СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATION METHOD

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания в форме двигателя внутреннего сгорания с принудительным (искровым) воспламенением рабочей смеси, в частности автомобиля, причем топливо для двигателей с принудительным воспламенением, в частности, бензин или этанол (Е85), посредством, по меньшей мере, одного инжектора топлива непосредственно вспрыскивается в, по меньшей мере, одну камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и причем по выбору вместо впрыскивания топлива для двигателей с принудительным воспламенением или дополнительно к впрыскиванию этого топлива двигатель внутреннего сгорания эксплуатируется с газом, в частности сжатым природным газом (CNG) или сжиженным углеводородным газом (LPG), согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
В двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина инжекторы впрыскивания под высоким давлением для впрыскивания жидких топлив для двигателей с принудительным воспламенением оканчиваются непосредственно в камере сгорания. Вследствие этого инжекторы при работе двигателя за счет горения, происходящего в камере сгорания, нагружаются горячими газообразными продуктами сгорания и нагреваются. Инжекторы охлаждаются посредством впрыскиваемого топлива, а также каналами подачи воды для охлаждения двигателя, проходящими в непосредственном окружении инжектора. При работе такого имеющего непосредственное впрыскивание двигателя внутреннего сгорания на сжатом природном газе (CNG), как, например, известно из ЕР 0718484 B1, возникает опасность того, что в CNG-режиме работы инжекторы высокого давления, ввиду отсутствия прохождения жидкого топлива, нагреваются и вследствие этого повреждаются, или еще находящееся внутри инжекторов топливо образует осаждения, которые в свою очередь негативно влияют на работу инжекторов. Чем дольше продолжается газовый режим с деактивированным бензиновым впрыскиванием, тем выше опасность того, что из имеющегося внутри инжектора топлива возникают осаждения, которые ухудшают корректный режим работы инжектора.
Из WO 2004/097196 A1 известна LPG-топливная система для двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси, причем топливо для двигателей с принудительным воспламенением посредством клапанной форсунки для топлива для двигателей с принудительным воспламенением, a LPG-посредством LPG-клапанной форсунки впрыскиваются во всасывающую трубу двигателя с принудительным воспламенением. Чтобы функциональность клапанной форсунки для топлива для двигателей с принудительным воспламенением поддерживать актуальной во время эксплуатации двигателя на LPG, при выключении двигателя осуществляется автоматическое переключение в режим работы на топливе для двигателя с принудительным воспламенением, причем двигатель несколько секунд эксплуатируется на топливе для двигателей с принудительным воспламенением, чтобы смазать клапанные форсунки и удерживать их в пригодном для эксплуатации состоянии. Одновременно LPG-насос продолжает работать, чтобы в подавать жидкий LPG в LPG-клапанные форсунки и полностью удалять газообразный LPG. После предварительно определенного временного интервала переключаются обратно на режим работы на LPG.
В основе изобретения лежит задача усовершенствовать способ вышеназванного типа в отношении надежности функционирования инжекторов топлива.
Эта задача согласно изобретению решается способом вышеназванного типа с помощью отличительных признаков пункта 1. Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны в других пунктах формулы изобретения.
Для этого в способе вышеописанного типа в соответствии с изобретением предусмотрено, что топливо для двигателей с принудительным воспламенением впрыскивается непосредственно в, по меньшей мере, одну камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, причем температурная нагрузка, по меньшей мере, одного инжектора топлива во время режима работы на газе определяется в зависимости от рабочей точки двигателя, а также оценивается и интегрируется по времени, причем автоматическое переключение на и/или подключение к впрыскиванию топлива для двигателей с принудительным воспламенением осуществляется во время режима работы на газе, если эта температурная нагрузка превышает предварительно определенное пороговое значение.
Это имеет преимущество, заключающееся в том, что инжекторы топлива даже в режиме работы на газе достаточно охлаждаются и соответственно осаждения, имеющиеся на или в инжекторах топлива, удаляются уже при возникновении. Это обеспечивает повышение надежности газовых двигателей, работающих в режиме эксплуатации на двух видах топлива, за счет уменьшения негативно действующего нагарообразования на инжекторах топлива.
Предпочтительным образом переключение на режим работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением или подключение режима работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением осуществляется в предварительно определенных рабочих фазах двигателя внутреннего сгорания, например, на холостом ходе, при введении фазы отключения двигателя и/или при завершении фазы отключения двигателя и/или при предварительно определенных условиях работы двигателя внутреннего сгорания, например выше температуры охладителя 40°С.
При наступлении предварительно определенной рабочей фазы и/или предварительно определенного условия работы, при котором должно осуществляться переключение на режим работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением или подключение режима работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением, предпочтительно выжидается предварительно определенное время запаздывания («мертвое время»), например от 2 секунд до 10 секунд, в частности 5 секунд, пока фактически не осуществится переключение на режим работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением или подключение режима работы с топливом для двигателей с принудительным воспламенением.
В одном предпочтительном варианте выполнения предварительно определенное количество топлива для двигателей с принудительным воспламенением, которое протекает во время автоматически активированной фазы с впрыскиванием топлива для двигателей с принудительным воспламенением через, по меньшей мере, один инжектор топлива, равно части, всему и/или кратному значению объема топлива для двигателей с принудительным воспламенением, накопленного в инжекторе топлива.
Предпочтительным образом кратное значение объема топлива, накопленного в инжекторе топлива, составляет от 2-кратного до 200-кратного, в частности от 3-кратного до 5-кратного объема, накопленного в инжекторе топлива.
После автоматически активированной фазы с впрыскиванием топлива для двигателей с принудительным воспламенением предпочтительно выжидается предварительно определенное время запирания, например от 200 секунд до 40000 секунд, в частности от 2000 секунд до 10000 секунд, в особенности 5000 секунд, прежде чем разрешается повторное автоматическое активирование впрыскивания топлива для двигателей с принудительным воспламенением.
Спустя предварительно определенное максимальное время, например от 500 секунд до 60000 секунд, в частности от 3000 секунд до 15000 секунд, в особенности 6000 секунд, режима работы двигателя внутреннего сгорания на газе, в течение которого не осуществляется автоматическое активирование впрыскивания топлива для двигателей с принудительным воспламенением, независимо от рабочего состояния рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания автоматически активируется впрыскивание топлива для двигателей с принудительным воспламенением.
Промежуток времени для максимального времени начинает протекать предпочтительно только с конца времени запирания.
Изобретение поясняется далее со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:
фиг.1 - схематичная блок-схема предпочтительного варианта соответствующего изобретению способа и
фиг.2 - графическое представление процесса NEFZ-профиля движения.
Ниже со ссылкой на фиг.1 описан примерный вариант соответствующего изобретению способа эксплуатации бивалентного (т.е. работающего на двух видах топлива) двигателя внутреннего сгорания, то есть двигателя внутреннего сгорания, который может эксплуатироваться по выбору на топливе для двигателей с принудительным воспламенением (бензине или этаноле), впрыскиваемом из инжекторов топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, или на газе (CNG или LPG), вводимом предпочтительно во всасывающую трубу двигателя внутреннего сгорания.
В функциональном блоке 10 «рабочая точка/рабочие параметры» определяются рабочая точка и рабочие параметры, как, например, температуры двигателя внутреннего сгорания, и вводятся как во взвешивающую характеристику 12, так и в функциональный блок 14 «интеграция в нагрузочный параметр температурной нагрузки инжектора». Во взвешивающей характеристике 12 температурная нагрузка инжекторов топлива записывается как функция рабочей точки и рабочих параметров, как, например, температуры двигателя.
Эта определенная таким образом температурная нагрузка инжекторов топлива подается на функциональный блок 14, в котором это значение интегрируется по времени для получения нагрузочного параметра. Результат этого интегрирования в последующем функциональном блоке 16 «нагрузочный параметр > предельное значение» сравнивается с предварительно определенным предельным значением или пороговым значением. Если определенный в функциональном блоке 14 нагрузочный параметр меньше или равен предельному значению, то через ответвление 18 осуществляется возврат к функциональному блоку 10. Если, напротив, определенный в функциональном блоке 14 нагрузочный параметр больше, чем предельное значение, то через ответвление 20 осуществляется переход к функциональному блоку 22 «переключение рабочих режимов: с работы на газе на работу на топливе для двигателей с принудительным воспламенением», причем с временным и периодическим регулированием или управлением так долго переключаются с режима работы на газе на режим работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением или соответственно режим работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением подключается к режиму работы на газе, пока, по меньшей мере, часть, а лучше весь объем топлива для двигателей с принудительным воспламенением, в частности, больше, чем объем топлива для двигателей с принудительным воспламенением, не будет впрыснут внутрь инжектора топлива, так что инжектор охлаждается поступающим топливом, и осаждения устраняются. Затем управление двигателем снова переключается назад в режим работы на газе. Переключение посредством прибора управления двигателем осуществляется предпочтительно на основе заложенной стратегии: эмпирически установленная температурная нагрузка топливного инжектора высокого давления в режиме работы на газе двигателя интегрируется по времени и взвешивается (оценивается) в зависимости от рабочей точки двигателя, как заложено во взвешивающей характеристике 12. Начиная с некоторого порогового значения выполняется переключение с газа на топливо и обратно на газ (процесс продувки). Предпочтительным образом режим работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением предусматривается при этом при вводе и/или окончании фазы отключения двигателя.
Суммарно впрыскиваемое количество топлива для двигателей с принудительным воспламенением при переключении или подключении впрыскивания топлива для двигателей с принудительным воспламенением (процесс продувки) составляет, например, по меньшей мере, объем этого топлива инжектора, чтобы осуществлялась полная продувка инжектора. Однако лучше продувать от 2-кратного до 100-кратного объема, в идеальном случае от 3-кратного до 5-кратного объема.
По выбору в этой фазе продувки осуществляется чистый режим работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением или смешанный режим работы на топливе и на газе.
Предпочтительно процесс продувки осуществляется на холостом ходе, предпочтительно выше задаваемой минимальной температуры охлаждения, например 40°С. После распознавания режима холостого хода сначала поддерживается применимое время простоя или запаздывания (мертвое время) от 2 секунд до 10 секунд, в идеальном случае 5 секунд, чистого режима работы на газе, прежде чем начинается процесс продувки, то есть временное активирование впрыскивания топлива для двигателей с принудительным воспламенением.
Предпочтительным образом, после завершения процесса продувки, определено время запирания, в которое даже при повторном возникновении режима холостого хода не инициируется другой процесс продувки. Это время запирания составляет, например, от 200 секунд до 40000 секунд, оптимально от 2000 секунд до 10000 секунд, в особенности 5000 секунд.
Если в течение предварительно определенного интервала времени после времени запирания не осуществляется процесс продувки в режиме холостого хода, то после истечения максимального времени, независимо от состояния режима работы двигателя внутреннего сгорания, инициируется процесс продувки. Это максимальное время составляет, например, от 500 секунд до 60000 секунд, оптимально от 3000 секунд до 15000 секунд, в особенности 6000 секунд.
Однажды начатые процессы продувки предпочтительно не прерываются, а продолжаются независимо от состояния режима работы двигателя внутреннего сгорания.
Фиг.2 наглядно демонстрирует соответствующее изобретению приведение в действие процессов продувки во время так называемого NEFZ-профиля движения (NEFZ: Новый европейский цикл движения). При этом двигатель внутреннего сгорания сначала эксплуатируется исключительно на газе, и процесс продувки должен всегда инициироваться без предшествующего времени простоя в том случае, когда имеет место холостой ход, и температура двигателя 10 превышает 40°С. По горизонтальной оси 24 нанесено время t в секундах, а по вертикальной оси 26 - скорость v транспортного средства в км/час. График 28 иллюстрирует скорость v транспортного средства во времени t в течение NEFZ-профиля движения. В точках 30, 32, 34 и 36 действует время запирания, которое препятствует инициированию фазы режима работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением (процесса продувки). Позицией 38 обозначено максимальное время, после которого вынуждается фаза режима работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением, хотя отсутствует холостой ход. Позициями 40, 42, 44 и 46 обозначены фазы режима работы, в которых осуществляется процесс продувки, то есть фазы с режимом работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением.
В течение первых примерно 210 секунд NEFZ-цикла температура двигателя еще лежит ниже 40°С, так что активация режима работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением подавляется. Двигатель внутреннего сгорания работает исключительно на газе. После первой фазы 40 продувки время 30 запирания предотвращает сначала, несмотря на холостой ход, другие фазы с режимом работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением. Только при второй фазе 42 продувки время 30 запирания истекает. То же самое справедливо для следующего времени 32 запирания и третьей фазы 44 продувки. После этой третьей фазы 44 продувки время 34 запирания сначала предотвращает другие фазы с режимом работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением, несмотря на наступление фаз холостого хода. Спустя примерно более 800 секунд время 34 запирания проходит, однако больше не возникают фазы холостого хода, так что не инициируются фазы с режимом работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением. Только по истечении максимального времени 40 вынуждается четвертая фаза 46 продувки, хотя не имеется холостого хода. В заключение вновь активным становится время 36 запирания, которое подавляет до конца NEFZ-цикла другие фазы с режимом работы на топливе для двигателей с принудительным воспламенением.