Способ определения фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями
Изобретение относится к способу определения фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями. Способ определения фактического такта в цилиндре (113) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями, имеющего коленчатый вал (110) и распределительный вал (120), кинематически связанный с приводным валом (211) топливного насоса (210), который повышает давление топлива и подает его в топливопровод (230), без возможности своего независимого от этого приводного вала вращения относительно него, заключается в том, что топливным насосом (210) подают топливо в топливопровод (230) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями, откуда оно может впрыскиваться в цилиндр (113) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями, регистрируют характер (420) изменения давления топлива в топливопроводе (230), с помощью датчика (118), работающего в паре с задающим диском на коленчатом валу, регистрируют вращение коленчатого вала (110) и выдают характеризующий его угловое положение сигнал и на основании зарегистрированного характера (420) изменения давления топлива в топливопроводе (230) делают вывод о происходящем в топливном насосе (210) движении (421, 422, 423) подачи и на основании этого, а также на основании сигнала, характеризующего угловое положение коленчатого вала, делают вывод о фактическом такте в цилиндре (113) двигателя. Техническим результатом является улучшение определения фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к способу определения фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями.
Уровень техники
При пуске выключенного двигателя с поступательно движущимися поршнями (ниже называемого также двигателем внутреннего сгорания или сокращенно ДВС) необходимо определять их положения в отдельных цилиндрах ДВС. Положение поршня в одном цилиндре определяют при этом в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Угол поворота коленчатого вала характеризует фактический угол поворота, соответственно фактическое угловое положение коленчатого вала ДВС относительно некоторого опорного, т.е. принятого за начало отсчета, положения, которое соответствует верхней мертвой точке (в.м.т.) поршня в цилиндре, обозначаемом как цилиндр 1. Количеством цилиндров и порядком их работы однозначно определяются фактические положения поршней в других цилиндрах вследствие постоянной и известной взаимосвязи между положениями поршней друг относительно друга, соответственно относительно опорного положения. На основании угла поворота коленчатого вала известно положение, в котором находится поршень в цилиндре. Однако при этом неизвестно, на каком именно такте находится поршень.
Определение положений поршней в цилиндрах и распознавание фактического такта должны однократно выполняться при каждом пуске ДВС для возможности определения моментов начала впрыскивания топлива в каждый цилиндр. Поскольку подача основной порции топлива (основное впрыскивание топлива) в один цилиндр четырехтактного ДВС осуществляется только один раз за два оборота коленчатого вала, должны быть известны все положения поршней в цилиндрах и такты, на которых находятся поршни в них. Для определения соответствующих моментов начала впрыскивания топлива (а в случае бензиновых двигателей - и для определения соответствующих моментов зажигания) должна иметься информация о том, на каком такте находятся поршни в отдельных цилиндрах. При фактическом нахождении поршня в одном из цилиндров, например, в своей в.м.т. этот поршень может находиться как раз в конце хода сжатия либо в конце хода выпуска.
Фактический угол поворота коленчатого вала можно определять с помощью зубчатого задающего диска, который неподвижно соединен с коленчатым валом без возможности вращения относительно него. Традиционный зубчатый задающий диск обычно может иметь 58 равновеликих зубьев, а также один пропуск размером в два отсутствующих зуба (так называемый зубчатый задающий диск с 60-2 зубьями). Зубчатый венец такого зубчатого задающего диска сканируется работающим в паре с ним импульсным датчиком, который при этом формирует электрический сигнал, характеризующий угловое положение коленчатого вала. На основании информации о фактическом угле поворота коленчатого вала можно также определить положения поршней в отдельных цилиндрах.
Для дополнительного определения такта, на котором находятся поршни в отдельных цилиндрах, можно использовать задающий диск, неподвижно соединенный с распределительным валом ДВС без возможности вращения относительно этого вала. Такой задающий диск на распределительном валу также имеет метки (например, зубья и пропуски либо магнитные и немагнитные участки), служащие для распознавания углового положения диска. При этом у устанавливаемого на распределительном валу задающего диска метки на его поверхности не должны обладать центральной симметрией относительно центра диска. Установленный на распределительном валу задающий диск также может сканироваться работающим в паре с ним импульсным датчиком, который при этом формирует сигнал, характеризующий угловое положение распределительного вала. Распределительный вал, несмотря на возможное изменение его положения в целях регулирования фаз газораспределения, кинематически связан с коленчатым валом без возможности независимого от него вращения относительно него таким образом, что каждые два полных оборота коленчатого вала соответствуют одному полному обороту распределительного вала. На основании сигнала, характеризующего угловое положение коленчатого вала, и сигнала, характеризующего угловое положение распределительного вала, можно определить положения поршней в отдельных цилиндрах, а также фактические такты в них.
Задающий диск на распределительном валу и соответствующий импульсный датчик необходимы в первую очередь при пуске ДВС для получения данных о положении поршня в каждом отдельном цилиндре и такте в нем. До определения положения поршня в цилиндре и такта в нем не должно осуществляться впрыскивание топлива ни в один из цилиндров ДВС, поскольку в противном случае существует опасность отсутствия сгорания с соответствующим увеличением выброса вредных веществ через систему выпуска отработавших газов. Поэтому процесс определения положения поршня в цилиндре и такта в нем происходит все то время, пока ДВС принудительно приводится в действие внешней рабочей машиной, например электрическим стартером. При последующей самостоятельной работе ДВС большей частью используются лишь сигнал, характеризующий угловое положение коленчатого вала, и известная взаимосвязь между углом поворота коленчатого вала и углом поворота распределительного вала (один оборот распределительного вала соответствует двум оборотам коленчатого вала) для временного прекращения впрыскивания топлива, а в случае бензиновых двигателей - и для временного прекращения искрообразования. Тем не менее устанавливаемые на распределительных валах задающие диски и работающие в паре с ними датчики необходимо монтировать на ДВС с наивысшей точностью, хотя они, несмотря на возможное изменение положения распределительного вала в целях регулирования фаз газораспределения, и используются лишь однократно при пуске ДВС.
В целом целесообразно обеспечить улучшенную возможность по определению фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями в наиболее ранний возможный момент.
Раскрытие изобретения
В изобретении предлагается способ определения фактического такта в цилиндре двигателя с поступательно движущимися поршнями, заявленный в п. 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения, а также в последующем описании представлены различные предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Топливо может нагнетаться, соответственно подаваться к отдельным цилиндрам по топливопроводу, например через топливный аккумулятор высокого давления, такой как общая топливная магистраль высокого давления в системе "common rail". Топливопровод при этом соединен прежде всего с отдельными цилиндрами, соответственно с устройствами впрыскивания топлива (например, топливными форсунками), предусмотренными для каждого цилиндра. Топливо подается, прежде всего сначала подается, в этот топливопровод. Из этого топливопровода топливо может впрыскиваться соответствующими устройствами его впрыскивания в отдельные цилиндры или во впускной коллектор. Топливопровод при этом расположен прежде всего между топливным насосом и устройствами впрыскивания топлива.
Перед подачей топлива в топливопровод прежде всего сначала происходит повышение давления топлива топливным насосом. Тем самым топливо находится в топливопроводе под давлением, прежде всего под высоким давлением. Давление топлива в топливопроводе составляет прежде всего 50 бар и выше в случае бензиновых двигателей и 1000 бар и выше в случае дизельных двигателей.
Впрыскивание топлива в отдельные цилиндры при этом прежде всего может осуществляться либо непосредственно в цилиндр в системах непосредственного впрыскивания топлива или в системах "common rail" с впрыскиванием топлива из общей топливной магистрали высокого давления, либо в воздуховпускной трубопровод, например, в системах впрыскивания топлива во впускной коллектор (системах распределенного впрыскивания топлива во впускные каналы). Топливопровод при этом является прежде всего частью соответствующей системы дозирования топлива, такой, например, как система "common rail", в которой вал топливоподающего насоса кинематически связан с распределительным валом без возможности своего независимого от распределительного вала вращения относительно него. В системе непосредственного впрыскивания топлива оно находится в топливопроводе прежде всего под давлением минимум 20 бар. В топливной системе дизельного двигателя с общей топливной магистралью высокого давления, т.е. в дизельной топливной системе "common rail", топливо находится в топливопроводе прежде всего под давлением примерно 1600 бар или выше. Топливо подается в топливопровод топливным насосом, приводимым в действие распределительным валом. Поэтому можно установить взаимосвязь между давлением топлива в топливопроводе и вращением распределительного вала и использовать ее в соответствии с настоящим изобретением.
Топливоподающие насосы могут иметь различное исполнение. Топливоподающий насос может, например, иметь от 1 до n плунжеров и от 1 до m приводящих их в движение кулачков. Топливоподающие насосы в обычных вариантах их конструктивного исполнения представляют собой, например, радиально-поршневые (или радиально-плунжерные) насосы, которые, если речь идет о топливоподающих насосах для дизельных двигателей, имеют от одного до трех плунжеров и один кулачок, который при своем вращении попеременно надавливает на плунжер/плунжеры, или, если речь идет о топливоподающих насосах для бензиновых двигателей, имеют один плунжер, который приводится в поступательное движение одним-тремя кулачками. Реализация предлагаемого в изобретении способа зависит от типа и конструкции топливоподающего насоса.
Согласно изобретению фактический такт в цилиндре определяют не путем сканирования поверхности задающего диска на распределительном валу датчиком. Вместо этого регистрируют и анализируют характер изменения давления находящегося под ним топлива в топливопроводе. На основании этого характера изменения давления топлива с использованием информации об угле поворота коленчатого вала, по каковому углу можно описанным выше путем определить угловое положение, делают вывод о фактическом такте в цилиндре двигателя. При этом характер изменения давления топлива и фактический такт в цилиндре коррелируют между собой. Характер изменения давления представляет собой при этом (измеряемый) параметр, на который так же, как и на такт в цилиндре, влияет угол поворота распределительного вала, соответственно который так же, как и такт в цилиндре, зависит от этого угла поворота распределительного вала. Тем самым характер изменения давления заменяет собой характеризующий положение распределительного вала сигнал (импульсного) датчика, работающего в паре с задающим диском на распределительному валу.
Предлагаемый в изобретении способ может дополнительно использоваться также для определения положения задающего диска на распределительном валу в целях дополнительной валидации его углового положения и дублирующей интерпретации данных по распознаванию такта в цилиндре.
Преимущества изобретения
Благодаря предлагаемому в изобретении решению более нет необходимости встраивать, соответственно размещать в ДВС устанавливаемый на распределительному валу задающий диск и соответствующий датчик для сканирования этого задающего диска. Поскольку задающие диски, устанавливаемые на распределительных валах, и соответствующие датчики обычно требуется изготавливать и монтировать с крайне высокой точностью, данный фактор обусловливает высокие затраты труда и высокие производственные издержки. Благодаря тому, что согласно изобретению устанавливаемый на распределительном валу задающий диск и работающий с ним в паре датчик более не требуются, удается снизить производственные расходы на изготовление ДВС.
Тем не менее предлагаемый в изобретении способ позволяет точно определять фактический такт в цилиндре. Поскольку характер изменения давления топлива в топливопроводе обычно регистрируют в любом случае (прежде всего посредством предназначенных для этого датчиков) и используют, например, для регулирования впрыскивания топлива, отсутствует необходимость во внесении каких-либо изменений в конструкцию ДВС и в интегрировании в него каких-либо дополнительных элементов. Для осуществления изобретения могут использоваться обычные элементы ДВС.
Предлагаемый в изобретении способ в одинаковой степени применим при этом к ДВС с одним распределительным валом и к ДВС с несколькими распределительными валами. Предлагаемым в изобретении способом можно определять такты в каждом отдельном цилиндре. Помимо этого предлагаемый в изобретении способ применим к ДВС всех возможных типов, прежде всего к четырехтактным ДВС.
Благодаря снижению производственных расходов на изготовление ДВС изобретение пригодно для использования применительно прежде всего к транспортным средствам, соответственно к ДВС низкоценового (бюджетного) сегмента. Однако изобретение в равной степени пригодно для использования применительно к транспортным средствам, соответственно к ДВС высокоценового (премиального) сегмента. При этом предлагаемый в изобретении способ не оказывает отрицательного влияния на соблюдение положений о нормах выброса вредных веществ с отработавшими газами. Тем самым при осуществлении предлагаемого в изобретении способа, как и ранее, соблюдаются европейские, равно как и строгие североамериканские нормы и предписания, регламентирующие токсичность отработавших газов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения на основании зарегистрированного характера изменения давления делают вывод о ходе плунжера топливного насоса. В связи с тем, что положение кулачков, соответственно плунжеров топливного насоса известно исходя из его конструкции, делают вывод о фактическом такте в цилиндре, поскольку такт, равно как и ход плунжера топливного насоса зависят от углового положения распределительного вала, соответственно от угла его поворота. Распределительный вал кинематически связан с приводным валом топливного насоса прежде всего без возможности своего независимого от этого приводного вала вращения относительно него, соответственно сам распределительный вал приводит в действие топливный насос. Топливный насос подает топливо из топливного бака и повышает давление топлива ("сжимает" его). Затем топливный насос подает, соответственно нагнетает находящееся под давлением топливо в топливопровод. При этом давление топлива, подаваемого топливным насосом, может предварительно повышаться еще одним, электрическим топливоподкачивающим насосом до уровня в пределах от 3 до 7 бар, и под таким давлением топливо может подаваться из топливного бака.
Распределительный вал при этом механически соединен с приводным валом топливного насоса, прежде всего таким образом, что один оборот распределительного вала соответствует одному обороту приводного вала топливного насоса. В зависимости от количества n плунжеров и количества m кулачков топливного насоса давление топлива за один оборот распределительного вала повышается топливным насосом n⋅m раз, и соответственно столько же раз топливо под давлением подается, соответственно нагнетается топливным насосом в топливопровод. Такая подача топлива топливным насосом в топливопровод отражается на характере изменения давления в топливопроводе и может быть однозначно распознана. Анализируя характер изменения давления, можно тем самым сделать вывод о том, когда плунжер топливного насоса совершает рабочий ход (ход нагнетания). При этом прежде всего путем сравнения характера изменения давления топлива в топливопроводе с сигналом датчика, работающего в паре с (зубчатым) задающим диском на коленчатом валу, можно также сделать вывод об угловом положении, соответственно об угле поворота приводного вала топливного насоса, поскольку вращение коленчатого вала и вращение приводного вала топливного насоса находятся в неизменной взаимосвязи между собой. Благодаря указанной кинематической связи распределительного вала и приводного вала топливного насоса без возможности относительного вращения этих валов независимо друг от друга и благодаря известной взаимосвязи между углом поворота коленчатого вала, углом поворота распределительного вала и приводным валом топливного насоса можно на основании характера изменения давления и электрического сигнала датчика, работающего в паре с задающим диском на коленчатом валу, сделать в конечном итоге вывод о фактическом такте в цилиндре.
Применимость предлагаемого в изобретении способа прежде всего не зависит от конструктивной разновидности топливного насоса. Однако в предпочтительном варианте используют топливный насос с нечетным количеством ходов нагнетания топлива за один оборот распределительного вала.
Поскольку распределительный вал и приводной вал топливного насоса соединены между собой без возможности независимого друг от друга вращения, автоматически учитывается также регулирование фаз газораспределения изменением положения распределительного вала. При подобном регулировании фаз газораспределения может осуществляться преднамеренное изменение (углового) положения распределительного вала, например в целях влияния на наполнение цилиндров свежим зарядом путем изменения фаз газораспределения, т.е. путем изменения моментов открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов цилиндров. При этом осуществляется преднамеренный поворот распределительного вала на некоторый угол относительно коленчатого вала. Таким путем регулируемо изменяют угол поворота распределительного вала относительно угла поворота коленчатого вала.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа прежде всего определяют также угол поворота коленчатого вала ДВС. Угол поворота коленчатого вала можно при этом определять достаточно хорошо известным методом (подробно рассмотренным также в начале описания) с помощью зубчатого задающего диска на коленчатом валу и соответствующего, работающего в паре с этим задающим диском импульсного датчика. Угол поворота коленчатого вала можно, таким образом, определять с помощью установленного на нем задающего диска, а соответствующий этому углу такт в цилиндре определять (т.е. прежде всего определять, находится ли коленчатый вал в угловом положении между 0° и 360° или в угловом положении между 360° и 720°) предлагаемым в изобретении способом на основании характера изменения давления в топливопроводе.
Характер изменения давления в топливопроводе регистрируют прежде всего в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Далее определяют прежде всего зависимость угла поворота распределительного вала от угла поворота коленчатого вала и характера изменения давления в топливопроводе. На основании известной взаимосвязи между углом поворота распределительного вала и углом поворота коленчатого вала выявленный угол поворота распределительного вала можно соотнести с углом поворота коленчатого вала. Таким путем с углом поворота коленчатого вала можно соотнести также положения поршней в цилиндрах, соответственно такты в них и определить, соответственно предсказать их в зависимости от выявленного угла поворота коленчатого вала.
В предпочтительном варианте такт в цилиндре определяют в период пуска двигателя внутреннего сгорания до выдачи разрешения на искрообразование, соответственно на воспламенение. Такт в цилиндре при этом предпочтительно определять до выдачи разрешения на впрыскивание топлива в отдельные цилиндры. Для соблюдения законодательно установленных норм на токсичность отработавших газов разрешение на впрыскивание топлива и при необходимости на искрообразование выдается только после того, как станут известны угол поворота коленчатого вала и такты в отдельных цилиндрах. Поскольку такты в отдельных цилиндрах находятся в постоянной и известной взаимосвязи между собой, достаточно определить такт только в одном цилиндре для возможности сделать вывод о тактах в других цилиндрах. До тех пор, пока разрешение на впрыскивание топлива не выдано, на давление топлива в топливопроводе может влиять в основном лишь топливный насос. При этом можно простым путем определить ходы отдельных плунжеров топливного насоса. Тем самым на основании характера изменения давления в топливопроводе можно до выдачи разрешения на впрыскивание топлива особо простым путем сделать точный вывод о ходах плунжеров топливного насоса.
При этом прежде всего определяют также фактический угол поворота коленчатого вала с помощью датчика, работающего в паре с задающим диском на коленчатом валу. Таким путем обеспечивается известность информации о фактическом угловом положении коленчатого вала и тем самым прежде всего о положении поршней в цилиндрах, а в результате - и о тактах в отдельных цилиндрах. Поэтому может выдаваться разрешение на впрыскивание топлива и при необходимости на искрообразование, и в конечном итоге возможен пуск ДВС.
При расчете механических параметров топливного насоса существуют определенные степени свободы в отношении позиционирования кулачков/плунжеров. Путем относительного поворота приводного вала топливного насоса можно изменять начало и окончание ходов нагнетания топлива относительно угла поворота коленчатого вала. Поскольку при пуске ДВС необходимо учитывать появление характерных изменений в сигнале датчика, работающего в паре в зубчатым задающим диском на коленчатом валу (пропуск размером в два отсутствующих зуба), и в пропорциональном давлению топлива сигнале (ходы нагнетания), а кроме того, для распознавания такта в цилиндре достаточно распознавания двух таких характерных изменений, приводной вал топливного насоса следует позиционировать относительно коленчатого вала таким образом, чтобы можно было максимально быстро распознать по меньшей мере два таких характерных изменения и тем самым обеспечить возможность максимально быстрого пуска ДВС.
В предпочтительном варианте при работе ДВС определяют, соответственно вычисляют угол поворота распределительного вала. При этом, как и у обычных двигателей внутреннего сгорания, можно при работе ДВС определять фактический угол поворота коленчатого вала с помощью датчика, работающего в паре с зубчатым задающим диском на коленчатом валу. Путем определения такта в цилиндре при пуске ДВС (описанным выше способом) и на основании известной взаимосвязи между углом поворота коленчатого вала и углом поворота распределительного вала можно при работе ДВС исходя из выявленного угла поворота коленчатого вала определить также фактический угол поворота распределительного вала, если не учитывается изменение его положения в целях регулирования фаз газораспределения. Таким путем можно валидировать моменты открытия, соответственно закрытия приводимых в действие распределительным валом впускных, соответственно выпускных клапанов цилиндров.
При регулировании же фаз газораспределения, при котором угол поворота распределительного вала изменяется относительно угла поворота коленчатого вала, вследствие существующей между распределительным валом и приводным валом топливного насоса постоянной кинематической связи, исключающей возможность относительного вращения этих валов независимо друг от друга, изменяется также соотношение между углом поворота коленчатого вала и углом поворота приводного вала топливного насоса. В результате изменяется и соотношение между характеризующим угловое положение коленчатого вала сигналом и ходами нагнетания топлива в топливопровод. Таким образом, вследствие подобного изменения более невозможно сделать вывод об угле поворота распределительного вала исходя непосредственно из угла поворота коленчатого вала. Однако предлагаемый в изобретении способ позволяет путем расчетов установить новую взаимосвязь между углом поворота распределительного вала и углом поворота коленчатого вала. Поэтому можно прежде всего после изменения положения распределительного вала при регулировании фаз газораспределения сделать вывод о правильных моментах открытия и закрытия клапанов цилиндров.
Объектом изобретения является также вычислительное устройство, например блок управления на автомобиле, предназначенное для осуществления предлагаемого в изобретении способа, прежде всего программно-техническими средствами.
Предпочтительна также реализация предлагаемого в изобретении способа в виде программного обеспечения благодаря особо низким связанным с этим затратам, прежде всего в том случае, когда блок управления, выполняющий данную программу, используется еще и для выполнения других задач и поэтому в любом случае имеется на автомобиле. К числу носителей информации, пригодных для предоставления компьютерной программы, относятся прежде всего накопители на жестких дисках, накопители в виде флэш-памяти, электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства, компакт-диски (CD-ROM), DVD-диски и многие другие. Возможна также загрузка программы через компьютерные сети (сеть Интернет, интранет и другие).
Другие преимущества изобретения и варианты его осуществления вытекают из последующего описания и прилагаемых к нему чертежей.
Очевидно, что описанные выше и рассматриваемые ниже отличительные особенности изобретения могут использоваться не только в их конкретно указанной комбинации, но и в других технических реализуемых сочетаниях между собой или по отдельности без выхода при этом за объем настоящего изобретения.
Ниже изобретение подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию схематичные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан ДВС с системой впрыскивания топлива, предназначенной для реализации предлагаемого в изобретении способа по предпочтительному варианту его осуществления.
На фиг. 2 показана диаграмма, отражающая характер изменения давления топлива в топливопроводе, которое может регистрироваться при реализации предлагаемого в изобретении способа по предпочтительному варианту его осуществления.
Описание варианта(-ов) осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично показан двигатель внутреннего сгорания (ДВС), выполненный в виде двигателя 100 с поступательно движущимися поршнями, с соответствующей системой 200 впрыскивания топлива.
ДВС 100 имеет коленчатый вал 110. Коленчатый вал 110 шатунами 111 соединен с поршнями 112 в цилиндрах 113. На фиг. 1 лишь в качестве примера показаны два цилиндра 113, однако ДВС 100 может иметь любое другое встречающееся на практике количество цилиндров.
С коленчатым валом 110 без возможности вращения относительно него соединен задающий диск 116. Такой задающий диск 116 на коленчатом валу имеет метки 117 на своей поверхности. Задающий диск 116 может быть выполнен в виде зубчатого задающего диска, имеющего в качестве меток 117, например, 58 зубьев и один пропуск в два отсутствующих зуба.
Поверхность задающего диска 116 сканируется работающим в паре с ним (импульсным) датчиком 118, который выдает при этом электрический сигнал, характеризующий угловое положение коленчатого вала. Этот сигнал обрабатывается, соответственно анализируется блоком 300 управления, который на основании этого сигнала определяет угловое положение коленчатого вала 110 в виде угла его поворота.
Коленчатый вал 110 в данном случае приводным ремнем 119 кинематически связан, соответственно соединен с распределительным валом 120 без возможности своего независимого от него вращения относительно него. Распределительный вал 120 имеет необходимое количество кулачков 121. Такие кулачки 121 позволяют открывать впускные клапаны 114 и выпускные клапаны 115 отдельных цилиндров.
Угловое положение распределительного вала может преднамеренно изменяться в целях регулирования фаз газораспределения предназначенным для этого устройством 123. При этом угол поворота распределительного вала 120 может регулируемо изменяться относительно угла поворота коленчатого вала 110.
Распределительный вал 120 в данном случае с другой своей стороны приводным ремнем 125 кинематически связан, соответственно соединен с приводным валом насоса 210 высокого давления также без возможности своего независимого от этого приводного вала вращения относительно него. Насос 210 высокого давления является при этом частью системы 200 впрыскивания топлива. Система 200 впрыскивания топлива в данном конкретном примере выполнена в виде системы 200 "common rail". Топливный насос 210 при этом выполнен в виде радиально-поршневого (или радиально-плунжерного) насоса 210 с тремя плунжерами 212. Радиально-поршневой насос 210 имеет далее приводной вал 211, который, как указано выше, приводным ремнем 125 кинематически связан, соответственно соединен с распределительным валом 120 без возможности своего независимого от него вращения относительно него.
Радиально-поршневой насос 210 подает топливо из топливного бака 240, повышает давление топлива и нагнетает его под давлением в топливопровод, который в данном случае выполнен в виде топливного аккумулятора 230 высокого давления, называемого также общей топливной магистралью высокого давления или топливной рампой ("common rail"). Из этого топливного аккумулятора 230 высокого давления находящееся под давлением топливо может поступать по следующим топливопроводам к топливным форсункам 231 и впрыскиваться ими в цилиндры 113.
Давление топлива в топливопроводе 230 во времени регистрируется датчиком 221 давления в виде характера изменения давления, и полученные результаты передаются в блок 300 управления.
Блок 300 управления предназначен для реализации предлагаемого в изобретении способа по предпочтительному варианту его осуществления. Для этого блок 300 управления на основании характера изменения давления в топливопроводе 230, зарегистрированного датчиком 221 давления, и на основании угла поворота коленчатого вала, зарегистрированного (импульсным) датчиком 118, работающим в паре с задающим диском на коленчатом валу, определяет фактический такт в цилиндре 113.
На фиг. 2 показана диаграмма 400, на которой в качестве примера представлен характер изменения давления, который может регистрироваться в ходе осуществления предлагаемого в изобретении способа, совместно с характеристикой электрического сигнала, выдаваемого датчиком, работающим в паре с зубчатым задающим диском на коленчатому валу.
Первая кривая 410 на диаграмме 400 отражает при этом изменение характеризующего угловое положение коленчатого вала сигнала во времени t, выдаваемого датчиком 118, работающим в паре с зубчатым задающим диском на коленчатому валу. Пики 431 характеризующего угловое положение коленчатого вала сигнала 410 соответствуют при этом 58 зубьям зубчатого задающего диска 116 на коленчатом валу. Отсутствующие пики 432 в характеризующем угловое положение коленчатого вала сигнале 410 соответствуют пропуску зубьев зубчатого задающего диска 116. Система отсчета углов в данном примере определена таким образом, что передняя в направлении вращения боковая поверхность второго зуба, считая от пропуска размером в два отсутствующих зуба, соответствует углу ϕ поворота коленчатого вала (УПКВ), равному 0°.
Вторая кривая 420 на диаграмме 400 отражает характер изменения давления в топливопроводе 230 во времени t.
В последующем примере рассматривается ситуация, когда требуется запустить ДВС 100. При этом впрыскивание топлива еще не разрешено. Блок 300 управления на основании полученного сигнала 410, характеризующего угловое положение коленчатого вала, определяет фактический угол его поворота. Помимо этого блок 300 управления на основании угла поворота коленчатого вала и зарегистрированного характера 420 изменения давления определяет фактический такт в цилиндре. Затем выдается разрешение на впрыскивание топлива, и ДВС 100 запускается.
На диаграмме участок 411 соответствует при этом первому обороту коленчатого вала 110 на угол 360°. Участок 412 соответствует второму обороту коленчатого вала 110 на угол, составляющий в общей сложности 720°. Таким образом, каждый из участков 411 и 412 соответствует половине оборота распределительного вала 120 и тем самым половине оборота приводного вала 211 радиально-поршневого насоса 210.
При повороте коленчатого вала на угол ϕ1 давление изменяется со значения p0 на значение p1. Сказанное означает, что давление топлива повышается первым плунжером 212 радиально-поршневого насоса 210. При этом данный первый плунжер 212 совершает свой первый ход 421.
При повороте коленчатого вала на угол ϕ2 давление изменяется со значения p1 на значение р2. Сказанное означает, что давление топлива повышается вторым плунжером 212 радиально-поршневого насоса 210. При этом данный второй плунжер 212 совершает свой второй ход 422.
При повороте коленчатого вала на угол ϕ3 давление изменяется со значения р2 на значение p3. Сказанное означает, что давление топлива повышается третьим плунжером 212 радиально-поршневого насоса 210. При этом данный третий плунжер 212 совершает свой третий ход 423.
Тем самым на основании характера 420 изменения давления, а точнее, на основании моментов, в которые происходит повышение давления, путем сопоставления с фактическим углом 410 поворота коленчатого вала делается вывод о фактическом такте в цилиндре. Таким путем прежде всего можно определить, что коленчатый вал находится в угловом положении между 0° и 360°, если повышение давления происходит в момент, когда в зоне действия датчика оказывается 12-й зуб, считая от пропуска размером в два отсутствующих зуба, и можно определить, что коленчатый вал находится в угловом положении между 360° и 720°, если повышение давления происходит в момент, когда в зоне действия датчика оказывается не 12-й зуб, а 32-й зуб, считая от пропуска размером в два отсутствующих зуба. Зная эту информацию, т.е. зная точный угол поворота коленчатого вала в интервале от 0° до 720°, можно непосредственно определить также такт в отдельных цилиндрах, поскольку между поршнями в цилиндрах существует постоянная и известная взаимосвязь по углу поворота коленчатого вала.
Благодаря кинематической связи, соответственно соединению между приводным валом 211 радиально-поршневого насоса 210 и распределительным валом 120 без возможности независимого друг от друга вращения этих валов друг относительно друга можно также на основании угла поворота коленчатого вала и угла поворота распределительного вала определять такт в цилиндре, например, для определения величины преднамеренного изменения положения распределительного вала в целях регулирования фаз газораспределения.
1. Способ определения фактического такта в цилиндре (113) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями, имеющего коленчатый вал (110) и распределительный вал (120), кинематически связанный с приводным валом (211) топливного насоса (210), который повышает давление топлива и подает его в топливопровод (230), без возможности своего независимого от этого приводного вала вращения относительно него, заключающийся в том, что
- топливным насосом (210) подают топливо в топливопровод (230) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями, откуда оно может впрыскиваться в цилиндр (113) двигателя (100) с поступательно движущимися поршнями,
- регистрируют характер (420) изменения давления топлива в топливопроводе (230),
- с помощью датчика (118), работающего в паре с задающим диском на коленчатом валу, регистрируют вращение коленчатого вала (110) и выдают характеризующий его угловое положение сигнал и
- на основании зарегистрированного характера (420) изменения давления топлива в топливопроводе (230) делают вывод о происходящем в топливном насосе (210) движении (421, 422, 423) подачи и на основании этого, а также на основании сигнала, характеризующего угловое положение коленчатого вала, делают вывод о фактическом такте в цилиндре (113) двигателя.
2. Способ по п. 1, при осуществлении которого в топливном насосе (210) совершается нечетное количество движений подачи за один оборот распределительного вала.
3. Способ по п. 1, при осуществлении которого такт в цилиндре (113) определяют в период пуска двигателя (100) внутреннего сгорания (ДВС) до выдачи разрешения на впрыскивание топлива в отдельные цилиндры (113).
4. Способ по одному из пп. 1-3, при осуществлении которого при работе ДВС (100) определяют угол поворота распределительного вала (120) и таким путем валидируют моменты открытия, соответственно закрытия приводимых в действие распределительным валом впускных, соответственно выпускных клапанов цилиндров.
5. Способ по одному из пп. 1-3, при осуществлении которого определяют угол поворота коленчатого вала (110) ДВС.
6. Блок (300) управления, предназначенный для осуществления способа по одному из пп. 1-5.
7. Машиночитаемый носитель информации с сохраненной на нем компьютерной программой, которая при ее выполнении блоком (300) управления инициирует осуществление им способа по одному из пп. 1-5.
