СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ
METHOD AND SYSTEM FOR OPERATION OF COMPRESSION-IGNITION DIESEL ENGINE

Уровень техники
Дизельный двигатель сжимает топливо-воздушную смесь для инициации сгорания. Топливо-воздушная смесь воспламеняется автоматически без специального источника зажигания, такого как свеча зажигания, когда есть достаточная температура и давление внутри цилиндра. Обеспечение среды внутри цилиндра, которая благоприятна для сгорания с воспламенением от сжатия, может быть желательным во время запуска двигателя и в течение некоторого периода времени после того, как двигатель запущен. Один из способов улучшить условия внутри цилиндра дизельного двигателя для содействия автоматическому воспламенению состоит в том, чтобы установить свечу накаливания в цилиндр. Каждый раз, когда двигатель запускается, свеча накаливания нагревает участок цилиндра и обеспечивает локальную зону внутри цилиндра, где температура в цилиндре увеличена, для содействия воспламенению от сжатия и сгоранию в цилиндре. Еще один путь для улучшения условий в цилиндре для автоматического воспламенения состоит в том, чтобы поднимать температуру воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, посредством сетчатого нагревателя. Сетчатый нагреватель активируется во время каждого запуска двигателя, чтобы поднимать температуру воздуха, поступающего в цилиндр  двигателя, так что топливо-воздушная смесь внутри цилиндра может приближаться к температуре своего автоматического воспламенения, когда сжимается топливо-воздушная смесь. При этих способах, автоматическое воспламенение у двигателя с воспламенением от сжатия может поддерживаться во время запуска двигателя. Однако, если двигатель запускается и останавливается с частыми интервалами, свеча накаливания и/или сетчатый нагреватель могут изнашиваться вследствие более частого приведения в действие.
Раскрытие изобретения
Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя и систему.
Согласно одному аспекту предложен способ работы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия, включающий в себя этапы, на которых:
запускают двигатель в ответ на запрос водителя на запуск двигателя;
автоматически останавливают двигатель без специального запроса водителя на останов двигателя; и
осуществляют избирательное активирование свечи накаливания в ответ на запрос на автоматический запуск двигателя, инициируемый без специального запроса водителя на запуск двигателя, при этом
удерживают состояние свечи накаливания в ответ на быстро следующие один за другим остановы и запуски двигателя, определяемые падением температуры двигателя, причем предотвращают активирование свечи накаливания после условий  прогрева двигателя в ответ на двигатель, который последовательно автоматически останавливается и автоматически запускается в течение заданного периода времени, и
осуществляют избирательное активирование сетчатого нагревателя воздухозаборника, который нагревает содержимое, поступающее в цилиндр двигателя, дополнительно в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, деактивируют свечу накаливания в ответ на температуру двигателя, и деактивируют сетчатый нагреватель воздухозаборника после деактивирования свечи накаливания.
В одном из вариантов предложен способ, в котором заданное время меняется в зависимости от условий окружающей среды.
В одном из вариантов предложен способ, в котором температура двигателя является по меньшей мере одной из температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры моторного масла и температуры головки блока цилиндров двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором предотвращают активирование сетчатого нагревателя воздухозаборника в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, когда длительность между тем, когда двигатель автоматически остановлен, и когда принят запрос автоматического запуска двигателя, является меньшей, чем пороговое время.
В одном из вариантов предложен способ, в котором предотвращают деактивирование свечи накаливания во время автоматического останова двигателя.
В одном из дополнительных аспектов предложена система для работы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия, содержащая свечу накаливания, расположенную в цилиндре двигателя; специальное приводимое в действие водителем устройство ввода запуска двигателя; водительское устройство ввода управления транспортным средством; и контроллер, включающий в себя команды для
запуска двигателя в ответ на изменение водителем состояния специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя,
автоматической остановки двигателя без специального запроса водителя на останов двигателя,
избирательного активирования свечи накаливания в ответ на запрос на автоматический запуск двигателя, инициируемый без специального запроса водителя на запуск двигателя, при этом
свеча накаливания выполнена с возможностью удержания состояния в ответ на быстро следующие один за другим остановы и запуски двигателя, определяемые падением температуры двигателя, и предотвращения активирования после условий прогрева двигателя в ответ на двигатель, который последовательно автоматически останавливается и автоматически запускается в течение заданного периода времени, и
избирательного активирования сетчатого нагревателя воздухозаборника, который нагревает содержимое, поступающее в цилиндр двигателя, дополнительно в ответ на запрос
автоматического запуска двигателя, деактивирования свечи накаливания в ответ на температуру двигателя, и деактивирования сетчатого нагревателя воздухозаборника после деактивирования свечи накаливания.
В одном из вариантов предложена система, в которой водительское устройство ввода управления транспортным средством представляет собой тормозную педаль или педаль акселератора.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая дополнительные команды контроллера для предотвращения активирования свечи накаливания во время автоматического запуска двигателя в тех случаях, когда водитель не изменил состояние специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя.
Посредством избирательной активации устройства, которое нагревает содержимое цилиндра, во время автоматического запуска и останова двигателя, может быть возможным уменьшать износ нагревателя, поскольку нагреватель может подвергаться меньшему количеству случаев, где ток устремляется в нагреватель во время приведения в действие. Дополнительно, нагреватель может повторно активироваться во время условий автоматического запуска двигателя, где может быть желательным нагревать содержимое цилиндра для улучшения запуска двигателя и снижения выбросов двигателя. Таким образом, свеча накаливания и/или сетчатый нагреватель могут избирательно приводиться в действие для улучшения выбросов и запуска двигателя, а также для снижения износа свечи накаливания и/или сетчатого нагревателя.
Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. Например, подход может давать уменьшенный износ нагревателя посредством запрещения работы нагревателя в течение частых остановов и запусков двигателя, где работа нагревателя может давать мало выгод. Дополнительно, подход может снижать выбросы двигателя посредством активации нагревателя, когда пропуски зажигания двигателя увеличиваются во время запуска двигателя.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания станут без труда очевидны из последующего подробного описания при прочтении в одиночку или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения приведено для представления в упрощенном виде подборки концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании изобретения. Это раскрытие изобретения не предназначено для идентификации ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначено для ограничения объема заявленного объекта изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают любые или все недостатки, отмеченные в любой части данного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид двигателя;
Фиг. 2 и 3 представляют собой моделированную последовательность приведения в действие нагревателя во время повторного запуска и останова двигателя; и
Фиг. 4 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного способа работы нагревателей для улучшения сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия.
Подробное описание изобретения
Настоящее описание имеет отношение к улучшению работы двигателя посредством избирательного приведения в действие свечей накаливания и/или сетчатого нагревателя воздухозаборника двигателя. Автоматический останов и запуск двигателя может быть реализован в системе транспортного средства для сбережения топлива, подаваемого в двигатель. Фиг. 1 показывает один из примеров автоматически останавливаемого и запускаемого двигателя с воспламенением от сжатия. Система двигателя по фиг. 1 может работать, как показано на фиг. 2 и 3, согласно способу по фиг. 4.
Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 66 подает топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается на топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос, направляющую-распределитель для топлива (не показана). Давление топлива, выдаваемое топливной системой, может настраиваться посредством изменения положения клапана, регулирующего поток в топливный насос (не показан). В дополнение, дозирующий клапан может быть расположен в или около направляющей-разделителя для топлива для управления подачей топлива с замкнутым контуром. Дозирующий клапан насоса также может регулировать поток топлива в топливный насос, тем самым, уменьшая топливо, накачиваемое в топливный насос высокого давления.
Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из впускной камеры 46 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания камеры 46 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. В некоторых примерах, может быть предусмотрен охладитель заряда воздуха. Сетчатый нагреватель 41 нагревает окружающий воздух, который подступает в воздухозаборник 42 двигателя, преобразуя электрическую энергию в тепловую энергию. В других примерах, сетчатый нагреватель 41 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 162. Перепускной клапан 158 компрессора предоставляет сжатому воздуху на выпуске компрессора 162 возможность возвращаться на вход компрессора 162. Таким образом, отдача компрессора 162 может уменьшаться, с тем чтобы оказывать влияние на поток компрессора 162 и снижать давление во впускном коллекторе.
Сгорание инициируется в камере 30 сгорания, когда топливо автоматически воспламеняется, в то время как поршень 36 достигает верхней мертвой точки в такте сжатия. В некоторых примерах, универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (UEGO) может быть присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от устройства 70 очистки выбросов. В других примерах, датчик UEGO может быть расположен ниже по потоку от одного или более устройств последующей обработки отработавших газов. Кроме того, в некоторых примерах, датчик UEGO может быть заменен датчиком NOx, который имеет элементы считывания как NOx, так и кислорода.
При более низких температурах, свеча 68 накаливания может преобразовывать электрическую энергию в тепловую энергию, с тем чтобы поднимать температуру в камере 30 сгорания. Посредством подъема температуры камеры 30 сгорания, может быть легче воспламенять топливо-воздушную смесь в цилиндре посредством сжатия.
Устройство 70 очистки выбросов, в одном из примеров, может включать в себя сажевый фильтр и блоки каталитического нейтрализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности отработавших газов, каждое с многочисленными блоками. Устройство 70 очистки выбросов, в одном из примеров, может включать в себя окислительный каталитический нейтрализатор. В других примерах, устройство очистки выбросов может включать в себя уловитель обедненных NOx или устройство избирательного каталитического восстановления (SCR) и/или дизельный сажевый фильтр (DPF).
Стартер 96 двигателя может содержать электрический двигатель, который вращает маховик 98, который присоединен к коленчатому валу 40. Контроллер 12 избирательно приводит в действие стартер 96, подавая ток на стартер 96 через аккумуляторную батарею или другое устройство накопления энергии (не показано).
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения, заданного ступней 132; датчика 153 положения, присоединенного к тормозной педали 154 для считывания положения, регулируемого ступней 151; специального устройства 91 ввода запуска двигателя (например, ключа или пусковой кнопки); измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; давление наддува с датчика 122 давления; концентрацию кислорода в отработавших газах с кислородного датчика 126; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается по направлению к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В некоторых примерах, топливо может впрыскиваться в цилиндр множество раз в течение одиночного цикла цилиндра. В последовательности операций, в дальнейшем указываемой как зажигание, впрыскиваемое топливо подвергается зажиганию посредством воспламенения от сжатия, имеющего следствием сгорание. Во время рабочего такта, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что привязка по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры. Кроме того, в некоторых примерах, может использоваться скорее двухтактный цикл, нежели четырехтактный цикл.
Таким образом, система по фиг. 1 предусматривает: двигатель; свечу накаливания, расположенную в цилиндре двигателя; специальное приводимое в действие водителем устройство ввода запуска двигателя; водительское устройство ввода управления транспортным средством; и контроллер, включающий в себя команды для запуска двигателя в ответ на изменение водителем состояния специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя, и команды для автоматической активации свечи накаливания и запуска двигателя без изменения водителем состояния специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя и в ответ на состояние водительского устройства ввода управления транспортным средством.
Система также включает в себя случаи, когда водительское устройство ввода управления транспортным средством является тормозной педалью или педалью акселератора. Система дополнительно содержит сетчатый нагреватель и дополнительные команды контроллера для автоматической активации сетчатого нагревателя и запуска двигателя без изменения водителем состояния специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя и в ответ на состояние водительского устройства ввода управления транспортным средством. Система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера, чтобы не активировать свечу накаливания во время автоматического запуска двигателя в тех случаях, когда водитель не изменил состояние специального приводимого в действие водителем устройства ввода запуска двигателя. Система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для автоматического останова двигателя. В некоторых примерах, система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера, чтобы избирательно активировать свечу накаливания в ответ на температуру двигателя во время автоматического запуска двигателя.
Далее, со ссылкой на фиг. 2 и 3, показана моделированная последовательность приведения в действие нагревателя во время повторного запуска и останова двигателя. Последовательность по фиг. 2 и 3 может быть предусмотрена системой, показанной на фиг. 1, выполняющей команды согласно способу по фиг. 4.
Первый график сверху по фиг. 2 представляет собой частоту вращения двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет число оборотов двигателя, и число оборотов двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y.
Второй график сверху по фиг. 2 представляет состояние свечей накаливания в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет состояние свечей накаливания. Свеча накаливания включена, когда состояние свечи накаливания имеет значение более высокого уровня. Свеча накаливания отключена, когда состояние свечи накаливания находится на низком уровне около оси X.
Третий график сверху по фиг. 2 представляет состояние сетчатого нагревателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет состояние сетчатого нагревателя. Сетчатый нагреватель включен, когда состояние сетчатого нагревателя находится на более высоком уровне. Сетчатый нагреватель отключен, когда состояние сетчатого нагревателя находится на низком уровне около оси X.
Четвертый график сверху по фиг. 2 представляет собой состояние управления автоматическим запуском/остановом двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет состояние управления автоматическим запуском/остановом двигателя. Состояние управления автоматическим запуском/остановом двигателя указывает, что двигатель запущен или должен автоматически запускаться (например, на переходе из низкого состояния в высокое состояние), когда состояние управления автоматическим остановом/запуском находится на более высоком уровне. Двигатель отключен или подвергается команде отключения (например, при переходе из высокого состояния в низкое состояние), когда состояние управления автоматическим остановом/запуском двигателя находится на низком уровне возле оси X.
Пятый график сверху по фиг. 2 представляет состояние водительского запуска/приведения в действие двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет состояние управления водительского запуска/приведения в действие двигателя. Состояние управления водительского запуска/останова двигателя указывает, что двигатель запущен или должен запускаться согласно запросу водителя (например, при переходе из низкого состояния в высокое состояние), когда состояние управления водительского останова/запуска двигателя находится на более высоком уровне. Двигатель отключен или подвергается команде отключения от водителя (например, при переходе из высокого состояния в низкое состояние), когда состояние управления водительского останова/запуска двигателя находится на низком уровне возле оси X.
Шестой график сверху по фиг. 2 представляет, определил или нет контроллер, когда двигатель достиг прогретого состояния. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет состояние прогрева двигателя. Двигатель определяется прогретым, когда флажковый признак прогрева двигателя находится на более высоком уровне. Двигатель не определяется прогретым, когда флажковый признак прогрева двигателя находится на низком уровне около оси X.
Первый график сверху по фиг. 3 представляет температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет температуру охлаждающей жидкости двигателя. Температура охлаждающей жидкости двигателя возрастает в направлении оси Y. Горизонтальная линия 302 представляет пороговую температуру охлаждающей жидкости двигателя.
Второй график сверху по фиг. 3 представляет температуру головки блока цилиндров (CUT) в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет температуру головки блока цилиндров. Температура головки блока цилиндров возрастает в направлении оси Y. Горизонтальная линия 304 представляет пороговую температуру головки блока цилиндров.
Третий график сверху по фиг. 3 представляет температуру моторного масла в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось
Y представляет температуру моторного масла. Температура моторного масла возрастает в направлении оси Y. Горизонтальная линия 306 представляет пороговую температуру моторного масла.
0
В момент T времени, двигатель останавливается, и двигатель не является работающим. Вскоре после этого, водительский запрос запуска подтверждается посредством специального водительского устройства ввода, имеющего единственную функцию инициирования запуска двигателя (например, клавишного выключателя или пусковой кнопки), как указано флажковым признаком состояния водительского управления запуском/приведением в действие, переходящим с низкого уровня на более высокий уровень. Свечи накаливания двигателя активируются, как и сетчатый нагреватель, в ответ на запрос водителя на запуск двигателя. Флажковый признак рабочего состояния свечей накаливания и флажковый признак рабочего состояния сетчатого нагревателя переходят из низкого состояния в высокое состояние для указания, что свечи накаливания и сетчатый нагреватель активированы. Двигатель изначально не прогрет, таким образом, флажковый признак прогрева двигателя находится в низком состоянии. Температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндров и температуры масла находятся на низком уровне во время запуска двигателя.
0
1
1
Между моментом T времени и моментом T времени, двигатель запускается и приводится в действие. По мере того как время работы двигателя и нагрузка двигателя возрастают, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндра и температура масла увеличиваются. Свечи накаливания и сетчатый нагреватель также остаются в активированном состоянии, так что стабильность сгорания может улучшаться. В некоторых примерах, свечи накаливания могут питаться первым более высоким уровнем тока, когда состояние водительского управления запуском/приведением в действие переходит на высокий уровень в ответ на специальное водительское устройство ввода. Ток затем может снижаться до более низкого уровня, в то время как двигатель работает, а температура двигателя начинает повышаться. Температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндров и температура масла продолжают возрастать, по мере того, как увеличивается время работы двигателя. Температура моторного масла превышает пороговое значение 306 моторного масла до того, как достигнут момент T времени.
1
2
В момент T времени, флажковый признак прогрева двигателя переходит на более высокий уровень. Рабочее состояние флажкового признака состояния прогрева двигателя может быть основано на температуре двигателя, времени после останова двигателя и других условиях эксплуатации двигателя. Рабочее состояние свечей накаливания также показано переходящим с более высокого уровня на более низкий уровень, чтобы указывать свечи накаливания отключались посредством прекращения электрического тока в свечи накаливания. В одном из примеров, свечи накаливания остаются включенными после начальной активации по меньшей мере до тех пор, пока флажковый признак прогрева двигателя не установлен, чтобы указывать, что двигатель прогрет. Температура головки блока цилиндров двигателя превышает пороговое значение 304 температуры головки блока цилиндров до того, как достигнут момент T времени.
2
0
2
В момент T времени, рабочее состояние сетчатого нагревателя переводится с более высокого уровня на более низкий уровень, с тем чтобы указывать, что сетчатые нагреватели отключены, посредством прекращения электрического тока в сетчатый нагреватель. Сетчатый нагреватель может деактивироваться в ответ на время после останова двигателя или в ответ на температуру в воздухозаборнике двигателя. Состояние управления автоматическим включением/отключением двигателя остается подтвержденным от вскоре после момента T времени до T для того, чтобы указывать, что двигатель должен оставаться работающим согласно планировщику, который может автоматически останавливать двигатель в ответ на условия эксплуатации двигателя и транспортного средства.
3
В момент T времени, число оборотов двигателя было снижено до числа оборотов холостого хода, и условия желательны для автоматического останова двигателя. В одном из примеров, двигатель может автоматически останавливаться, когда число оборотов двигателя является меньшим, чем пороговое число оборотов двигателя, в то время как транспортное средство, в котором расположен двигатель, остановлено. Состояние автоматического управления включением/отключением двигателя переходит с более высокого уровня на более низкий уровень, чтобы указывать, что двигатель должен быть автоматически остановлен без непосредственного ввода от водителя, запрашивающего, чтобы двигатель останавливался. Число оборотов двигателя уменьшается до нуля после того, как состояние автоматического управления включением/отключением двигателя переведено на более низкий уровень. Свечи накаливания двигателя и сетчатый нагреватель остаются отключенными, в то время как двигатель остановлен.
3
4
Между моментом T времени и моментом T времени, двигатель останавливается, а состояние автоматического управления включением/отключением остается в низком состоянии. Температура охлаждающей жидкости двигателя снижается после того, как двигатель остановлен, и остается ниже порогового значения 302 температуры двигателя. Температура головки блока цилиндров снижается до меньшей, чем пороговое значение 304 температуры головки блока цилиндров, после того, как двигатель остановлен. Температура моторного масла остается выше порогового значения 306 температуры моторного масла.
4
В момент T времени, состояние автоматического управления запуском/остановом двигателя переходит с низкого уровня на высокий уровень, чтобы указывать, что двигатель должен запускаться автоматически без специального водительского устройства ввода, которое имеет единственную функцию запроса запуска двигателя. Состояние автоматического управления запуском/остановом двигателя может изменять состояние, например, в ответ на подъем водителем тормозной педали или в ответ на рабочее состояние аккумуляторной батареи. Свеча накаливания и сетчатый нагреватель активируются в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, указанный состоянием автоматического управления запуском/остановом, переходящим на более высокий уровень. Состояние водительского управления запуском/приведением в действие остается подтвержденным, чтобы указывать, что водитель не запрашивал останов двигателя посредством специального устройства ввода, которое имеет единственные функции запуска и/или останова двигателя. Состояние прогрева двигателя также остается высоким, чтобы указывать, что двигатель прогрет, когда автоматически повторно запускается.
5
6
В момент T времени, рабочее состояние свечей накаливания переводится с более высокого уровня на более низкий уровень, чтобы указывать, что свечи накаливания деактивированы. Свечи накаливания могут переводиться в отключенное состояние в ответ на время после останова двигателя, температуру охлаждающей жидкости двигателя или другие параметры управления двигателем. Сетчатый нагреватель также переводится в отключенное состояние вскоре после этого, в момент T времени.
6
7
Между моментом T времени и моментом T времени, двигатель эксплуатируется без активирования свечей накаливания или сетчатого нагревателя. Температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндров и температура моторного масла находятся выше пороговых значений 302, 304 и 306 температуры, соответственно.
7
7
8
В момент T времени, состояние автоматического управления запуском/остановом двигателя переводится с более высокого уровня на более низкий уровень, чтобы указывать запрос автоматического останова двигателя. Число оборотов двигателя снижается до нуля, и двигатель останавливается. Между моментом T времени и моментом T времени, температура охлаждающей жидкости двигателя и температура головки блока цилиндров снижается ниже пороговых уровней 302 и 304.
8
8
9
В момент T времени, запрос на автоматический повторный запуск двигателя указывается состоянием автоматического управления остановом/запуском двигателя, переходящим с более низкого состояния в боле высокое состояние. В одном из примеров, свечи накаливания могут повторно активироваться в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, когда по меньшей мере одна из температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры головки блока цилиндров двигателя и температуры моторного масла находится ниже, чем заданные пороговые температуры 302, 304 и 306. В этом примере, как температура охлаждающей жидкости, таки температуры головки блока цилиндров находятся ниже пороговых уровней, поэтому, как свечи накаливания, так и сетчатый нагреватель повторно активируются ответ на запрос автоматического запуска двигателя. Двигатель запускается и продолжает работать между моментом T времени и моментом T времени. В других примерах, только сетчатый нагреватель или свечи накаливания могут активироваться наряду с тем, что другие остаются деактивированными.
9
10
В момент T времени, нагреватели свечей накаливания деактивируются. Подобным образом, сетчатый нагреватель деактивируется в момент T времени. Температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндров и температура масла находятся выше соответственных пороговых температур 302, 304 и 306, когда свечи накаливания и сетчатые нагреватели деактивированы.
11
16
11
13
15
12
14
16
В моменты T-T времени, двигатель последовательно автоматически останавливается и повторно запускается, как указано состоянием автоматического управления включением/отключением двигателя, переходящим из низкого в высокое состояние и наоборот. Более точно, двигатель останавливается в моменты T, T и T времени. Двигатель повторно запускается в моменты T, T и T времени. Свечи накаливания и сетчатый нагреватель показаны удерживаемыми в отключенном состоянии в течение следующих один за другим остановов и запусков двигателя. В некоторых примерах, состояния свечей накаливания и/или сетчатого нагревателя могут удерживаться во время быстро следующих один за другим автоматических остановов и запусков двигателя. Запуски двигателя могут определяться быстрыми и следующими один за другим, когда время между запросом останова двигателя и запросом запуска двигателя является меньшим, чем пороговое время. В других примерах, быстро следующие один за другим запуски могут определяться падением температуры между запросами останова и запуска двигателя. Если падение температуры падает меньше чем на пороговую величину межу остановом и запуском двигателя, останов и запуск могут определяться быстро следующими один за другом остановом и запуском. В других примерах, состояния свечей накаливания и/или сетчатого нагревателя могут устанавливаться, чтобы устанавливаться в активированное или деактивированное состояния, в ответ на быстро следующие один за другим остановы и запуски двигателя.
17
11
16
18
В момент T времени, двигатель автоматически останавливается, как указано состоянием автоматического управления включением/отключением, переходящим в низкое состояние. Двигатель остается отключенным на более длительный период времени по сравнению с временами отключения двигателя между моментами T и T времени. Температура охлаждающей жидкости двигателя и температура головки блока цилиндров двигателя падает ниже пороговых значений 302 и 304 температуры. Свечи накаливания и сетчатые нагреватели активируются повторно, когда двигатель автоматически повторно запускается в момент T времени. Температура охлаждающей жидкости двигателя и температура головки блока цилиндров, находящаяся ниже соответственных пороговых значений, предоставляет свечам накаливания и сетчатым нагревателям возможность повторно активироваться.
Таким образом, свечи накаливания и сетчатый нагреватель дизельного двигателя с воспламенением от сжатия могут работать транспортном средстве с автоматическим пуском/остановом для улучшения стабильности сгорания и выбросов во время запуска двигателя. Поскольку свечи накаливания и сетчатый нагреватель не должны приводиться в действие во время каждого запуска двигателя, срок службы свечей накаливания и сетчатого нагревателя может быть продлен.
Во время инициированных водителем запусков, свечи накаливания и сетчатый нагреватель могут активироваться, когда температура охлаждающей жидкости двигателя является меньшей, чем пороговое значение, когда температура головки блока цилиндров является меньшей, чем пороговое значение, и когда температура моторного масла является меньшей, чем пороговое значение. Во время инициированного водителем запуска, свечи накаливания и решетчатый нагреватель могут оставаться отключенными или деактивированными, когда температура охлаждающей жидкости двигателя является более высокой, чем пороговое значение, когда температура головки блока цилиндров является большей, чем пороговое значение, и когда температура моторного масла является большей, чем пороговое значение.
Во время автоматического запуска двигателя, где водитель не запрашивает запуск двигателя посредством специального устройства ввода, имеющего единственную функцию запуска и останова двигателя, нагреватель свечи накаливания и сетчатый нагреватель могут активироваться, когда одно из температуры охлаждающей жидкости двигателя, являющейся меньшей, чем пороговая температура охлаждающей жидкости двигателя, температуры головки блока цилиндров, являющейся меньшей, чем пороговая температура головки блока цилиндров, и температура моторного масла является меньшей, чем пороговая температура моторного масла. Во время автоматического запуска двигателя, где водитель не запрашивает запуск двигателя посредством специального устройства ввода, имеющего единственную функцию запуска и останова двигателя, нагреватель свечи накаливания и сетчатый нагреватель могут деактивироваться, когда температура охлаждающей жидкости двигателя является большей, чем пороговая температура охлаждающей жидкости двигателя, температура головки блока цилиндров является большей, чем пороговая температура головки блока цилиндров, и температура моторного масла является большей, чем пороговая температура моторного масла.
Далее, со ссылкой на фиг. 4, показан способ работы свечей накаливания и сетчатых нагревателей автоматически запускаемого и останавливаемого двигателя. Способ по фиг. 4 может предусматривать последовательность, показанную на фиг. 2 и 3 в системе, такой как система, показанная на фиг. 1. Способ по фиг. 4 может выполняться посредством команд контроллера, такого как контроллер 12 по фиг. 1. Кроме того, способ по фиг. 4 может быть действующим в ответ на запрос автоматического запроса двигателя после запроса автоматического останова двигателя, где запрос останова двигателя и запрос запуска двигателя производятся посредством контроллера, в отсутствие водительского или операторского входного сигнала из устройства ввода, которое имеет единственные функции запуска и/или останова двигателя (например, в отсутствие входного сигнала с ключа или кнопки запуска/останова двигателя). Способ по фиг. 4 может активизироваться после того, как двигатель автоматически остановлен.
На 402, способ 400 определяет условия эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, скорость транспортного средства, положение тормозной педали, положение педали акселератора, температуру двигателя, температуру головки блока цилиндров и температуру моторного масла. Способ 400 переходит на 404 после того, как определены условия эксплуатации двигателя.
На 404, способ 400 оценивает, прогрет или нет двигатель. Способ 400 может делает вывод, что двигатель прогрет после того, как двигатель является работающим в течение заданного времени, или на основании температуры двигателя (например, температуры охлаждающей жидкости двигателя). Если способ 400 делает вывод, что двигатель прогрет, способ 400 переходит на 406. Иначе, способ 400 переходит на 428.
На 428, способ 400 активирует свечи накаливания двигателя и/или сетчатый нагреватель, когда двигатель не достиг прогретого состояния. В некоторых примерах, ток, подаваемый на свечи накаливания и/или сетчатый нагреватель, может настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя. Например, свечи накаливания и/или сетчатый нагреватель могут питаться первым более высоким током, когда активируются впервые. Со временем, величина тока, подаваемого на свечу накаливания и/или сетчатый нагреватель, может быть уменьшаться по мере того, как двигатель прогревается. Способ 400 переходит к выходу после того, как свечи накаливания и/или сетчатый нагреватель активированы.
На 406, способ 400 оценивает, подвергается или нет двигатель в настоящий момент быстро следующему один за другим останову и запуску. В одном из примеров, способ 400 определяет, что быстро следующий один за другим останов/запуск возникает, когда время между запросом останова двигателя и запросом запуска двигателя является меньшим, чем пороговое время. В других примерах, способ 400 может учитывать промежутки времени между запросами останова двигателя, а также промежутки времени между запросами останова и запуска двигателя. Например, если время между двумя запросами запуска двигателя является меньшим, чем первое пороговое время, и время между запросом останова двигателя и запросом запуска двигателя является меньшим, чем второе пороговое время, способ 400 может делать вывод, что присутствует быстро следующий один за другим запуск/останов. Если способ 400 определяет, что присутствует быстро следующий один за другим останов/запуск, способ 400 переходит на выход. Таким образом, состояние свечей накаливания и сетчатого нагревателя может сохраняться. В других примерах, состояние свечей накаливания и/или сетчатого нагревателя может устанавливаться в требуемое состояние (например, включенное или отключенное), когда определяется следующий один за другим запуск/останов. Если способ 400 не определяет, что присутствует следующий один за другим останов/запуск, способ 400 переходит на 408.
На 408, способ 400 оценивает, являются или нет температуры двигателя меньшими, чем заданные пороговые температуры. В одном из примеров, способ 400 оценивает, является или нет температура охлаждающей жидкости двигателя меньшей, чем пороговая температура, является или нет температура головки блока цилиндров двигателя меньшей, чем пороговая температура, и является или нет температура моторного масла меньшей, чем пороговая температура. Если по меньшей мере одна из соответственных температур является меньшей, чем пороговые температуры, способ 400 переходит на 410. Иначе, способ 400 переходит на 420.
На 410, способ 400 оценивает, является или нет таймер работы свечи накаливания меньшим, чем пороговое время. В одном из примеров, таймер работы свечи накаливания основан на определенных опытным путем временах работы свечи накаливания, которые являются функциями температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры головки цилиндров двигателя и температуры моторного масла. Например, функции или таблицы могут индексироваться температурой охлаждающей жидкости двигателя, температурой головки цилиндров двигателя и температурой моторного масла. Каждая из функций выдает отдельные времена, и максимальное время, выданное из таблиц или функций, является пороговым временем. Таймер работы свечи накаливания запускается, когда активируются свечи накаливания. Если таймер свечи накаливания является меньшим, чем пороговое время, способ 400 переходит на 414. Иначе, способ 400 переходит на 412.
На 412, способ 400 деактивирует свечи накаливания посредством прекращения протекания тока в свечи накаливания. Таким образом, свечи накаливания могут отключаться, когда уменьшена польза эксплуатации свечей накаливания. Такая операция может улучшать экономию топлива, поскольку нагрузка генератора переменного тока, присоединенного к двигателю, может уменьшаться, когда свечи накаливания деактивированы. Способ 400 переходит на 420 после того, как свечи накаливания деактивированы.
На 414, способ 400 оценивает, включены или нет, или активированы ли свечи накаливания в настоящее время. Свечи накаливания могут определяться включенными, когда, когда подтвержден бит в памяти. Если свечи накаливания определены включенными или активированными, способ 400 переходит на 420. Иначе, способ 400 переходит на 416.
На 416, способ 400 активирует свечи накаливания. Свечи накаливания могут активироваться посредством подачи тока на свечи накаливания. Аккумуляторная батарея и/или генератор переменного тока могут подавать ток на свечи накаливания. Способ 400 переходит на 418 после того, как свечи накаливания активированы.
На 418, способ 400 сбрасывает таймер работы свечей накаливания. Таймер работы свечей накаливания может запускаться с нуля и возрастать со временем после сброса. Способ 400 переходит на 420 после того, как сброшен таймер свечей накаливания.
На 420, способ 400 оценивает, является или нет таймер работы сетчатого нагревателя меньшим, чем пороговое время. В одном из примеров, рабочий таймер сетчатого нагревателя основан на определенных опытным путем временах работы сетчатого нагревателя, которые являются функциями температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры головки цилиндров двигателя и температуры моторного масла. Например, функции или таблицы могут индексироваться температурой охлаждающей жидкости двигателя, температурой головки цилиндров двигателя и температурой моторного масла. Каждая из функций выдает отдельные времена, и максимальное время, выданное из таблиц или функций, является пороговым временем. Таймер работы сетчатого нагревателя запускается, когда активируется сетчатый нагреватель. Если таймер сетчатого нагревателя является меньшим, чем пороговое время, способ 400 переходит на 424. Иначе, способ 400 переходит на 422.
На 422, способ 400 деактивирует сетчатый нагреватель посредством прекращения протекания тока в сетчатый нагреватель. Таким образом, сетчатый нагреватель может отключаться, когда уменьшена польза эксплуатации сетчатого нагревателя. Такая операция может улучшать экономию топлива, поскольку нагрузка генератора переменного тока, присоединенного к двигателю, может уменьшаться, когда сетчатый нагреватель деактивирован. Способ 400 переходит на выход после того, как сетчатый нагреватель деактивирован.
На 424, способ 400 оценивает, включен или нет, или активирован ли сетчатый нагреватель в настоящее время. Сетчатый нагреватель может определяться включенным, когда подтвержден бит в памяти. Если сетчатый нагреватель определен включенным или активированным, способ 400 переходит на выход. Иначе, способ 400 переходит на 426.
На 426, способ 400 активирует сетчатый нагреватель. Сетчатый нагреватель может активироваться подачей тока на сетчатый нагреватель. Аккумуляторная батарея и/или генератор переменного тока могут подавать ток на сетчатый нагреватель. Способ 400 переходит на 428 после того, как сетчатый нагреватель активирован.
На 428, способ 400 сбрасывает таймер сетчатого нагревателя. Таймер сетчатого нагревателя может запускаться с нуля и возрастать со временем после сброса. Способ 400 переходит на выход после того, как таймер сетчатого нагревателя сброшен.
Таким образом, способ по фиг. 4 предусматривает работу двигателя, включающую: автоматический останов двигателя без специального запроса водителя на останов двигателя; и избирательную активацию первого нагревателя, который нагревает содержимое цилиндра двигателя во время автоматического запуска двигателя, автоматический запуск двигателя инициируется без специального запроса водителя на запуск двигателя. Способ включает в себя случаи, когда первый нагреватель является свечой накаливания. Способ включает в себя случаи, когда первый нагреватель является сетчатым нагревателем воздухозаборника. Таким образом, свечи накаливания и сетчатый нагреватель транспортного средства могут работать для двигателя, который автоматически останавливается и запускается для улучшения выбросов двигателя и стабильности сгорания в течение условий запуска.
В некоторых примерах, способ включает в себя случаи, когда первый нагреватель не активируется после прогрева двигателя во время условий, где двигатель последовательно автоматически останавливается и автоматически запускается в течение заданного периода времени. Способ также включает в себя случаи, когда заданное время меняется в зависимости от условий окружающей среды. Способ дополнительно включает в себя избирательную активацию второго нагревателя и нагревание содержимого цилиндра двигателя во время автоматического запуска двигателя. Способ также включает в себя случаи, когда первый нагреватель является свечой накаливания, и где второй нагреватель является сетчатым нагревателем воздухозаборника.
Способ по фиг. 4 также предусматривает работу двигателя, включающую: запуск двигателя посредством активации первого нагревателя, который нагревает содержимое цилиндра во время инициированного водителем запуска двигателя; автоматический останов двигателя без специального запроса водителя на останов двигателя; и избирательную активацию первого нагревателя и нагревание содержимого цилиндра двигателя в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, запрос автоматического запуска двигателя инициируется без специального запроса водителя на запуск двигателя, первый нагреватель активируется дополнительно в ответ на температуру двигателя. Способ дополнительно содержит избирательную активацию второго нагревателя и нагревание содержимого цилиндра двигателя в ответ на запрос автоматического запуска двигателя.
В некоторых примерах, способ также включает в себя случаи, когда первый нагреватель является свечой накаливания, и где второй нагреватель является свечой накаливания воздухозаборника. Способ также включает в себя случаи, когда температура двигателя является по меньшей мере одной из температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры моторного масла и температуры головки блока цилиндров двигателя. Способ дополнительно содержит активацию первого нагревателя и второго нагревателя на разные длительности. Способ также включает в себя случаи, когда первый нагреватель и второй нагреватель не активируются в ответ на запрос автоматического запуска двигателя, когда длительность между тем, когда двигатель автоматически остановлен, и когда принят запрос автоматического запуска двигателя, является меньшей, чем пороговое время. Способ включает в себя случаи, когда первый нагреватель не деактивируется во время автоматического останова двигателя.
Специалистам в данной области техники следует понимать, способ, описанный на фиг. 4, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерываниями, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов, способов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
На этом описание завершено. Однако, после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимуществ.