СПОСОБ АДАПТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ К ОКТАНОВОМУ ЧИСЛУ ТОПЛИВА ПОСРЕДСТВОМ ИНКРЕМЕНТАЦИИ ОПОЗНАННОГО ОКТАНОВОГО ЧИСЛА ТОПЛИВА
ADAPTATION OF ENGINE TO FUEL OCTANE NUMBER BY CONVERSION OF FUEL IDENTIFIED OCTANE NUMBER

Настоящее изобретение относится к способу адаптации двигателя к октановому числу топлива. В частности, изобретение относится к двигателям с управляемым зажиганием, в которых опережением зажигания можно управлять электронными средствами. В частности, изобретение относится к способу адаптации посредством инкрементации опознанного октанового числа топлива.
В настоящее время используют различные виды топлива с разными характеристиками. Среди этих характеристик фигурирует октановое число. Среди различных существующих видов топлива октановое число может принимать приблизительные значения 98, 95, 91 и 87. Топливо с октановым числом 98 и 95 часто используют в Европе, топливо с октановым числом 91 можно встретить в США и топливо с октановым числом 87 используют, например, в Иране.
Чтобы оптимизировать компромисс между производительностью, расходом и надежностью, желательно, чтобы регулировка двигателя и, в частности, регулировка опережения зажигания соответствовала каждому октановому числу.
Когда регулировка опережения зажигания соответствует одному октановому числу, а используемое топливо имеет другое октановое число, в частности, при смене географической зоны, двигатель может работать неудовлетворительно. Например, в нем может появиться звонкий стук, в частности, в случае, когда двигатель оптимизирован для топлива с октановым числом, превышающим октановое число используемого топлива, или мощность двигателя может не быть оптимальной в случае топлива с октановым числом, меньшим октанового числа, по которому отрегулирован двигатель.
Звонкий стук может быть связан с явлением ненормального сгорания при детонации, создающей, в частности, большую передачу тепла, которая может повредить камеру сгорания. Звонкий стук может появляться более или менее случайно при некоторых условиях работы, в частности, когда октановое число не соответствует регулировке двигателя.
Среди способов устранения явления звонкого стука можно указать антидетонационную коррекцию, которая будет описана ниже. Ее в основном применяют при небольших отклонениях. Эта коррекция, которая носит скорее поверхностный характер, не позволяет удовлетворительно устранять явления звонкого стука при слишком большом расхождении октанового числа.
Эта известная антидетонационная коррекция включает два типа действий:
- быстрая коррекция, называемая также быстрым циклом (BR), которая значительно уменьшает опережение зажигания, и
- медленная коррекция, называемая также медленным циклом (BL), которая в меньшей степени уменьшает опережение зажигания.
Так, например, при обнаружении звонкого стука в течение времени t быстрый цикл (BR) и медленный цикл (BL) активируют, чтобы получить значение Х° коррекции опережения зажигания с целью устранения звонкого стука.
В период времени t+1, если звонкий стук не обнаружен, значение медленного цикла (BL) уменьшают на заданную величину. Это значение уменьшают опять в каждый период времени t+1, за который звонкий стук не обнаруживают.
В случае, когда явление звонкого стука обнаружено снова, быстрый цикл (BR) и медленный цикл (BL) опять активируют, чтобы опять скорректировать опережение зажигания.
Известно также устройство, позволяющее управлять двумя регулировками, основанными на двух разных октановых числах. Если звонкий стук обнаруживают в течение некоторого периода времени при регулировке, основанной на октановом числе 98, регулировку изменяют, чтобы перейти на регулировку для октанового числа 91. Во время остановки двигателя, регулировку «переводят на ноль», то есть регулировка возвращается к регулировке по умолчанию (основанной на октановом числе 98).
Однако эти устройства коррекции не являются идеальными. Указанным устройствам либо не хватает эффективности и точности по обнаруженному октановому числу, либо они остаются постоянно на границе обнаружения звонкого стука, что может продолжать вредить камере сгорания.
Если используют октановое число ниже октанового числа, используемого для регулировки двигателя, риска его повреждения нет, но рабочий режим двигателя при этом не является оптимальным.
В настоящее время не существует устройства, позволяющего достаточно точно корректировать регулировку двигателя по октановому числу топлива, чтобы оптимизировать производительность двигателя.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение наилучшей адаптации двигателя к октановому числу топлива.
Первым объектом изобретения является способ адаптации двигателя к октановому числу топлива посредством инкрементации опознанного октанового числа, при этом указанный способ исходит из контрольной регулировки опережения зажигания в поле работы двигателя для определенного октанового числа, при этом указанная контрольная регулировка соответствует работе без звонкого стука (но на границе звонкого стука) двигателя для определенных режимов (N) и крутящего момента, при этом поле работы двигателя делят на несколько зон, каждая из которых содержит антидетонационное поправочное значение опережения зажигания контрольной регулировки, при этом способ содержит, по меньшей мере, следующие этапы:
- при активации способа счетчик (TDC_CTR) числа верхних мертвых точек инициализируют на 0;
- производят детектирование присутствия звонкого стука за период времени t;
- в случае обнаружения присутствия звонкого стука за период времени t активируют цикл коррекции опережения зажигания;
- в случае отсутствия обнаружения звонкого стука за период времени t+1 производят декрементацию части цикла коррекции опережения зажигания;
- если коррекция опережения в текущей зоне меньше порога, характерного для этой зоны, производят инкрементацию счетчика числа верхних мертвых точек;
- в каждый период времени (X мс) производят инкрементацию другого счетчика (CTR) числа зон на число зон, в которых цикл коррекции опережения меньше другого порога, характерного для каждой зоны;
при этом превышение определенного порога счетчиком числа верхних мертвых точек или достижение или превышение другого определенного порога счетчиком числа зон влечет за собой переход к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
Инкрементацию счетчика числа верхних мертвых точек производят в каждой верхней мертвой точке (1/2 оборота двигателя при четырехцилиндровом двигателе).
Под «полем работы двигателя» следует понимать интервал значений между осью абсцисс, характеризующей скорость вращения двигателя (режим), как правило, в оборотах в минуту (об/мин), осью ординат, характеризующей нагрузку двигателя, как правило, в Ньютон-метрах (Н·м), и кривой, характеризующей максимальную производительность двигателя.
Под «контрольной регулировкой» следует понимать заданные значения управления двигателем, в том числе заданное значение опережения зажигания в поле работы двигателя, при этом регулировку задают для определенных режима и крутящего момента.
Каждая контрольная регулировка может быть конкретной для данного поля работы двигателя и отличаться в зависимости от октанового числа топлива. При этом понятно что переход к контрольной регулировке соответствует также переходу к другому полю работы двигателя.
Согласно частному варианту выполнения, цикл коррекции содержит быстрый цикл (BR) и медленный цикл (BL), при этом инкрементация каждого счетчика основана на значениях медленного цикла (BL) в различных зонах поля работы двигателя.
Предпочтительно цикл коррекции опережения возвращают на ноль при переходе к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
В предпочтительном варианте выполнения счетчик числа верхних мертвых точек повторно инициализируют при переходе к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
В частности, способ содержит, по меньшей мере, три контрольные регулировки.
Предпочтительно контрольные регулировки основаны на регулируемых октановых числах, например на следующих октановых числах: 98, 95, 91 и 87.
Согласно частному варианту выполнения, можно добавить, по меньшей мере одну регулировку по этанолу с числом Е85 и/или Е100.
Согласно частному варианту выполнения, каждая контрольная регулировка содержит, по меньшей мере, четыре зоны и предпочтительно, по меньшей мере, шестнадцать зон.
Предпочтительно поле работы двигателя каждой контрольной регулировки содержит, по меньшей мере, 18 зон.
Среди них первая зона, в дальнейшем называемая зоной 0, которая не требует поправочного значения опережения зажигания, в которой риски возникновения звонкого стука считаются достаточно низкими.
Крайняя зона, в дальнейшем называемая зоной 17, в которой сложно обнаружить звонкий стук двигателя, и для нее применяют детонационное поправочное значение предыдущей зоны.
Следующие зоны называют зоной 1 - зоной 16, и каждая из них содержит первоначальное детонационное поправочное значение, а также два порога, связанных с переходом к более высокому октановому числу.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - область замеряемых значений работы двигателя транспортного средства;
фиг.2 - диаграмма способа адаптации в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 - диаграмма установки счетчика числа верхних мертвых точек, осуществляемой для каждой верхней мертвой точки, конечное значение которой используют в диаграмме на фиг.2 для условия TDC_CTR>S4.
На фиг.1 показано поле работы двигателя транспортного средства, где ось абсцисс характеризует режим N в об/мин двигателя, а ось ординат характеризует нагрузку двигателя, называемую также крутящим моментом, в Н-м. Кривая характеризует производительность двигателя.
На этой фигуре показана сетка, состоящая из восемнадцати зон, пронумерованных от 0 до 17.
Зона 0, определенная ниже конкретного крутящего момента, не требует отдельной регулировки опережения зажигания, поскольку явление звонкого стука является редким и не может повредить камере сгорания.
В зоне 17, определенной выше заданной скорости, становится сложно обнаружить явление звонкого стука. В этом случае применяют поправочное значение предыдущей пройденной зоны.
Каждая из зон 1-16 содержит антидетонационное значение коррекции медленного цикла (BL) опережения зажигания.
Например, зона 1 может иметь поправочное значение (BL_1) в 2°, зона 2 - поправочное значение (BL_2) в 5°, зона 3 - поправочное значение (BL_3) в 4°, зона 4 - поправочное значение (BL_4) в 1° и так далее.
Во время работы двигателя переход в зону 1 потребует опережения зажигания в 29°, что соответствует контрольной регулировке в 31° минус поправочное значение 2°, соответствующее поправочному значению зоны 1. Если двигатель переходит в зону 2, опережение зажигания будет 35°, что соответствует 40° контрольной регулировке минус 5°, что соответствует поправочному значению зоны 2. Эти различные поправочные значения должны корректировать опережение зажигания, чтобы обеспечить работу без звонкого стука.
Однако явление звонкого стука не всегда устраняется, в частности, если выбирают топливо с меньшим октановым числом.
При каждом появлении звонкого стука, причем независимо от рассматриваемой зоны, активируют цикл коррекции опережения, обычно содержащий быстрый цикл (BR) и медленный цикл (BL). Таким образом, при каждом явлении звонкого стука медленный цикл (BL) инкрементируют на заранее определенное значение. Например, допустим, что быстрый цикл (BR) дает коррекцию в 4°, а медленный цикл (BL) - коррекцию в 2° при каждом появлении звонкого стука. Если явление звонкого стука не обнаружено, медленный цикл (BL) уменьшается в течение времени на заранее определенное значение. Например, в каждый период времени t+1 значение уменьшится на четверть от своего первоначального значения, то есть на 0,5°.
При этом получают следующую работу: при переходе в зону 1 применяют общее значение, определенное выше, то есть 31°-2°. Если обнаруживают звонкий стук, вычитают значения быстрого цикла (BR) 4°, а также значение медленного цикла (BL) 2°. При этом получают регулировку опережения зажигания 31°-4°-2°, то есть 25°. В период t+1, если явление звонкого стука пропадает, декрементируют значение медленного цикла, в данном примере на 0,5°. При этом в период t+1 получают поправочное значение 29,5° и в период t+2 - поправочное значение 30° и так далее. Когда звонкий стук обнаруживают снова, опять активируют цикл коррекции. В этом случае можно взять за основу период t+3, в который обнаружили звонкий стук, и, поскольку предыдущее поправочное значение было 30°, из него вычитают значение BR+BL, то есть 4°+2°. При этом получают регулировку опережения зажигания в 24°.
Изобретение основано на двух вариантах перехода к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу, показанных в виде диаграммы на фиг.2.
В первом варианте выполнения изобретения в каждой верхней мертвой точке (1/2 оборота двигателя при четырехцилиндровом двигателе), как только медленный цикл (BL) текущей рабочей зоны становится меньше характерного для этой зоны порога, инкрементируют счетчик (TDC_CTR). Этот счетчик имеет пороговое значение (S4), которое при превышении влечет за собой переход к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
Во втором варианте выполнения каждые Х мс (например, Х=100) подсчитывают число зон, в которых коррекция медленного цикла ниже характерного для этой зоны порога. Для этого используют счетчик (CTR), инициализируемый на 0 каждые Х мс перед подсчетом зон. Этот счетчик имеет пороговое значение (S3), при достижении или превышении которого сразу происходит переход к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
В данном примере в качестве порогового значения S4 для счетчика числа верхних мертвых точек при первом варианте перехода принято значение 1000.
Согласно этому первому варианту перехода, счетчик TDC_CTR активируют на О при активации способа. Пока текущая рабочая зона отличается от зоны 1-16 или коррекция опережения медленного цикла (BL) в текущей зоне больше порога, характерного для этой зоны, счетчик не инкрементируют. В каждой верхней мертвой точке (1/2 оборота для четырех цилиндрового четырехтактного двигателя) проверяют значение медленного цикла (BL) зоны относительно порога этой зоны, как показано на диаграмме на фиг.3, где «х» обозначает число зон.
Например, в верхней мертвой точке n в зоне 1, если медленный цикл (BL) зоны 1 (BL_1) меньше порога S1_1, определенного в этой зоне, счетчик TDC_CTR инкрементируют на 1. В верхней мертвой точке n+1, которая находится в этой же зоне, если после верхней мертвой точки n не обнаружено никакого явления звонкого стука, медленный цикл все еще остается ниже порога S1_1. В этом случае счетчик TDC_CTR опять инкрементируют.
Если переходят в верхнюю мертвую точку n+2 в другой зоне, например в зоне 2, в которой медленный цикл (BL) меньше порога S2_1 этой зоны, инкрементируют счетчик TDC_CTR. Если в этой зоне обнаружен звонкий стук между верхними мертвыми точками n+2 и n+3, инкрементируют значение медленного цикла. Например, если она превышает порог S2_1 в верхней мертвой точке n+3, счетчик TDC_CTR не инкрементируют. Этот способ осуществляют, пока двигатель работает. Когда счетчик числа верхних мертвых точек TDC_CTR превышает порог S4, способ переходит к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
Во время перехода к более высокому октановому числу счетчик числа верхних мертвых точек опять инициализируют (TDC_CTR=0).
Способ содержит также условие по уровню коррекции опережения медленного цикла (BL) для совокупности зон. Каждой зоне соответствует порог коррекции медленного цикла, который, когда он достигается на числе зон, определенном порогом S3, вызывает переход к контрольной регулировке, соответствующей более высокому октановому числу.
В данном примере возьмем значение 6 в качестве порогового значения S3 числа зон для второго варианта перехода.
Например (см. фиг.2), каждые Х мс (например, Х=100) подсчитывают число зон, для которых порог коррекции медленного цикла не достигнут. В момент t инициализируют счетчик CTR (CTR=0). Если коррекция медленного цикла (BL_1) зоны 1 меньше порога S1_2, инкрементируют счетчик CTR. Если коррекция медленного цикла (BL_3) зоны 3 больше порога S3_2, счетчик CTR не инкрементируют. В нашем примере, если счетчик CTR достигает или превышает 6, переходят к более высокой контрольной регулировке, например, осуществляют переход от регулировки по октановому числу SP95 к регулировке по октановому числу SP98.
После перехода к более высокой контрольной регулировке либо по многозонному порогу (S3), либо по условию числа верхних мертвых точек (S4) проверяют, чтобы работа при этой регулировке была оптимальной в течение определенного времени. Если регулировка правильная, продолжают применять новую регулировку, в противном случае переходят к более низкой регулировке. В случае перехода к более низкой регулировке, регулировку больше не повышают до обнаружения дозаправки топлива.
Другими словами, отсутствие звонкого стука при данном числе оборотов двигателя или незначительный уровень коррекции медленного цикла (BL) звонкого стука в нескольких зонах работы двигателя приводит к переходу к более высокой регулировке. Если считают, что работа нормальная, в частности, с учетом звонкого стука, обнаруженного при этой регулировке, текущую регулировку стабилизируют. В противном случае возвращаются к предыдущей регулировке.