СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОСТАНОВКОЙ ДВИГАТЕЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
CONTROL OVER AUTOMOTIVE ENGINE AUTOMATIC OUTAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу управления автоматической остановкой двигателя автотранспортного средства и к способу автоматической остановки такого двигателя, управляемого при помощи этого способа управления.
Уровень техники
Так называемые «гибридные» двигатели содержат двигатель внутреннего сгорания и электрическую часть, которая содержит, по меньшей мере, один электрический стартер.
В двигателе внутреннего сгорания с наддувом воздух из окружающей среды поступает во впускной трубопровод и сжимается компрессором турбокомпрессора, после чего проходит во впускной распределитель, соединенный с камерой сгорания цилиндра двигателя через впускной клапан.
После сгорания отработавшие выхлопные газы направляются в выхлопной трубопровод через выпускной клапан и вращают турбину, установленную в этом выхлопном трубопроводе и приводящую во вращение указанный турбокомпрессор.
Из двигателя внутреннего сгорания выходят загрязняющие выхлопные газы, содержащие, в частности, монооксид углерода, несгоревшие углеводороды, частицы и молекулы оксидов азота.
Для ограничения этих загрязняющих выбросов в «гибридных» двигателях производят остановку двигателя внутреннего сгорания, когда режим двигателя становится ниже заданного порогового значения, и затем производят его повторный запуск при помощи электрического стартера.
Таким образом, двигатель внутреннего сгорания выключается автоматически без вмешательства водителя, например, когда транспортное средство останавливается перед красным сигналом светофора.
Благодаря этому ограничивают выбросы загрязняющих выхлопных газов.
Однако при такой остановке двигателя внутреннего сгорания прекращается также циркуляция масла в этом двигателе, и масло больше не охлаждает центральный картер турбокомпрессора. Если происходит автоматическая остановка двигателя, когда температура выхлопных газов, проходящих через турбину турбокомпрессора, является очень высокой, эти горячие газы могут привести к повышению температуры центрального картера турбокомпрессора, что отрицательно сказывается на его работе.
В частности, коксование масла, находящегося в этом центральном картере при высокой температуре, приводит к образованию твердого отложения, которое может заблокировать вращение оси турбокомпрессора. Превышение предела термостойкости материалов тоже может повредить работе этого турбокомпрессора.
Чтобы ограничить повышение температуры турбокомпрессора, связанное с автоматическими остановками двигателя внутреннего сгорания, как известно, используют дополнительный водяной насос, питаемый от электрической части двигателя, для охлаждения этого турбокомпрессора при выключении двигателя внутреннего сгорания. Однако установка такого насоса приводит к дополнительным затратам, а его применение влечет за собой повышенный расход энергии.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в ограничении повышения температуры турбокомпрессора, связанного с прекращением циркуляции масла во время автоматических остановок этого двигателя, при помощи недорогого способа, не требующего большого расхода энергии.
Поставленная задача решена в способе управления автоматической остановкой двигателя автотранспортного средства, согласно которому осуществляют следующие этапы:
а) определяют значение температуры выхлопных газов, циркулирующих в выхлопном трубопроводе указанного двигателя, на входе в турбину, установленную в этом выхлопном трубопроводе,
б) это значение температуры выхлопных газов на входе в турбину сравнивают с заданным пороговым значением,
в) если значение температуры выхлопных газов на входе в турбину превышает указанное заданное пороговое значение, запускают первую заданную временную задержку Tempo-in, во время которой повторяют этапы а) и б),
если на этапе в) во время первой временной задержки Tempo-in получают значение температуры, меньшее указанного заданного порогового значения, эту первую задержку прекращают и осуществляют этап г),
г) если значение температуры выхлопных газов на входе в турбину ниже указанного заданного порогового значения, запускают вторую заданную временную задержку Tempo-out, во время которой повторяют этапы а) и б),
если на этапе г) во время второй временной задержки Tempo-out определяют значение температуры, превышающее указанное заданное пороговое значение, течение второй временной задержки останавливают, повторно инициализируют измерение течения этой второй задержки и осуществляют этап в),
д) если первая временная задержка Tempo-in истекла и значение температуры выхлопных газов на входе в турбину превышает указанное заданное пороговое значение, автоматическую остановку двигателя запрещают,
е) если вторая временная задержка истекла и значение температуры выхлопных газов на входе в турбину ниже указанного заданного порогового значения, разрешают автоматическую остановку двигателя и повторно инициализируют измерение течения первой временной задержки.
Благодаря способу в соответствии с настоящим изобретением автоматическая остановка двигателя не происходит, если температура на входе турбокомпрессора превышает пороговое значение. Таким образом, циркуляция масла для охлаждения двигателя внутреннего сгорания не прекращается, и повышение внутренней температуры центрального картера оказывается ограниченным.
Согласно другим предпочтительным отличительным и не ограничивающим признакам способа в соответствии с настоящим изобретением:
- на этапе в), когда первая временная задержка Tempo-in является нулевой, напрямую осуществляют этап д), запрещая автоматическую остановку двигателя, и на этапе г), когда вторая временная задержка Tempo-out является нулевой, напрямую осуществляют этап е), разрешая автоматическую остановку двигателя;
- на этапе в) измеряют течение указанной первой временной задержки посредством инкрементации первого счетчика t1 между t1=0 и t1=Tempo-in, на этапе г) измеряют течение указанной второй временной задержки посредством инкрементации второго счетчика t2 между t2=0 и t2=Tempo-out;
- этапы а) и б) осуществляют непрерывно во время работы двигателя;
- на этапе а) измеряют указанную температуру при помощи датчика, установленного в выхлопном трубопроводе на входе в турбину турбокомпрессора;
- на этапе а) производят оценку указанной температуры на основании значений режима и нагрузки двигателя;
- на этапе а) определяют значение интеграла функции изменения температуры по времени;
- на этапе б) сравнивают указанное значение температуры выхлопных газов на входе в турбину, с заданным пороговым значением в зависимости от направления изменения указанного значения;
- на этапе б) определяют указанное заданное пороговое значение в зависимости, по меньшей мере, от одного рабочего параметра двигателя, такого как температура масла двигателя и температура воды двигателя.
Объектом настоящего изобретения является также способ автоматической остановки двигателя автотранспортного средства, согласно которому:
ж) определяют скорость этого транспортного средства,
з) это значение определенной скорости сравнивают с пороговым значением скорости,
и) определяют, разрешена или запрещена автоматическая остановка двигателя посредством применения описанного выше способа управления автоматической остановкой двигателя,
к) если указанное определенное значение скорости меньше указанного порогового значения скорости и автоматическая остановка двигателя разрешена, двигатель останавливают,
л) если указанное определенное значение скорости меньше указанного порогового значения скорости и автоматическая остановка двигателя запрещена, возобновляют последовательные этапы этого способа, начиная с этапа ж),
м) если указанное определенное значение скорости превышает указанное пороговое значение скорости, возобновляют последовательные этапы этого способа, начиная с этапа ж).
Краткое описание чертежей
Изобретение и его осуществление будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана схема различных элементов двигателя внутреннего сгорания, позволяющих применять способ в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 показана блок-схема различных этапов способа управления автоматической остановкой двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержащий камеру 23 сгорания, в которую поступает воздух из окружающей среды через впускную линию 100. При этом выход камеры 23 сгорания сообщается с выхлопной линией 200.
В дальнейшем тексте описания термины «вход» и «выход» следует рассматривать относительно направления потока газов во впускной 100 и выхлопной 200 линиях.
Впускная линия 100 содержит впускной трубопровод 4, по которому проходит воздух окружающей среды. На входе впускного трубопровода 4 при помощи воздушного расходомера 1 измеряют расход воздуха окружающей среды.
Двигатель внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор 14, содержащий компрессор 2 и приводную турбину 9. Приводная турбина 9 установлена в выхлопном трубопроводе 16 и вращает компрессор 2, установленный во впускном трубопроводе 4 для сжатия проходящего через него воздуха.
Приводная турбина 9 соединена с компрессором 2 посредством вала, установленного в центральном картере 7 турбокомпрессора 14.
Турбокомпрессор 14 охлаждается за счет циркуляции масла, не показанной на фиг.1.
В варианте турбокомпрессор 14 может также охлаждаться за счет циркуляции воды, обеспечиваемой работой дополнительного водяного насоса.
Впускной трубопровод 4 сообщается с впускным распределителем 6. Он содержит впускную заслонку 5, установленную на входе этого распределителя 6, положение которой относительно оси впускного трубопровода 4 определяет расход газа, циркулирующего во впускном трубопроводе 4 и входящего в распределитель 6.
Распределитель 6 соединен с впускным клапаном 21 цилиндра 20 двигателя. Газ, циркулирующий во впускном трубопроводе 4, заходит через впускной вентиль, содержащий этот впускной клапан 21, в камеру 23 сгорания цилиндра 20, при этом имеется также инжектор 8, который впрыскивает топливо в эту камеру 23 сгорания.
После сгорания отработавшие выхлопные газы выходят в выхлопной трубопровод через выпускной вентиль, содержащий выпускной клапан 22.
Выхлопные газы проходят через выхлопной трубопровод 16 и попадают в приводную турбину 9 турбокомпрессора 14. Затем они предпочтительно проходят через систему 11 обработки выхлопных газов, содержащую, например, катализатор окисления, установленный на входе фильтра-улавливателя частиц выхлопной линии 200.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, на входе в турбину 9 турбокомпрессора 14 установлен температурный датчик 12. Предпочтительно этот датчик непрерывно измеряет температуру выхлопных газов, проходящих по выхлопному трубопроводу 16 на выходе камеры 23 сгорания, называемую в дальнейшем температурой перед турбиной и обозначаемой Tavt.
Это измеренное значение температуры перед турбиной Tavt поступает в электронный блок 30 управления двигателем (ЭБУ). Этот электронный блок 30 управления получает также данные, замеряемые многими другими датчиками двигателя и касающиеся, например, расхода воздуха на входе впускного трубопровода, режима и нагрузки двигателя или скорости транспортного средства, приводимого в движение этим двигателем. В частности, он управляет положением впускной заслонки 5, количеством топлива, впрыскиваемого инжектором 8, и моментом этого впрыска.
Кроме того, электронный блок 30 управления двигателем оборудован средствами автоматической остановки двигателя, позволяющими останавливать двигатель внутреннего сгорания без вмешательства водителя, например, посредством прекращения впрыска топлива в камеру сгорания.
Электронный блок управления согласно изобретению запрограммирован с возможностью применения способа управления автоматической остановкой двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Для этого электронный блок 30 управления программируют с возможностью осуществления следующих этапов, когда двигатель внутреннего сгорания работает:
- этап а): определяют значение температуры выхлопных газов, циркулирующих в выхлопном трубопроводе указанного двигателя, на входе в турбину, установленную в этом выхлопном трубопроводе,
- этап б): это значение температуры выхлопных газов на входе в турбину сравнивают с заданным пороговым значением.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, для осуществления этапа а) электронный блок 30 управления получает значение температуры перед турбиной Tavt, измеряемое датчиком 12.
Заданное пороговое значение температуры перед турбиной обозначено Tavt_seuil и составляет, например, от 670 градусов Цельсия до 750 градусов Цельсия.
Его определяют, например, на этапе б) в зависимости, по меньшей мере, от одного рабочего параметра двигателя, например, в зависимости от температуры масла двигателя и/или от температуры воды двигателя.
Если эта температура перед турбиной Tavt превышает указанное пороговое значение, заданное на этапе б), электронный блок 30 управления осуществляет затем этап в), запуская первую заданную временную задержку Tempo-in, во время которой повторяют этапы а) и б).
Если па этапе в) во время первой временной задержки Tempo-in электронный блок 30 управления определяет, что температура перед турбиной Tavt ниже указанного заданного порогового значения, эту первую временную задержку Tempo-in прекращают и осуществляют этап г), который будет описан ниже.
Когда первая временная задержка Tempo-in истекла и значение температуры выхлопных газов на входе в турбину превышает указанное заданное пороговое значение, электронный блок управления осуществляет этап д), запрещая автоматическую остановку двигателя. В этом случае предпочтительно электронный блок управления возобновляет осуществление способа на этапе д).
Если температура перед турбиной, определенная на этапе д), ниже указанного порогового значения, заданного на этапе б), электронный блок управления осуществляет этап г), запуская вторую заданную временную задержку Tempo-out, во время которой повторяют этапы а) и б).
Если на этапе г) во время течения второй временной задержки Tempo-out электронный блок управления определяет, что температура перед турбиной превышает указанное заданное пороговое значение, вторую временную задержку Tempo-out останавливают, повторно инициализируют измерение течения этой второй временной задержки Tempo-out и осуществляют этап в).
Когда вторая временная задержка истекла и значение температуры выхлопных газов на входе в турбину ниже указанного заданного порогового значения, блок управления осуществляет этап е) способа, разрешая автоматическую остановку двигателя и повторно инициализируя измерение течения первой временной задержки Tempo-in. В этом случае электронный блок управления предпочтительно возобновляет выполнение способа на этапе а).
Первая задержка Tempo-in может быть нулевой. В этом случае электронный блок 30 управления осуществляет этап д) и возобновляет способ на этапе а).
Вторая задержка Tempo-out тоже может быть нулевой: в этом случае электронный блок 30 управления незамедлительно разрешает остановку двигателя и возобновляет способ на этапе а).
Вариант осуществления этого способа на практике показан на фиг.2. Электронный блок 30 управления измеряет течение каждой из этих задержек посредством инкрементации счетчика времени и указывает состояние запрещения автоматической остановки двигателя при помощи переменной, обозначенной на фиг.2 «Автоматическая остановка», которая может принимать два значения «разрешена» или «запрещена». Первый счетчик времени t1 инкрементируют между значениями t1=0 и t1=Tempo-in для измерения течения первой задержки Tempo-in и второй счетчик времени t2 инкрементируют между значениями t2=0 и t2=Tempo-out для измерения течения второй задержки Tempo-out.
Изначально, когда двигатель выключен, перед тем, как водитель вставит ключ зажигания, или при автоматической или ручной остановке двигателя автоматическая остановка двигателя разрешена по умолчанию, и первый и второй счетчики инициализированы на ноль. Это состояние двигателя обозначено на фиг.2 «Состояние 1» и показано в рамке 100.
При автоматическом запуске или повторном запуске двигателя он переходит в состояние, обозначенное «Состояние 2», показанное на фиг.2 в рамке 200, в котором двигатель работает, автоматическая остановка двигателя разрешена по умолчанию, и первый и второй счетчики инициализированы на ноль.
Как только двигатель начинает работать, электронный блок 30 управления предпочтительно непрерывно осуществляет вышеуказанные этапы а) и б) способа.
Согласно этому варианту осуществления, на этапе б) центральный блок непрерывно сравнивает измеряемую температуру перед турбиной Tavt с одним и тем же пороговым значением, обозначенным Tavt_seuil.
Согласно описанному варианту осуществления, если температура перед турбиной Tavt превышает пороговое значение Tavt_seuil, электронный блок 30 управления запускает осуществление этапа в) способа; двигатель переходит в состояние 22, показанное на фиг.2 в рамке 400, в котором двигатель работает, первый счетчик t1 регулярно инкрементируют, а второй счетчик t2 сохраняют на нуле.
Разрешенное или запрещенное состояние автоматической остановки двигателя при переходе двигателя в это состояние 22 не меняется. Иначе говоря, когда электронный блок управления переводит двигатель из состояния 2 в состояние 22, автоматическая остановка остается разрешенной в состоянии 22.
Если, когда двигатель находится в этом состоянии 22, температура перед турбиной Tavt становится ниже порогового значения Tavt_seuil, электронный блок управления осуществляет этап г) способа, переводя двигатель в состояние 21, показанное на фиг.2 в рамке 300, в котором двигатель работает, инкрементация первого счетчика tl приостановлена, и инкрементируют второй счетчик t2. Как и в предыдущем случае, состояние переменной «Автоматическая остановка» не меняется.
Если, когда двигатель находится в этом состоянии 2, температура перед турбиной Tavt становится ниже порогового значения Tavt_seuil, электронный блок 30 управления запускает выполнение этапа г) способа, переводя двигатель в состояние 21, показанное на фиг.2 в рамке 300. В этом случае первый счетчик t1, который был на нуле в состоянии 2 двигателя, так и остается на нуле, а второй счетчик t2 инкрементируют.
При переходе двигателя в это состояние 21 разрешенное или запрещенное состояние автоматической остановки двигателя не меняется. Иначе говоря, когда электронный блок 30 управления переводит двигатель из состояния 2 в состояние 21, автоматическая остановка остается разрешенной в состоянии 21.
Если, когда двигатель находится в состоянии 21, температура перед турбиной Tavt становится выше порогового значения Tavt_seuil, электронный блок 30 управления осуществляет этап в) способа, переводя двигатель в состояние 22, и второй счетчик повторно устанавливают на ноль, тогда как первый счетчик инкрементируют. Как и в предыдущем случае, состояние переменной «Автоматическая остановка» не меняется.
Когда первый счетчик t1 достигает своего максимального значения Tempo-in, двигатель при этом находится в состоянии 22, и температура перед турбиной Tavt превышает или равна пороговому значению Tavt_seuil. Электронный блок 30 управления переводит в этом случае двигатель в состояние 3, показанное на фиг.2 в рамке 500, в котором двигатель работает, первый счетчик t1 и второй счетчик t2 повторно устанавливают на ноль, и состояние переменной «Автоматическая остановка» двигателя показывает, что она запрещена, что соответствует реализации этапа д) способа.
Когда второй счетчик t2 достигает своего максимального значения Tempo-out, двигатель при этом находится в состоянии 21, и температура перед турбиной Tavt меньше или равна пороговому значению Tavt_seuil. Электронный блок 30 управления возвращает двигатель в состояние 2, показанное на фиг.2 в рамке 200, в котором двигатель работает, первый счетчик t1 и второй счетчик t2 повторно устанавливают на ноль, и состояние переменной «Автоматическая остановка» двигателя показывает, что она разрешена, что соответствует реализации этапа е) способа.
Когда двигатель находится в состоянии 3, электронный блок 30 управления осуществляет этапы а) и б) способа, и, в зависимости от сравнения измеренной температуры перед турбиной Tavt и порогового значения Tavt_seuil на этапе б), электронный блок 30 управления точно так же переводит двигатель в то или иное из описанных выше состояний 21 и 22, осуществляя этапы в) и г) способа. Поскольку состояние переменной «Автоматическая остановка» при переходе от состояния 3 к состоянию 21 или 22 не изменилось, то в состояниях 21 и 22 автоматическая остановка запрещена.
Как и в предыдущем случае, если второй счетчик t2 инкрементирован до своего максимального значения Tempo-out, электронный блок 30 управления переводит двигатель в состояние 2 (этап е)), тогда как, если первый счетчик t1 инкрементирован до своего максимального значения Tempo-in, электронный блок управления возвращает двигатель в состояние 3 (этап д)).
Предпочтительно электронный блок 30 управления непрерывно осуществляет этапы а) и б) измерения температуры перед турбиной Tavt и сравнения этой температуры с пороговым значением Tavt_seuil.
В варианте электронный блок 30 управления можно запрограммировать таким образом, чтобы осуществлять этапы а) и б) в заданные моменты в зависимости от работы двигателя или через равномерные интервалы.
В варианте электронный блок управления производит на этапе а) оценку указанной температуры перед турбиной Tavt на основании значений режима и нагрузки двигателя.
Согласно другому варианту, значение температуры перед турбиной Tavt определяемое электронным блоком управления, является значением интеграла функции изменения температуры по времени. Для этого электронный блок управления непрерывно получает значения температуры перед турбиной, измеряемые датчиком 12, и, когда эта измеряемая температура перед турбиной превышает предварительное пороговое значение, электронный блок управления определяет значение интеграла функции изменения температуры по времени, вычисляя, например, площадь, находящуюся между кривой, характеризующей температуру перед турбиной, и прямой, при которой температура перед турбиной Tavt равна указанному предварительному пороговому значению.
Способ управления автоматической остановкой двигателя автотранспортного средства находит свое предпочтительное применение для осуществления способа автоматической остановки этого двигателя, содержащего, согласно изобретению, следующие этапы:
ж) определяют скорость этого транспортного средства,
з) это значение определенной скорости сравнивают с пороговым значением скорости,
и) определяют, разрешена или запрещена автоматическая остановка двигателя посредством применения описанного выше способа управления автоматической остановкой двигателя,
к) если указанное определенное значение скорости меньше указанного порогового значения скорости и автоматическая остановка двигателя разрешена, двигатель останавливают,
л) если указанное определенное значение скорости меньше указанного порогового значения скорости и автоматическая остановка двигателя запрещена, возобновляют последовательные этапы этого способа, начиная с этапа ж),
м) если указанное определенное значение скорости превышает указанное пороговое значение скорости, возобновляют последовательные этапы этого способа, начиная с этапа ж).
На практике этап и) можно осуществлять либо после этапов ж) и з), либо непрерывно во время работы двигателя.
Если этап и) осуществляют непрерывно во время работы двигателя, то его осуществляют до этапов к), л) и м) способа автоматической остановки двигателя, и электронный блок 30 управления напрямую получает текущее значение переменной «Автоматическая остановка», чтобы определить, разрешена или запрещена автоматическая остановка.
Если этап и) не осуществляют непрерывно во время работы двигателя, электронный блок 30 управления осуществляет этапы а)-е) или е) способа управления автоматической остановкой, чтобы определить, разрешена или запрещена автоматическая остановка.
Если значение скорости транспортного средства, определенное на этапе ж), меньше указанного порогового значения скорости и если автоматическая остановка двигателя разрешена, электронный блок управления применяет средства автоматической остановки двигателя.
Благодаря способу в соответствии с настоящим изобретением, когда температура выхлопных газов, циркулирующих в выхлопном трубопроводе, на входе в турбину турбокомпрессора превышает заданное значение температуры, автоматическая остановка двигателя блокируется. Таким образом, циркуляция масла охлаждает турбокомпрессор, и повышение температуры центрального картера турбокомпрессора, вредное для его работы, ограничено.
В частности, уменьшается коксование масла, находящегося в этом центральном картере при высокой температуре, и не происходит превышения пределов термостойкости материалов.
Кроме того, когда температура перед турбиной ниже порогового значения температуры, разрешается автоматическая остановка двигателя, и, таким образом, снижаются загрязняющие выбросы двигателя.
Согласно другим вариантам осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, двигатель не содержит температурного датчика, установленного на входе в турбину турбокомпрессора. В этом случае температуру выхлопных газов оценивают посредством вычисления или при помощи таблиц, например, на основании режима и нагрузки двигателя.
Настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается описанными и показанными вариантами осуществления, и специалист может вносить в них любые версии.
В альтернативном варианте можно, в частности, предусмотреть, чтобы электронный блок 30 управления сравнивал температуру перед турбиной Tavt с пороговым значением, которое зависит от направления изменения этой температуры перед турбиной Tavt. Например, когда температура перед турбиной Tavt понижается, электронный блок 30 управления сравнивает температуру перед турбиной с первым пороговым значением Tavt_seuill, а когда температура перед турбиной Tavt повышается, электронный блок 30 управления сравнивает температуру перед турбиной со вторым пороговым значением Tavt_seuil2. Остальные этапы способа остаются без изменения.
Можно также предусмотреть определение порогового значения Tavt_seuil температуры перед турбиной, когда температура масла при циркуляции масла, охлаждающего турбокомпрессор, ниже определенного порогового значения.