогенным смесеобразованием, а другой в режиме с послойным смесеобразованием. В этом случае с помощью этой дроссельной заслонки повышают степень наполнения воздухом цилиндров, в результате чего преобладающая доля от значения общего (суммарного) заданного момента обеспечивается за счет работы одной группы цилиндров в режиме с гомогенным смесеобразованием на стехиометрической или обедненной горючей смеси, тогда как меньшая доля от этого заданного момента обеспечивается за счет работы другой группы цилиндров в режиме с послойным смесеобразованием.
Формула изобретения
1. Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина, имеющего по меньшей мере два ряда, соответственно две группы цилиндров, управление каждым из которых, соответственно каждой из которых осуществляется на основании заданного значения крутящего момента и заданного режима работы, при этом предусмотрено по меньшей мере два режима работы, в каждом из которых происходит впрыскивание топлива, причем по меньшей мере в одном из этих режимов работы ДВС обеспечивают работу одного ряда, соответственно одной группы цилиндров в первом режиме (BAsoll 1), a второго ряда, соответственно второй группы цилиндров - во втором режиме (BAsoll 2) и для каждой из указанных групп цилиндров задают изменяемое заданное значение крутящего момента (Misoill 1, Misoill 2), в зависимости от которого регулируют крутящий момент, развиваемый цилиндрами каждого из рядов, соответственно каждой из групп.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданные значения крутящего момента для обоих указанных рядов, соответственно групп цилиндров равны.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что задают общее или суммарное заданное значение крутящего момента (Misoll) первой группой, соответственно первым рядом цилиндров управляют с использованием первой составляющей (Misoll 1) этого общего заданного значения крутящего момента, а другим рядом, соответственно другой группой цилиндров управляют с помощью второй составляющей (Misoll 2) этого заданного значения крутящего момента, при этом обе указанные составляющие заданного момента образуют в сумме общее заданное значение крутящего момента.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанным по меньшей мере одним режимом работы является режим, в котором требуется повышенная мощность, и/или режим, в котором происходит очистка катализатора-накопителя от накопленных им веществ.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отдельные ряды, соответственно группы цилиндров переводят на другой режим работы последовательно.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в зависимости от рабочего состояния задают задаваемый водителем режим (BAsoll), отрабатываемый в последующем за счет управления работой отдельных рядов, соответственно групп цилиндров, если отработка этого режима не противоречит другим заданным значениям или ограничениям.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для каждого ряда, соответственно каждой группы цилиндров предусмотрена дроссельная заслонка с электроприводом, управлением которой обеспечивают смену режимов работы.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для всех рядов, соответственно групп цилиндров предусмотрена только одна дроссельная заслонка с электроуправлением, управление которой при одновременной работе цилиндров ДВС в различных режимах осуществляют таким образом, чтобы обеспечить повышенную по сравнению с задросселированным режимом степень наполнения воздухом цилиндров, что позволяет обеспечить работу одной части цилиндров в первом режиме, а другой их части во втором, незадросселированном режиме.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отдельные ряды, соответственно группы цилиндров переводят на другой режим работы одновременно, по меньшей мере в рабочем состоянии, в котором требуется повышенная мощность или повышенный крутящий момент.
10. Устройство управления работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с непосредственным впрыскиванием бензина, имеющего по меньшей мере два ряда, соответственно две группы цилиндров, которые могут работать по меньшей мере в двух режимах, при этом указанное устройство управления имеет по меньшей мере один блок управления, который на основании заданных значений крутящего момента и заданного режима работы управляет работой этих групп, соответственно рядов цилиндров ДВС, отличающееся тем, что блок управления имеет средства, которые по меньшей мере в одном заданном режиме работы обеспечивают работу первого ряда, соответственно первой группы цилиндров в первом режиме (BAsoll 1) и работу второго ряда, соответственно второй группы во втором режиме (BAsoll 2), при этом в каждом из этих режимов происходит впрыскивание топлива и которые для каждой из групп цилиндров задают изменяемое заданное значение крутящего момента (Misoll 1, Misoll 2), в зависимости от которого регулируется крутящий момент, развиваемый цилиндрами каждого из рядов, соответственно каждой из групп.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
