СРЕДСТВО ОТСЛЕЖИВАНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE TORQUE TRACKER

Уровень техники изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается технологии отслеживания амплитуды угловой скорости вращения двигателя, пропорциональной крутящему моменту, вырабатываемому двигателем, и корректировки количества потребляемого топлива.
Предшествующий уровень техники
Обычно при контроле количества впрысков в двигатель применяются различные датчики (датчики температуры выхлопных газов, потока воздуха и т.п.) для бортовой диагностики (неисправность в устройстве управления выхлопными газами). Корректировка количества впрысков в соответствии с износом двигателя со временем может быть выполнена только в некотором ограниченном числе случаев, например на холостом ходу.
Например, в патентном документе JP 2004-108160 раскрыт двигатель, позволяющий исправлять отклонения на соответствующих цилиндрах, а также осуществлять требуемые впрыски топлива и открытие клапана при нормальной работе, а не только на холостом ходу.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако количество потребляемого топлива должно соответствовать фактическому крутящему моменту. Обычно устройства для отслеживания крутящего момента двигателя во время работы двигателя отсутствуют, за исключением случаев установки специального измерительного устройства, как для бензинового, так и для дизельного двигателя.
Соответственно, возникают потери, такие как изменение со временем номинальной мощности или ухудшение показателей потерь на проскальзывание, при измерении ухудшенных показателей, связанных с выхлопными газами, на коммерческой основе и на основе измерений, связанных, с выхлопными газами.
Первоначально заданное и фактическое количество впрысков рассогласованы, в особенности это касается конструкции, предназначенной для контроля за фактическим количеством впрыскиваемого топлива, представленной системой впрыска топлива с общей топливной магистралью, что вызывает различные проблемы, такие как колебания выходных характеристик из-за временных изменений, таких как износ компонентов машины, таких как насос, форсунка и сопло или из-за углеродистого нагара. При решении данных проблем на первом месте стоит увеличение расходов, которое влечет за собой, например, установку детектора дыма с обратной связью.
Следовательно, проблема, которую необходимо решить, состоит в предотвращении изменений в качестве работы двигателя путем отслеживания крутящего момента, вырабатываемого двигателем, и осуществления соответствующего впрыска топлива, основываясь на данных значениях крутящего момента.
Техническая задача настоящего изобретения состоит в вышеизложенном. Далее будет описано средство решения данной задачи.
Средство отслеживания крутящего момента двигателя согласно настоящему изобретению содержит датчик угловой скорости для отслеживания угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, причем данный датчик угловой скорости отслеживает изменения амплитуды угловой скорости, датчиком отслеживания угловой скорости, как изменения крутящего момента, создаваемого двигателем.
Согласно настоящему изобретению в качестве амплитуды угловой скорости рассматривается относительное колебание угловой скорости по отношению к средней угловой скорости или абсолютное значение амплитуды угловой скорости.
Согласно настоящему изобретению в качестве амплитуды угловой скорости рассматривается только амплитуда угловой скорости, превышающая среднее значение угловой скорости.
Согласно настоящему изобретению амплитуда угловой скорости представляет собой отношение амплитуды угловой скорости вращения двигателя к углу вращения двигателя, или отношение амплитуды угловой скорости вращения двигателя к времени.
Двигатель согласно изобретению содержит: датчик нагрузки для отслеживания нагрузки на двигатель, датчик числа оборотов для отслеживания числа оборотов двигателя; карту количества впрысков для расчета количества впрыскиваемого топлива на основе нагрузки, отслеживаемой датчиком нагрузки, и числа оборотов, отслеживаемого датчиком числа оборотов; карту амплитуды угловой скорости, на которой представлена расчетная амплитуда угловой скорости, определяемая числом оборотов, отслеживаемым датчиком числа оборотов, и количеством впрысков, рассчитанным с использованием карты количества впрысков; и средство корректировки количества впрысков для корректировки карты количества впрысков путем сравнения амплитуды угловой скорости, отслеживаемой средством отслеживания крутящего момента двигателя, с расчетной амплитудой угловой скорости, определяемой с использованием карты амплитуды угловой скорости.
Двигатель согласно изобретению содержит средство корректировки разности крутящих моментов на цилиндрах, включающее в себя множество цилиндров, датчик угловой скорости и карту впрысков в соответствующих цилиндрах, причем средство корректировки разности крутящих моментов на цилиндрах корректирует карту количества впрысков для других цилиндров таким образом, чтобы привести амплитуду угловой скорости, отслеживаемую датчиком угловой скорости, одного цилиндра в соответствие с отслеживаемой датчиком угловой скорости амплитудой угловой скорости для другого цилиндра.
Двигатель согласно изобретению содержит датчик температуры выхлопных газов для отслеживания температуры выхлопных газов и средство проверки величины корректировки количества впрысков, которое оценивает, что карта количества впрысков, откорректированная средством корректировки количества впрысков или средством корректировки разности крутящих моментов цилиндров, является правильной, если температура выхлопных газов, отслеживаемая датчиком температуры выхлопных газов, находится в предписанном диапазоне, или неправильной, если температура выхлопных газов находится за пределами предписанного диапазона.
Двигатель согласно изобретению содержит устройство наддува, содержащее датчик давления наддува для отслеживания давления наддува в устройстве наддува, и средство проверки величины корректировки количества впрысков, которое оценивает, является ли карта количества впрысков, откорректированная средством корректировки количества впрысков или средством корректировки разности крутящих моментов цилиндров, правильной, если давление наддува, отслеживаемое датчиком давления наддува в нагнетательном устройстве, находится в предписанном диапазоне, или неправильной, если давление наддува находится за пределами предписанного диапазона.
Двигатель согласно изобретению содержит устройство наддува, датчик числа оборотов турбонагнетателя для отслеживания числа оборотов турбины устройства наддува и средство согласования величины корректировки количества впрысков, которое оценивает, является ли карта количества впрысков, откорректированная средством корректировки количества впрысков или средством корректировки разности крутящих моментов цилиндров, правильной, если число оборотов турбины, отслеживаемое датчиком числа оборотов турбонагнетателя, находится в предписанном диапазоне, или неправильной, если число оборотов турбонагнетателя находится за пределами предписанного диапазона.
Двигатель согласно изобретению содержит средство предупреждения, предупреждающее оператора в случае корректировки карты количества впрысков средством корректировки количества впрысков или средством корректировки разности крутящих моментов цилиндров, или если средство согласования величины корректировки количества впрысков оценивает, что карта количества впрысков неправильная.
Двигатель согласно изобретению содержит средство отмены корректировки, которое отменяет действие средства корректировки количества впрысков путем манипуляции оператора.
Двигатель согласно изобретению содержит средство отмены корректировки, с помощью которого оператор может отменить корректировку карты количества впрысков, выполненную с помощью средства корректировки количества впрысков или средства корректировки разности крутящих моментов.
Для настоящего изобретения характерны следующие эффекты.
Согласно изобретению амплитуда угловой скорости вращения двигателя пропорциональна крутящему моменту двигателя, что позволяет легко отслеживать фактический крутящий момент двигателя в реальном времени с помощью простой конструкции.
Также согласно изобретению в случае, если двигатель включает в себя множество цилиндров, разные цилиндры можно сравнивать друг с другом по амплитудам угловых скоростей, улучшая тем самым общую универсальность, а также измеряя и рассчитывая амплитуды угловой скорости.
Кроме того, согласно изобретению можно получить стабильную амплитуду, оказывающую малое изменяющее детонацию влияние на нижнюю мертвую точку, что позволяет более точно отслеживать крутящий момент двигателя.
Согласно изобретению амплитуды угловой скорости можно легко измерить.
Согласно изобретению топливо впрыскивается требуемым образом независимо от изменений оборудования с течением времени, что предотвращает ухудшение работы двигателя и позволяет достичь четкого, стабильного хода.
Согласно изобретению можно уменьшить различия усилий реактивных крутящих моментов соответствующих цилиндров, сводя тем самым к минимуму вибрацию при зажигании двигателя.
Согласно изобретению надежность корректировки количества впрысков может быть улучшена путем проверки температуры выхлопных газов после корректировки количества впрысков.
Согласно изобретению надежность корректировки количества впрысков может быть улучшена путем проверки давления наддува после корректировки количества впрысков.
Согласно изобретению надежность корректировки количества впрысков может быть улучшена путем проверки числа оборотов турбонагнетателя после корректировки количества впрысков.
Согласно изобретению оператор может получить информацию о выполнении корректировки количества впрысков и о правильности данной корректировки, что позволяет улучшить работоспособность двигателя.
Согласно изобретению оператор может отменить корректировку количества впрыскиваемого топлива, если это потребуется для улучшения работоспособности двигателя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема, отображающая конструкцию датчика угловой скорости согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - график зависимости угловой скорости двигателя от угла поворота двигателя.
Фиг.3 - график временных изменений угловой скорости двигателя.
Фиг.4 - схема системы впрыска топлива с общей топливной магистралью согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - точечная диаграмма, отображающая количество потребляемого топлива, рассчитанное по числу оборотов двигателя и открытию затвора акселератора.
Фиг.6 - точечная диаграмма, отображающая амплитуду угловой скорости вращения двигателя как функцию числа оборотов двигателя и количества потребляемого топлива.
Фиг.7 - график зависимости угловой скорости двигателя от растущего крутящего момента.
Фиг.8 - блок-схема последовательности операций управления корректировкой количества впрысков.
Фиг.9 - график зависимости угловой скорости вращающегося двигателя от изменений крутящих моментов на цилиндрах двигателя.
Фиг.10 - блок-схема последовательности операций управления корректировкой разности крутящего момента между цилиндрами двигателя.
Фиг.11 - блок-схема последовательности операций управления проверкой корректировки количества впрысков.
[Разъяснение значений номеров элементов]
10… устройство отслеживания угловой скорости,
11… коленчатый вал.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет описан один из вариантов осуществления изобретения.
Фиг.1 - схема, отображающая конструкцию датчика угловой скорости согласно настоящему изобретению. Фиг.2 - график зависимости угловой скорости двигателя от угла поворота двигателя. Фиг.3 - график временных изменений угловой скорости двигателя.
Фиг.4 - схема системы впрыска топлива с общей топливной магистралью согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг.5 - точечная диаграмма, отображающая количество топлива, рассчитанное по количеству оборотов двигателя и открытию затвора акселератора. Фиг.6 - точечная диаграмма, отображающая амплитуду угловой скорости вращения двигателя как функцию числа оборотов двигателя и количества потребляемого топлива.
Фиг.7 - график, отображающий угловую скорость двигателя в зависимости от растущего крутящего момента. Фиг.8 - блок-схема последовательности операций управления корректировкой количества впрысков. Фиг.9 - график зависимости угловой скорости вращающегося двигателя от изменений крутящего момента на цилиндрах двигателя.
Фиг.10 - блок-схема последовательности операций управления корректировкой разности крутящего момента между цилиндрами.
Фиг.11 - блок-схема последовательности операций управления проверкой корректировки количества впрыскиваемого топлива.
Далее будет описана амплитуда угловой скорости вращения двигателя, которая служит ключевым элементом настоящего изобретения. Одним из признаков настоящего изобретения является отслеживание крутящего момента, вырабатываемого двигателем, который прежде не измеряли, с использованием амплитуды угловой скорости вращения двигателя. Сначала будет подробно описана амплитуда угловой скорости вращения двигателя, а затем средство отслеживания крутящего момента, использующее амплитуду угловой скорости вращения двигателя. Кроме того, будет описано управление коррекцией количества впрысков и устройство коррекции разности крутящих моментов в цилиндровом двигателе в системе впрыска топлива с общей топливной магистралью с устройством отслеживания крутящего момента.
Со ссылкой на Фиг.1 будет подробно описан датчик угловой скорости для измерения угловой скорости вращения двигателя.
Как показано на Фиг.1, датчик 10 угловой скорости представляет собой датчик, отслеживающий два сигнала с использованием датчика 13 импульсов. Генератор 12 импульсов встроен в коленчатый вал 11 двигателя (не показанного на чертеже) с возможностью вращения. Зубья (импульсные элементы) 12а выполнены вокруг генератора 12 импульсов с заданными промежутками. В качестве генератора 12 импульсов можно использовать зубчатое колесо, а также круглую планку с отверстиями или прорезями, расположенными под заданным углом и т.п. Датчик 13 импульсов может быть датчиком касания, магнитным датчиком, оптическим датчиком (фотопрерывателем) и т.п. Датчик 10 угловой скорости перпендикулярен коленчатому валу 11. Датчик 10 угловой скорости может измерять импульсы 12а, исходящие от генератора 12 импульсов. Сигнал датчика 10 угловой скорости разветвляется на два сигнала, один из которых идет по оси X, а другой - по оси Y через преобразователь (преобразователь частоты/напряжения) 14.
Благодаря вышеупомянутой конструкции датчик 10 угловой скорости дает на выходе число оборотов двигателя, т.е. угол вращения коленчатого вала θ (количество импульсов 12а), по оси Х, независимо от времени, а с другой стороны - датчик 10 угловой скорости выдает количество импульсов в час, т.е. угловую скорость ω, по оси Y.
Кстати, согласно настоящему изобретению погрешность измерения между двумя сигналами устраняется выводом двух сигналов (угла θ поворота коленчатого вала и угловой скорости ω коленчатого вала) с датчика 10 угловой скорости.
Далее, со ссылкой на Фиг.2, будут подробно описаны угол θ поворота коленчатого вала и угловая скорость ω коленчатого вала.
На Фиг.2 представлен результат измерений вышеупомянутого датчика 10 угловой скорости. Другими словами, по оси Х обозначен угол θ поворота коленчатого вала, а по оси Y - угловая скорость ω коленчатого вала. Как видно на Фиг.2, амплитуда ω угловой скорости представляет собой амплитуду волновых колебаний в отношении угла θ поворота коленчатого вала.
Амплитуда волновых колебаний, представленная на Фиг.2, иллюстрирует четырехтактный четырехцилиндровый двигатель, в котором за два оборота коленчатого вала 11 (720°) происходит четыре такта. #1 на Фиг.2 - момент воспламенения в первом цилиндре, а #2 - момент воспламенения во втором цилиндре соответственно.
Кроме того, пунктирная линия в центре волновой амплитуды показывает среднее значение угловой скорости ω коленчатого вала, т.е. среднее число оборотов двигателя. Точка перегиба сверху волновой амплитуды показывает НМТ (нижнюю мертвую точку), а точка перегиба снизу волновой амплитуды показывает ВМТ (верхнюю мертвую точку). Другими словами, подразумевается, что коленчатый вал 11 увеличивает угловую скорость от ВМТ до НМТ путем воспламенения и уменьшает угловую скорость от НМТ до ВМТ, повторяя при этом вышеупомянутые вращения.
При сем подразумевается, что с возрастанием нагрузки при постоянном числе оборотов амплитуда ωL угловой скорости ω коленчатого вала возрастает, так что нагрузка и амплитуда ωL изменяются аналогичным образом, другими словами - нагрузка пропорциональна амплитуде ωL. Конкретнее, при одинаковом числе оборотов амплитуда угловой скорости ωL демонстрирует результирующее значение мгновенных потерь на трение, т.е фактическое значение выходной характеристики двигателя. Другими словами, угловая скорость ω коленчатого вала пропорциональна крутящему моменту двигателя.
Кроме того, верхняя и нижняя стороны относительно среднего значения угловой скорости ω коленчатого вала описаны отдельно. Верхняя сторона (сторона НМТ) показывает фактический крутящий момент, вырабатываемый двигателем как результирующее значение после воспламенения.
С другой стороны, так как нижняя сторона (сторона ВМТ) показывает состояние воспламенения, амплитуда ωL угловой скорости с нижней стороны (стороны ВМТ) определяется состоянием сгорания. Другими словами, нижняя сторона (сторона ВМТ) амплитуды ωL угловой скорости показывает изменение состояния сгорания под действием возрастания и уменьшения внешних факторов, например цетанового числа топлива.
Так как двигатель 100 вращается с постоянным числом оборотов, угол поворота коленчатого вала имеет постоянное значение по отношению к времени, и угловая скорость ω коленчатого вала может быть представлена как функция времени t. На Фиг.3 ось Х представляет собой ось времени t, а по оси Y откладывается количество импульсов, т.е. угловая скорость ω.
Таким образом, так как амплитуда угловой скорости вращения двигателя пропорциональна крутящему моменту двигателя, фактический крутящий момент двигателя с потерями на трение в соответствии с воспламенившимся количеством можно отслеживать в реальном времени, измеряя текущую амплитуду угловой скорости коленчатого вала и сравнивая ее, например, с соответствующей предустановленной стандартной амплитудой угловой скорости. В данном случае отслеживание крутящего момента, вырабатываемого двигателем, может производиться считыванием верхней стороны среднего числа оборотов амплитуды угловой скорости двигателя.
Так как нижняя сторона среднего числа оборотов в амплитуде угловой скорости вращения двигателя представляет состояние сгорания, измерение цетанового числа можно отслеживать, измеряя текущую амплитуду угловой скорости коленчатого вала и сравнивая ее, например, с соответствующей стандартной амплитудой угловой скорости для предустановленного цетанового числа топлива. Давление впрыска/ впрыскиваемое количество/ время впрыска оптимальным образом корректируются в соответствии с изменением цетанового числа, что позволяет свести к минимуму отклонения в работе двигателя и изменения в выхлопных газах.
Далее будет описано управление корректировкой впрыска топлива с применением устройства для отслеживания крутящего момента двигателя в четырехтактном четырехцилиндровом двигателе, снабженном системой впрыска топлива с общей магистралью.
Конструкция системы 50 впрыска топлива с общей топливной магистралью, снабженной устройством для отслеживания крутящего момента согласно изобретению, будет кратко описана со ссылкой на Фиг.4.
Как показано на Фиг.4, система 50 впрыска топлива с общей топливной магистралью представляет собой, например, систему впрыска топлива для дизельного двигателя 51. Конкретнее, система 50 впрыска топлива с общей топливной магистралью включает в себя общую магистраль 52, аккумулирующую топливо, форсунки 53а, 53b, 53с и 53d, впрыскивающие топливо в соответствующие цилиндры, подающий насос 54 и блок управления двигателем (далее - БУД) 70.
Общая магистраль 52 представляет собой устройство, аккумулирующее топливо под высоким давлением, чтобы затем подавать его через форсунку 53. Общая магистраль 52 подсоединена к выходу подающего насоса 54, который передает топливо под высоким давлением через топливопровод (топливный канал высокого давления) 55, чтобы аккумулировать давление общей магистрали, эквивалентное давлению впрыска топлива.
Топливо, утекающее из форсунки 53, возвращается в бак 57 через трубопроводные протечки (канал оттока топлива) 56.
Ограничитель 59 давления прикреплен к спускному трубопроводу (каналу оттока топлива) 58, ведущему из общей магистрали 52 в топливный бак 57. Ограничитель 59 давления представляет собой предохранительный разгрузочный клапан, который открывается, когда давление топлива в общей магистрали 52 выше заданного давления, снижая тем самым давление топлива в общей магистрали 52 до значения, меньшего, чем заданное давление.
Форсунка 53, нагруженная соответствующими цилиндрами двигателя 51, выпускает и подает топливо в соответствующие цилиндры. Форсунка 53 подсоединена к нижнему концу множества патрубков, ответвляющихся от общей магистрали 52. Форсунка 53 нагружает топливный распылитель, впрыскивающий и подающий топливо под высоким давлением, аккумулированное в общей магистрали 52, на соответствующие цилиндры, а также электромагнитные клапаны для поднятия иглы, расположенной в топливном распылителе, и т.п.
В электромагнитном клапане форсунки 53 время впрыска и количество впрысков управляются сигналом клапана открытия форсунки, передаваемым из БУД 70. Топливо под высоким давлением впрыскивается и подается цилиндру, когда сигнал клапана открытия форсунки передается электромагнитному клапану, и впрыск топлива останавливается, когда сигнал клапана открытия форсунки не передается электромагнитному клапану.
Подающий насос 54 представляет собой топливный насос, передающий топливо под высоким давлением в общую магистраль 52. Подающий насос 54 нагружает питающий насос и насос высокого давления. Питающий насос нагнетает топливо из топливного бака 57 в подающий насос 54. Насос высокого давления сжимает топливо, собранное в питающем насосе, под высоким давлением и передает его в общую магистраль 52. Питающий насос и насос высокого давления приводятся в действие общим кулачковым валом 60. Кулачковый вал 60 вращается с помощью коленчатого вала 61 двигателя 51 и т.п.
В память БУД 70, как средства управления, предварительно вводят программу и карту или что-либо подобное, и различные арифметические операции выполняются на основе сигналов, передаваемых с датчиков и т.п. Датчик 71 открытия затвора акселератора, датчик 72 числа оборотов и датчик 73 давления в общей топливной магистрали подсоединены к БУД 70 в качестве датчиков, отслеживающих условия эксплуатации транспортного средства и т.п. Датчик 71 открытия затвора акселератора отслеживает открытие затвора акселератора как датчик нагрузки. Датчик 72 числа оборотов отслеживает число оборотов двигателя. Датчик 73 давления в общей магистрали отслеживает давление в общей магистрали. Датчик 72 числа оборотов также служит в качестве датчика 10 угловой скорости коленчатого вала для отслеживания угловой скорости коленчатого вала двигателя 51.
Устройство наддува (турбонагнетатель) 62 обеспечено в двигателе, и датчик 75 давления наддува для отслеживания давления наддува обеспечен в области канала, функционально соединенного с впускным коллектором устройства 62 наддува.
Датчик 76 температуры выхлопных газов в качестве средства отслеживания температуры выхлопных газов расположен в канале, функционально присоединенном, к устройству 62 наддува от выпускного коллектора. Датчик 74 числа оборотов турбонагнетателя обеспечен в качестве средства отслеживания числа оборотов турбины вблизи вращающегося вала турбины в устройстве 62 наддува. Все датчики подсоединены к БУД 70.
Карта 80 количества впрысков (Фиг.5) заранее вводится в память БУД 70 для расчета количества впрысков на основе нагрузки и числа оборотов. Карта 80 количества впрысков представляет собой таблицу, где по горизонтали указано число оборотов r двигателя, а по вертикали - открытие А затвора акселератора. Карта 80 количества впрысков задается для каждого цилиндра. Соответствующие клетки карты 80 количества впрысков непрерывно формируются значениями числа оборотов r в заданном диапазоне и открытия А затвора акселератора в заданном диапазоне. Соответствующие клетки карты 80 количества впрысков показывают количество Q впрысков, эквивалентное открытию затвора акселератора, отслеживаемого датчиком 71 акселератора, и числу оборотов двигателя, отслеживаемого датчиком 72 числа оборотов. БУД 70 рассчитывает в соответствии с давлениями общей магистрали, отслеживаемыми датчиком 73 давления общей топливной магистрали, время t открытия клапанов форсунок 53 соответствующих цилиндров, необходимое для впрыска количества Q впрысков.
Обычно исходными установками карты 80 количества впрысков, запоминаемыми в отношении форсунки 53, являются заводские установки. Согласно данному варианту осуществления карту 80 количества впрысков корректируют с помощью управления корректировкой количества впрысков и управления корректировкой разности крутящих моментов на цилиндрах.
Карта 90 амплитуды угловой скорости (Фиг.6), на которой представлена расчетная амплитуда ωL угловой скорости, представленная числом оборотов и количеством впрысков, предварительно вводится в память БУД 70. Карта 90 амплитуды угловой скорости представляет собой таблицу, в которой по горизонтали представлено число r оборотов двигателя, а по вертикали - количество Q впрысков. Соответствующие клетки карты 90 амплитуды угловой скорости непрерывно формируются числом оборотов r в предписанном диапазоне и количеством Q впрысков в предписанном диапазоне.
Другими словами, соответствующие клетки на карте 90 амплитуды угловой скорости показывают умеренную амплитуду угловой скорости, получаемую при числе оборотов двигателя, равном r, и количестве впрысков, равном Q, т.е. расчетную амплитуду ωL угловой скорости. Карта 90 амплитуды угловой скорости основана на соответствующем значении, откалибрированном на станции двигателя и т.п.
На Фиг.7 представлено соотношение между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью ω коленчатого вала четырехтактного четырехцилиндрового дизельного двигателя, снабженного системой 50 впрыскивания топлива с общей топливной магистралью.
На Фиг.7, например, текущая угловая скорость ω (амплитуда ωn, представленная сплошной линией на Фиг.7) имеет большую амплитуду, чем расчетная дугловая скорость ω (амплитуда ωL, представленная на Фиг.7 пунктирной линией). Другими словами, фактический крутящий момент больше требуемого. Это может произойти, например, из-за износа форсунки 53.
В этом случае карту 80 количества впрысков корректируют с помощью управления корректировкой количества впрысков, как описано ниже, чтобы рассчитать требуемое количество впрысков.
На Фиг.8 представлена краткая блок-схема последовательности операций управления корректировкой количества впрысков.
Сначала БУД 70 рассчитывает требуемую амплитуду ωL угловой скорости, используя карту 90 амплитуды угловой скорости, основанную на текущем количестве Qn впрысков и количестве rn оборотов двигателя (этап S110). БУД 70 измеряет текущую амплитуду ωL угловой скорости, используя датчик 72 числа оборотов (этап S120).
БУД 70 рассчитывает D (D=wn-wL), с тем чтобы сравнить ωL с ωn. Затем БУД 70 оценивает, что крутящий момент двигателя сильно превышает требуемый момент, если D больше заданного значения ωа (этап S140), и корректирует карту 80 количества впрысков в сторону увеличения Q (этап S150).
Между тем БУД 70 определяет, что крутящий момент двигателя намного меньше требуемого момента, если D меньше заданного значения ωа (этап S160), и корректирует карту 80 количества впрысков в сторону увеличения Q (этап S170).
При корректировке карты 80 количества впрысков посредством вышеупомянутого управления корректировкой количества впрысков (этапы S150 и S170) конкретный способ корректировки согласно изобретению не носит ограничительного характера. Например, область корректировки включает в себя увеличение (или уменьшение) Q по всей площади карты 80 количества впрысков, увеличение (или уменьшение) Q в ряду числа оборотов rn, которое нужно перезаписать в данный момент, или увеличение (уменьшение) только Q в блоке, который нужно перезаписать в данный момент, и т.п. С другой стороны, способ корректировки включает в себя увеличение (или уменьшение) Q только при заданном соотношении, или увеличение (уменьшение) Q таким образом, чтобы переместить его на одну клетку, и т.п.
Соответственно, фактический крутящий момент двигателя можно рассчитать при помощи измерения амплитуды угловой скорости вращения двигателя и сравнения ее с требуемой амплитудой угловой скорости. Двигатель без отклонений крутящего момента может быть реализован вне зависимости от износа устройства с течением времени.
На Фиг.9 представлено соотношение между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью ω коленчатого вала четырехтактного четырехцилиндрового дизельного двигателя, снабженного системой впрыскивания топлива с общей топливной магистралью.
На Фиг.9, например, угловая скорость ωr первого цилиндра имеет большую амплитуду, чем угловая скорость ωn третьего цилиндра. Другими словами, на разных цилиндрах вырабатываются различные крутящие моменты. Это происходит из-за неустойчивой работы форсунок 53 соответствующих цилиндров.
В этом случае карту 80 количества впрысков для соответствующих цилиндров корректируют с помощью управления корректировкой разности крутящих моментов между цилиндрами, как описано ниже, чтобы реализовать в каждом цилиндре равномерный крутящий момент.
На Фиг.10 представлена краткая блок-схема последовательности операций управления корректировкой разности крутящих моментов на цилиндре.
Сначала БУД 70 определяет эталонный цилиндр (этап S120). БУД 70 измеряет текущую амплитуду ωr угловой скорости эталонного цилиндра (#r) (этап S220).
Затем БУД 70 измеряет амплитуду ωn угловой скорости цилиндра (#n), для которого необходима корректировка (этап S230). БУД 70 корректирует количество Q впрысков карты 80 количества впрысков для цилиндра (#n), для которого необходима корректировка, таким образом, чтобы оно соответствовало уравнению ωr=ωn (этап S240). Согласно настоящему варианту осуществления корректировка карты 80 количества впрысков не носит ограничительного характера. Если количество Q впрысков растет, ωn растет, а если количество Q впрысков уменьшается, то и ωn уменьшается, поэтому корректировка может быть аналогична вышеупомянутому управлению корректировкой количества впрысков.
Кстати, БУД 70 выполняет процессы S230 и S240 не для эталонного цилиндра (#r), а для всех остальных цилиндров.
Соответственно, колебания крутящих моментов соответствующих цилиндров можно уменьшить, приведя амплитуду угловой скорости эталонного цилиндра к амплитуде угловой скорости других цилиндров, сведя тем самым к минимуму вибрацию при воспламенении.
Кроме того, двигатель без износа со временем системы впрыска на всех участках хода, т.е. без ухудшения показателей работы, может быть реализован сочетанием управления корректировкой разности крутящих моментов на цилиндрах с вышеописанным управлением корректировкой количества впрысков.
На Фиг.11 представлена краткая блок-схема последовательности операций управления проверкой корректировки количества впрысков согласно варианту осуществления изобретения.
Согласно Фиг.11, управление проверкой корректировки количества впрысков предназначено для подтверждения правильности количества Q впрысков, откорректированного с помощью управления корректировкой количества впрысков или управлением корректировкой разности крутящих моментов на цилиндрах, основываясь на намерении оператора, давлении наддува, температуре выхлопного газа или числе оборотов турбонагнетателя.
БУД 70 спрашивает у оператора, подтверждает ли тот корректировку, после того как таблица 80 количества впрысков была откорректирована с помощью управления корректировкой количества впрысков (S100) или управления корректировкой разности крутящих моментов на цилиндрах (S200) (этап S130). Если оператор выбирает отмену корректировки, БУД 70 возвращает карту 80 количества впрысков в исходное состояние по умолчанию (этап S380).
БУД 70 дает оператору предупреждение о выполнении корректировки (этап S320) и осуществляет впрыск топлива на основе откорректированной карты 80 количества впрысков (этап S330).
БУД 70 сообщает, находится ли давление Р наддува двигателя, в котором проведен впрыск топлива на основе откорректированной карты 80 количества впрысков в предписанном диапазоне (Ра<Р<Рb), или нет (этап S340). БУД 70 оценивает корректировку как правильную, если давление Р наддува находится в предписанном диапазоне. БУД 70 оценивает корректировку как неправильную, если давление Р наддува выходит за рамки предписанного диапазона, и выводит сообщение для оператора (этап S370).
БУД 70 сообщает, находится ли температура Т выхлопных газов двигателя, в котором проведен впрыск топлива на основе откорректированной карты 80 количества впрысков, в предписанном диапазоне (Та<Т<Тb), или нет (этап S350). БУД 70 оценивает корректировку как правильную, если температура Т выхлопных газов находится в предписанном диапазоне. БУД 70 оценивает корректировку как неправильную, если температура Т выхлопных газов выходит за рамки предписанного диапазона, и выводит сообщение для оператора (этап S370).
БУД 70 сообщает, находится ли число оборотов r турбонагнетателя двигателя, в котором проведен впрыск топлива на основе откорректированной карты 80 количества впрысков, в предписанном диапазоне (ra<r<rb), или нет (этап S360). БУД 70 оценивает корректировку как правильную, если число оборотов r турбонагнетателя находится в предписанном диапазоне. БУД 70 оценивает корректировку как неправильную, если число оборотов r турбонагнетателя выходит за рамки предписанного диапазона, и выводит сообщение для оператора (этап S370).
Если БУД 70 оценивает работу двигателя как неправильную (этап S370), он возвращает карту 80 количества впрысков в состояние по умолчанию (этап S380).
Кстати, согласно настоящему варианту осуществления изобретения средство предупреждения (S320, S370) не носит ограничительного характера, при условии, что оно дает оператору возможность подтвердить команду. Способ возврата карты количества впрысков в состояние по умолчанию включает в себя возврат к заводским установкам по умолчанию, возврат к состоянию на момент последнего запуска двигателя и т.п. Способ не ограничивается настоящим вариантом осуществления. Не каждый из этапов S340, S350 и S360 требует подтверждения, и некоторые из них могут быть опущены в соответствии с конструкцией двигателя (например, в двигателе может отсутствовать турбонагнетатель), применяемой согласно данному варианту осуществления.
Следовательно, оператор может решить, следует ли выполнять корректировку, в любой момент в процессе корректировки карты 80 количества впрысков, предотвращая тем самым возможность корректировки количества впрысков, не санкционированной оператором. Оператор может подтвердить команду выполнения корректировки в любой момент в процессе корректировки карты 80 количества впрысков, улучшая тем самым работу двигателя.
БУД 70 измеряет температуру выхлопных газов, давление наддува или число оборотов турбонагнетателя двигателя после корректировки карты 80 количества впрысков и оценивает, находятся ли они в заданном диапазоне, определяя тем самым, находится ли двигатель в нормальном рабочем состоянии. Соответственно, возможность неправильной работы двигателя можно предотвратить даже в случае неправильной корректировки карты 80 количества впрысков, например из-за неправильной работы БУД 70 и т.п.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение применимо в обычном дизельном двигателе с общей топливной магистралью.