СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE OPERATING METHOD (EMBODIMENTS) AND ENGINE SYSTEM

Предпосылки создания и краткое описание изобретения
Дизельные двигатели обладают определенными преимуществами перед двигателями с искровым зажиганием. Например, дизельные двигатели дают меньшие потери на прокачивание и показывают более высокие характеристики по сравнению с двигателями с искровым зажиганием. Однако, с дизельные двигатели чаще всего работают при высоком давлении всасывания в коллекторе, для повышения эффективности двигателя. Следовательно, для дизельного двигателя существует ряд возможностей создать разрежение для работы систем автомобиля, которые используют или приводятся в действие за счет разрежения. Одним из способов создания разрежения для автомобилей с дизельным двигателем является механическое соединение вакуумного насоса с дизельным двигателем. Во время работы двигателя вакуумный насос создает разрежение в вакуумном бачке. Тем не менее, при пониженной частоте вращения коленчатого вала двигателя, например на холостом ходу, вакуумный насос не способен создать достаточное разрежение для работы некоторых систем, работающих за счет разрежения. Поэтому, системы, работающие за счет разрежения, часто не способны выполнять требуемые функции. Например, при работе дизельного двигателя на холостом ходу и нажатием водителем несколько раз на педаль тормоза водитель ощущает жесткость педали тормоза (например, повышенную сопротивляемость педали на нажатие). Жесткость педали тормоза может быть следствием меньшей степени разрежения, необходимой для нормального срабатывания тормозов автомобиля.
Исходя из перечисленных выше проблем, автор изобретения разработал способ работы двигателя, содержащий: повышение частоты вращения вакуумного насоса за счет повышения частоты вращения холостого хода двигателя, когда двигатель начинает работать на холостом ходу в ответ на запрос на увеличение степени накопленного разрежения.
Путем увеличения частоты вращения холостого хода двигателя в ответ на запрос на увеличение степени накопленного разрежения представляется возможным добиться увеличения степени разрежения, создаваемой механическим вакуумным насосом, соединенным с дизельным двигателем при его работе на холостом ходу. Например, двигатель может работать на номинальной частоте вращения холостого хода двигателя если водитель не привел в действие педаль акселератора. Номинальная частота вращения холостого хода двигателя представляет собой обороты, на которых экономится топливо и частота вращения, которая меньше частоты вращения осуществления преобразователем крутящего момента передачи пороговой величины крутящего момента. Вместе с тем, вакуумный насос, соединенный с двигателем, может создать разрежение меньше необходимого, при номинальной частоте вращения холостого хода двигателя. При увеличении частоты вращения холостого хода двигателя до частоты вращения большей, чем номинальные холостые обороты, вакуумный насос создаст большую степень разрежения, улучшив тем самым работу систем автомобиля, работающих за счет разрежения.
В данном раскрытии представлено несколько преимуществ. В частности, используемый подход сможет улучшить работу систем автомобиля, работающих за счет создания разрежения. Кроме того, используемый подход не приводит к увеличению расхода моторного топлива в большинстве случаев, поскольку он применяется только для отдельных режимов работы двигателя, которые возникают не часто. Более того, данный подход способен компенсировать разрежение с учетом условий окружающей среды, которые способны уменьшить или увеличить степень разрежения.
Преимущества, изложенные выше, а также другие преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания, взятого отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание изобретения дает лишь упрощенный набор концепций, которые далее раскрываются более подробно. Краткое описание не предназначено для выявления основных или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого определяется исключительно формулой изобретения, следующей за подробным описанием. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами осуществления, устраняющими какие-либо недостатки, отмеченные выше или в какой-либо части настоящего описания изобретения.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение двигателя и вакуумной системы.
На Фиг. 2 представлено схематическое изображение примерной движительной системы.
На Фиг. 3 представлена блок схема примерного усовершенствованного способа создания вакуума для автомобиля с дизельным двигателем.
На Фиг. 4 представлен примерный график очередности создания вакуума в соответствии со способом на Фиг. 3.
Раскрытие изобретения
Настоящее раскрытие относится к созданию вакуума в системах транспортного средства с дизельным двигателем. Комплектация дизельного двигателя может быть такой, как на ФИГ. 1. Двигатель на Фиг. 1 может быть встроен в движительную систему транспортного средства, как показано на Фиг. 2. Система на Фиг. 1 и 2 может включать в себя исполняемые инструкции для обеспечения способа на Фиг. 3. Дизельный двигатель создает дополнительный вакуум за счет увеличения частоты вращения, как показано на графике очередности на Фиг. 4.
Согласно Фиг. 1, управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, осуществляется посредством электронного контроллера двигателя 12. Двигатель 10 включает камеру сгорания 30 и стенки 32 цилиндров с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана с возможностью сообщения с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в действие посредством впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может определяться датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может определяться датчиком 57 выпускного кулачка.
Топливная форсунка 66 размещена таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в цилиндр 30, для специалистов в данной области техники это известно как прямой впрыск. Топливная форсунка 66 осуществляет подачу топлива пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ) от контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 по топливной системе (не показана), содержащей: топливный бак 95, топливный насос 91, регулятор расхода 93 топливного насоса и топливную рампу (не показана). Давление топлива, подаваемого топливной системой, регулируется изменением положения клапана регулирования расхода топливного насоса. Кроме того, топливный дозирующий клапан размещается внутри или рядом с топливной рампой, образуя цепь управления подачей топлива с обратной связью. Дозирующий клапан насоса также способен регулировать подачу топлива топливным насосом, снижая тем самым подачу топлива в топливный насос высокого давления.
Впускной коллектор 44 сообщается с дополнительной дроссельной заслонкой 62 с электроприводом, которая регулирует положение дроссельной шайбы 64, управляя воздушным потоком из впускной камеры 46 наддува. Компрессор 162 всасывает воздух из воздухозаборника 42 и подает в камеру 46 наддува. Отработавшие газы раскручивают турбину 164, которая соединена с компрессором 162 через посредство вала 161. В некоторых вариантах осуществления, предусматривается охладитель наддувочного воздуха. Частота вращения вала компрессора регулируется механизмом изменения положения поворотной лопатки 72 или перепускным клапаном 158 компрессора. В альтернативном варианте осуществления, используется перепускной клапан 74 в дополнение к механизму изменения положения поворотной лопатки 72. Механизм изменения положения поворотной лопатки 72 меняет геометрию турбинных лопаток. Отработавшие газы проходят через турбину 164, затрачивая незначительное усилие на раскрутку турбины 164, если лопатки находятся в открытом положении. Отработавшие газы проходят через турбину 164, затрачивая значительное усилие на ее раскрутку, если лопатки находятся закрытом положении. В альтернативном варианте осуществления, перепускной клапан 74 направляет поток отработавших газов мимо турбины 164, уменьшая усилие их действия на турбину. Перепускной клапан 158 компрессора перенаправляет сжатый воздух с выхода компрессора 162 на вход компрессора 162. Таким способом понижается эффективность работы компрессора 162, снижается расход компрессора 162 и уменьшается вероятность помпажа компрессора.
Воспламенение топлива в камере 30 сгорания происходит в момент впрыска топлива, когда поршень 36 находится в верхней мертвой точке такта сжатия. В некоторых вариантах осуществления, универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) соединен с выпускным коллектором 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопа. В других вариантах осуществления, датчик УДКОГ располагается ниже по потоку от одного или нескольких устройств предварительной очистки отработавших газов. Далее, в некоторых вариантах осуществления, датчик УДКОГ заменяется датчиком окислов азота, содержащим элементы определения как окислов азота, так и кислорода.
При запуске двигателя в условиях низких температур свеча 68 накаливания преобразует электрическую энергию в тепловую, повышая температуру в камере 30 сгорания. С ростом температуры в камере 30 сгорания компрессионное воспламенение топливно-воздушной смеси происходит легче.
Двигатель 10 включает в себя механический вакуумный насос 81, создающий разрежение. Механический вакуумный насос 81 создает разрежение в вакуумном бачке 83 при вращении двигателем 10 вакуумного насоса 81. Механический вакуумный насос 81 соединяется с двигателем 10 плоским или зубчатым приводным ремнем. Обратный клапан 85 пропускает поток воздуха от вакуумного бачка 83 в вакуумный насос 81. Вакуумный бачок 83 создает разрежение в вакуумном усилителе тормозов 87. Вакуумный усилитель 87 тормозов помогает ступне 156 водителя давить на педаль 155 тормоза, увеличивая давление тормозной жидкости в тормозной системе автомобиля (не показана), гидравлически связанной с главным тормозным цилиндром 88.
В одном варианте осуществления, устройство снижения токсичности выхлопа 70 включает в себя окислительный нейтрализатор и сажевый фильтр. В другом примере, может использоваться множество устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое с множеством блоков-носителей. В другом варианте осуществления, устройство для снижения токсичности отработавших газов включает в себя накопитель окислов азота или систему выборочной каталитической редукции (СКВР), и/или дизельный сажевый фильтр (ДСФ).
На Фиг. 1 показан контроллер 12, представляющий собой универсальный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода-вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (например, долговременную память) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую оперативную память (ЭНП) 110 и стандартную шину данных. Контроллер 12 принимает различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, которые были рассмотрены ранее, включая: температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для определения положения педали акселератора, в зависимости от усилия воздействия стопы 132 водителя; сигнал датчика 154 положения, соединенного с педалью 155 тормоза; сигнал датчика 89 вакуумного усилителя тормозов; сигнал датчика давления 121 в коллекторе (ДВК), соединенного с впускным коллектором 44; сигнал датчика 122 давления наддува; сигнал датчика 126 содержания кислорода в отработавших газах; сигнал положения коленчатого вала двигателя от датчика 118 Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; сигнал датчика 120 расхода воздуха, поступающего в двигатель (например, термоанемометра); сигнал датчика 58 положения дроссельной заслонки; и сигнал датчика 125 барометрического давления. В соответствии с предпочтительным аспектом данного раскрытия датчик 118 положения двигателя создает заранее заданное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, из которых может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД).
Во время работы, в каждом цилиндре двигателя 10 имеет место четырехтактный цикл: такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Обычно во время такта впуска выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, а поршень 36 перемещается вниз цилиндра, тем самым увеличивая объем камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится внизу цилиндра в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается вверх к головке цилиндра, сжимая воздух в камере 30 сгорания. Точку нахождения поршня 36 в конце своего такта на минимальном расстоянии от головки цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет свой наименьший объем), специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, обычно называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем называемом впрыском, топливо подается в камеру сгорания. В некоторых вариантах осуществления, топливо впрыскивается в цилиндр несколько раз в течении одного цикла сжатия.
В процессе, в дальнейшем называемом компрессионным воспламенением, впрыснутое топливо воспламеняется и сгорает. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время выпускного такта выпускной клапан 54 открывается, выпуская сгоревшую воздушно-топливную смесь в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описание приведено только в качестве примера, и что моменты времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут варьироваться для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или различных других примеров. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, используется двухтактный цикл вместо четырехтактного и двигатель будет представлять собой двигатель с искровым зажиганием, а не двигатель с компрессионным воспламенением.
Что касается Фиг. 2, на Фиг. 2 показана блок-схема транспортного средства 225, включающего в себя движительную систему 200. Движительная система на Фиг. 2 включает в себя двигатель 10, показанный на Фиг. 1. Движительная система 200 приводится в действие двигателем 10. Коленчатый вал 40 двигателя соединен с преобразователем крутящего момента 206. В частности, коленчатый вал 40 двигателя механически соединен с насосным колесом 285 преобразователя крутящего момента. Преобразователь крутящего момента 206 также включает в себя турбину 286 подающую крутящий момента на приводной вал 270 коробки передач. Входной приводной вал 270 коробки передач механически соединяет преобразователь крутящего момента 206 с автоматической коробкой передач 208. Преобразователь крутящего момента 206 также включает в себя блокировочную муфту 212 преобразователя крутящего момента (МГТ). Крутящий момент напрямую передается от рабочего колеса 285 на турбину 286 при заблокированной МГТ. Электрическое управление работой МГТ осуществляется контроллером 12. В других вариантах осуществления возможна гидравлическая блокировка МГТ. Например, преобразователь крутящего момента может представлять собой составную часть трансмиссии.
Если блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью выведена из зацепления, то преобразователь крутящего момента 206 передает крутящий момент двигателя на автоматическую коробку передач 208 через жидкостную связь между турбиной 286 преобразователя крутящего момента и насосным колесом 285 преобразователя крутящего момента, увеличивая крутящий момент. Напротив, когда блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью введена в зацепление, то выходной крутящий момент двигателя напрямую передается через муфту преобразователя крутящего момента на входной приводной вал 270 коробки передач 208. В других вариантах осуществления, блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента вводится в зацепление частично, регулируя крутящий момент, передаваемый в коробку передач. Контроллер 12 регулирует крутящий момент, передаваемый блокировочной муфтой 212 преобразователя крутящего момента, в ответ на различные режимы работы двигателя или на основе изменения режима работы двигателя водителем.
Автоматическая коробка передач 208 включает в себя шестереночные передачи (например, 1-6 передачи) 211 и передачу 210 переднего хода. Шестереночные передачи 211 (например, 1-10) и передача 210 переднего хода избирательно входят в зацепление, приводя автомобиль в движение. Крутящий момент автоматической коробки передач 208, в свою очередь, передается на колеса 216, приводя автомобиль в движение выходным валом 260. В частности, автоматическая коробка передач 208 передает крутящий момент на приводной вал 270 в ответ на режим начала движения автомобиля, перед передачей крутящего момента на колеса 216.
Кроме того, сила трения воздействует на колеса 216 при введении в зацепление колодок колесных тормозов 218. В одном варианте осуществления, колодки колесных тормозов 218 вводятся в зацепление в ответ на нажатие водителем педали тормоза, как показано на Фиг. 1. В других вариантах осуществления контроллер 12 или контроллер, связанный с контроллером 12, вводит в зацепление колодки колесных тормозов. Таким же способом сила трения, воздействующая на колеса 216, уменьшается при выведении из зацепления колодок колесных тормозов 218 в ответ на отпускание водителем педали тормоза. Кроме того, тормоза автомобиля создают силу трения, воздействующую на колеса 216, командой контроллера 12, как частью процедуры автоматического останова двигателя.
Контроллер 12 принимает входные сигналы от двигателя 10, что более подробно показано на Фиг. 1, и, соответственно, управляет выходным крутящим моментом двигателя и/или работой преобразователя крутящего момента, коробки передач, интегрированного стартера-генератора (ИСГ), муфт и/или тормозов. Например, выходным крутящим моментом двигателя можно управлять путем регулировки комбинации момента зажигания, ширины импульса впрыска топлива, момента импульса впрыска топлива и/или подачи воздуха, регулируя открытие дросселя, и/или изменения фаз газораспределения, высоты подъема клапанов и наддува для двигателей с турбонаддувом или компрессором нагнетателя. У дизельных двигателей контроллер 12 управляет выходным крутящим моментом двигателя регулировкой: импульса впрыска топлива, момента впрыска топлива и подачей воздуха или их комбинацией. Во всех случаях управление двигателем осуществляется от цилиндра к цилиндру с регулировкой выходного крутящего момента двигателя. Контроллер 12 также управляет выходным крутящим моментом и выработкой электроэнергии от интегрированного стартера-генератора (ИСГ) путем регулировки тока, идущего к обмоткам и от обмоток ИСГ, в соответствии с известным уровнем техники.
В случае удовлетворения условиям «холостой режим - останов», контроллер 12 инициирует останов двигателя, отключая подачу топлива и/или зажигание. Однако в некоторых вариантах осуществления, вращение коленчатого вала двигателя может продолжаться. Кроме того, для сохранения крутящего момента в коробке передач, контроллер 12 способен тормозить вращающиеся элементы трансмиссии 208 относительно рабочего колеса, жестко связанного с корпусом 259 коробки передач. В условиях повторного пуска двигателя и/или запуском водителем двигателя автомобиля, контроллер 12 способен повторно запустить двигатель 10 проворотом коленчатого вала двигателя 10 и возобновлением сгорания топлива в цилиндре.
Таким образом, на Фиг. 1 и 2 представлен способ работы системы двигателя с компрессионным воспламенением, содержащий: камеру сгорания; вакуумный насос, механически соединенный с двигателем с компрессионным воспламенением; и контроллер, содержащий команды, хранящиеся в долговременной памяти, для увеличения производительности вакуумного насоса за счет увеличения частоты вращения холостого хода двигателя, причем частота вращения холостого хода двигателя увеличивается исходя из барометрического давления и фактического общего количества событий торможения. Работа системы двигателя основывается на фактическом общем количестве нажатий и отпусканий педали тормоза. Система двигателя также содержит дополнительные команды для увеличения частоты вращения холостого хода двигателя в соответствии со степенью накопленного разрежения. Система двигателя предусматривает поэтапное увеличение частоты вращения холостого хода двигателя исходя из фактического общего количества событий торможения.
В некоторых вариантах осуществления, система двигателя предусматривает ограничение частоты вращения холостого хода двигателя до пороговой частоты вращения, при которой на турбину преобразователя крутящего момента передается процент крутящего момента двигателя, больший порогового процента. Система работы двигателя предусматривает увеличение частоты вращения холостого хода двигателя при каждом ином изменении направления хода педали тормоза. Система работы двигателя предусматривает увеличение частоты вращения холостого хода двигателя при каждом изменении направления хода педали тормоза.
Что касается Фиг. 3, на Фиг. 3 показан способ работы двигателя. Способ на Фиг. 3 может использоваться в системе двигателя на Фиг. 1 и 2 в качестве исполняемых команд, хранящихся в долговременной памяти. Кроме того, способом на Фиг. 3 предусматривается последовательность операций, как показано на Фиг. 4.
На этапе 302 способом 300 определяется, работает ли двигатель на холостом ходу. Двигатель может находиться в условиях холостого режима, когда, в сущности, крутящий момент, запрашиваемый водителем, нулевой (например, менее трех процентов от максимального крутящего момента двигателя) и когда транспортное средство движется на очень малой скорости. Очень малая скорость определяется как скорость движения автомобиля при нулевом крутящем моменте при начале движения автомобиля после отпускания тормозов. Двигатель не находится в условиях холостого режима, когда водитель нажимает на педаль акселератора. Способом 300 предусмотрен переход на этап 304, если способом 300 не определена работа двигателя на холостом ходу. В ином случае способом 300 предусмотрен переход на этап 306.
На этапе 304 способом 300 предусмотрена регулировка требуемой частоты вращения холостого хода двигателя до номинальной частоты вращения холостого хода двигателя. Номинальной частотой вращения холостого хода двигателя является частота вращения разогретого двигателя при отсутствии воздействия водителя. Например, номинальная частота вращения холостого хода 8-цилиндрового двигателя составляет 600 оборотов в минуту. Дополнительно, смещение частоты вращения может добавляться к номинальной частоте вращения в холостом режиме при низкой окружающей температуре и при низкой температуре двигателя. Частота вращения регулируется до номинальной частоты вращения холостого хода двигателя за счет уменьшения количества впрыскиваемого топлива и позднего момента впрыска топлива. В связи с запаздыванием момента впрыска топлива образование пикового давления в цилиндре может задерживаться во время цикла цилиндра так, чтобы двигатель создавал меньший крутящий момент. Уменьшение количества впрыскиваемого топлива может уменьшить крутящий момент, создаваемый двигателем, поскольку в двигателе доступно меньшее количество химической энергии. Таким образом, требуемая частота вращения холостого хода двигателя регулируется до номинальной частоты вращения холостого хода. Следовательно, если двигатель возвращается к условиям работы в холостом режиме, то двигатель может работать в холостом режиме при требуемой частоте вращения холостого хода двигателя. Кроме того, подсчет любых событий торможения при работе двигателя в холостом режиме сбрасывается, если частота вращения холостого хода двигателя повышается. Последовательность операций способа 300 заканчивается после регулировки требуемой частоты вращения холостого хода двигателя до номинальных оборотов холостого хода.
На этапе 306 способом 300 определяется частота вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента, при котором крутящий момент двигателя, превышающий пороговый процент, передается на турбину преобразователя крутящего момента. В других вариантах осуществления способом 300 определяется пороговая величина частоты вращения насосного колеса преобразователя крутящего момента, при которой крутящий момент двигателя, превышающий пороговую величину крутящего момента, передается на турбину преобразователя крутящего момента или на приводной вал коробки передач. В одном варианте осуществления, передаточная функция преобразователя крутящего момента приводит в действие усилитель крутящего момента преобразователя крутящего момента, действие которого основано на разности между частотой вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента и частотой вращения турбины преобразователя крутящего момента. Таким образом, частота вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента, при котором крутящий момент двигателя превышает пороговый процент и передается на коробку передач, может определяться путем индексирования передаточной функции преобразователя крутящего момента с пороговым процентом крутящего момента, выраженными в виде коэффициента крутящего момента преобразователя крутящего момента и частота вращения турбины преобразователя крутящего момента. С другой стороны, частота вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента, при котором крутящий момент двигателя, превышающий пороговую величину, может передаваться на турбину преобразователя крутящего момента, определяется умножением существующего крутящего момента двигателя (например, исходя из частоты вращения двигателя и нагрузки) на коэффициенты крутящего момента преобразователя крутящего момента в передачах, доступных при существующей частоты вращения турбины преобразователя крутящего момента и диапазоне частоты вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента. Способом 300 предусматривается переход на этап 308 после того как частота вращения рабочего колеса преобразователя крутящего момента, при котором крутящий момент превысила пороговую величину, передано преобразователю крутящего момента.
На этапе 308 способом 300 предусмотрен подсчет фактического общего количества событий нажатия и отпускания педали тормоза автомобиля. Событие нажатия на педаль тормоза может определяться как увеличение расстояния нажатия на педаль тормоза (например, увеличение запрашиваемого количества торможения) из условий, когда педаль тормоза остановлена в положении в течение периода времени, большего порогового значения, или увеличение расстояния нажатия на педаль тормоза из условия, когда педаль тормоза была отпущена. Событие отпускания педали тормоза может определяться как уменьшение расстояния нажатия на педаль тормоза (например, уменьшение запрашиваемого количества торможения) из условий, когда педаль тормоза остановлена в положении в течение более порогового количества времени, или уменьшения расстояния нажатия на педаль тормоза из условия, когда педаль тормоза нажимается. Например, если педаль тормоза нажата до некоторого первого уровня, остановлена, затем нажата до некоторого второго уровня и остановлена, то имеют место два события торможения. Кроме того, если педаль тормоза нажата и отпущена без останова, то имеют место два события торможения (например, нажатие и отпускание).
В некоторых вариантах осуществления, событие торможения не подсчитывается, если оно произошло по истечении порогового промежутка времени после предыдущего торможения. Например, если первое событие торможения состоялось в момент времени T0, а второе событие торможения - в момент времени T1 и если интервал времени между моментами T1 и T0 больше пороговой величины времени, то подсчитывается только одно событие торможения (например, событие торможения в момент T1). Кроме того, количество событий торможения может быть уменьшено на пороговое количество секунд, если только события торможения не продолжаются в течение заранее заданного временного интервала (например, каждые 15 секунд). Вдобавок, количество событий торможения может регулироваться и принимать нулевое значение, если двигатель работает не режиме холостого хода. Таким образом, события торможения могут проявлять себя как события торможения с заранее заданной частотой при увеличении фактического количества событий торможения и уменьшении фактического количества событий торможения, если события торможения не возникают с заранее заданной частотой. Способом 300 предусматривается переход на этап 312 после начала подсчета количества событий торможения.
На этапе 310 способом 300 предусматривается определение степени накопленного разрежения. В другом варианте осуществления, способом 300 определяется степень разрежения в вакуумном бачке или усилителе тормозов путем измерения в них давления. Способом 300 предусмотрен переход на этап 312 после определения степени накопленного разрежения.
На этапе 312 способом 300 предусматривается регулировка пороговой степени разрежения в вакуумном бачке или усилителе тормозов исходя из барометрического давления. Пороговую степень разрежения можно определить эмпирическим путем и сохранить в запоминающем устройстве контроллера. Например, если пороговая степень разрежения равна 30 кПа от барометрического давления на уровне моря, то пороговую степень разрежения можно снизить до 25 кПа на большей высоте. При регулировке пороговой степени разрежения при барометрическом давлении, частота вращения вакуумного насоса может повышаться быстрее, в ответ на уменьшение накопленного разрежения, обеспечивая создание дополнительного разрежения вакуумным насосом. В одном варианте осуществления, пороговая степень разрежения уменьшается в ответ на уменьшение барометрического давления. Пороговая степень разрежения увеличивается в ответ на увеличение барометрического давления. Способом 300 предусмотрен переход на этап 314 после регулировки пороговой степени накопленного разрежения относительно барометрического давления.
На этапе 314 способом 300 предусмотрена регулировка первой и второй группы частота вращения холостого хода двигателя относительно барометрического давления. В одном варианте осуществления, первая группа частоты вращения холостого хода двигателя предлагается для фактического количества событий торможения, когда накопленное разрежение меньше пороговой степени разрежения. Например, если накопленное разрежение меньше пороговой степени разрежения, а количество событий торможения равно 2, то требуемая частота вращения холостого хода двигателя устанавливается на уровне 700 оборотов в минуту. Если накопленное разрежение меньше пороговой степени разрежения, а количество событий торможения равно 4, то требуемая частота вращения холостого хода двигателя устанавливается на уровне 750 оборотов в минуту. Вторая группа частоты вращения холостого хода двигателя предлагается для фактического количества событий торможения, когда накопленное разрежение больше пороговой степени разрежения. Например, если накопленное разрежение больше пороговой степени разрежения, а количество событий торможения равно двум, то требуемая частота вращения холостого хода двигателя устанавливается на уровне 650 оборотов в минуту. Если накопленное разрежение больше пороговой степени разрежения, а количество событий торможения равно четырем, то требуемая частота вращения холостого хода двигателя устанавливается на уровне 700 оборотов в минуту. Способ 300 предусматривает переход на этап 316 после регулировки частоты вращения холостого хода двигателя в группах.
На этапе 316 способом 300 определяется отклонение накопленного разрежения от пороговой степени разрежения в меньшую сторону и произведена ли регулировка на этапе 312. В одном варианте осуществления способом 300 предусматривается сравнение пороговой степени разрежения, определенной на этапе 312, с давлением в вакуумном бачке или усилителе тормозов. Если накопленное разрежение меньше пороговой степени разрежения, ответ в последовательности операций - «да», и способ 300 предусматривает переход на этап 330. В ином случае ответ - «нет» и способ 300 предусматривает переход на этап 318.
На этапе 318 способом 300 предусматривается проверка превышения фактического общего количества событий торможения над пороговой величиной торможений. В одном варианте осуществления пороговая величина равна двум, так как одно нажатие на педаль тормоза и одно отпускание педали тормоза не вызывают рост частоты вращения для создания дополнительного разрежения (например, более высокого расхода воздуха, выходящего из вакуумного бачка). Однако, в качестве порогового фактического количества событий торможения может использоваться любое целое число. Если фактическое общее количество событий торможения превышено, ответ - «да», и способом 300 предусмотрен переход на этап 320. В ином случае ответ - «нет», и способом 300 предусмотрено завершение последовательности операций.
На шаге 330 способ 300 увеличивает частоту вращения двигателя на основе первой группы значений требуемой частоты вращения двигателя в холостом режиме в соответствии с количеством событий торможения. Например, если первая группа требуемых значений частоты вращения холостого хода двигателя включает в себя значение в 700 оборотов в минуту для двух событий торможения, 750 оборотов в минуту для 4 событий торможения и 800 оборотов в минуту для 6 событий торможения, то требуемая частота вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на уровне 750 оборотов в минуту при фактическом количестве событий торможения равном четырем. Частота вращения холостого хода двигателя увеличивается до 750 оборотов в минуту за счет увеличения подачи топлива в цилиндры и/или за счет раннего момента впрыска топлива. Наоборот, требуемое частота вращения холостого хода двигателя уменьшается за счет уменьшения количества впрыскиваемого топлива и установки позднего момента впрыска топлива. Способом 300 предусматривается переход на этап 332 после регулировки частоты вращения холостого хода двигателя.
На этапе 332 способом 300 предусматривается ограничение частоты вращения холостого хода двигателя до частоты вращения меньше частоты вращения, при которой крутящий момент двигателя, превышающий пороговую величину крутящего момента, передается на турбину преобразователя крутящего момента. Например, если определено, что крутящий момент двигателя, превышающий пороговую величину крутящего момента, передается на турбину преобразователя крутящего момента при 850 оборотах в минуту на этапе 306, то частота вращения холостого хода двигателя ограничивается до уровня меньше 850 оборотов в минуту. В других вариантах осуществления, способом 300 ограничивается частота вращения холостого хода двигателя до частоты вращения меньше частоты вращения, при которой крутящий момент двигателя, превышающий пороговое значение в процентах крутящего момента, передается на турбину преобразователя крутящего момента. После ограничения частоты вращения холостого хода двигателя последовательность операций способа 300 завершается.
На шаге 320 способ 300 увеличивает частоту вращения двигателя на основе второй группы значений требуемой частоты вращения двигателя в холостом режиме в соответствии с количеством событий торможения. Например, если вторая группа требуемой частоты вращения холостого хода двигателя включает в себя значение в 650 оборотов в минуту для двух событий торможения, 700 оборотов в минуту для четырех событий торможения и 750 оборотов в минуту для шести событий торможения, то требуемая частота вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на уровне 750 оборотов в минуту при фактическом количестве событий торможения равном шести. Частота вращения холостого хода двигателя увеличивается до 750 оборотов в минуту за счет увеличения подачи топлива в цилиндры и/или за счет раннего момента впрыска топлива. Способом 300 предусматривается переход на этап 332 после регулировки частоты вращения холостого хода двигателя.
Таким образом, способ по Фиг. 3 представляет собой способ работы двигателя, содержащий: увеличение частоты вращения вакуумного насоса путем увеличения холостых оборотов двигателя, если двигатель работает на холостом ходу в ответ на запрос на увеличение накопленного разрежения. Способ включает в себя увеличение холостых оборотов двигателя до оборотов, определяемых барометрическим давлением. Способ включает в себя запрос на увеличение накопленного разрежения исходя из степени накопленного разрежения. Способ включает в себя запрос на увеличение накопленного разрежения исходя из количества событий торможения. Способ включает в себя подсчет количества событий торможения исходя из фактического общего количества увеличений расстояния нажатия на педаль тормоза. Способ включает в себя подсчет количества событий торможения исходя из фактического общего количества уменьшений расстояния нажатия на педаль тормоза. Способ включает в себя увеличение частоты вращения холостого хода двигателя при раннем моменте впрыска топлива.
Способ на Фиг. 3 представляет собой способ работы двигателя, содержащий: увеличение частоты вращения вакуумного насоса путем увеличения холостых оборотов двигателя в ответ на запрос увеличения накопленного разрежения; и ограничение частоты вращения холостого хода до частоты вращения меньше частоты вращения, при которой крутящий момент двигателя, превышающий пороговую величину крутящего момента, передается на турбину преобразователя крутящего момента. Способ включает в себя увеличение частоты вращения холостого хода двигателя при раннем моменте впрыска топлива. Способ включает в себя частоту вращения холостого хода двигателя, которая определяется барометрическим давлением. Способ включает в себя частоту вращения холостого хода двигателя, которое основывается на фактическом общем количестве событий торможения при работе двигателя на холостом ходу. Способ также содержит снижение частоты вращения холостого хода двигателя до номинальной частоты вращения холостого хода при нажатии на педаль акселератора. Способ также содержит постепенное увеличение частоты вращения холостого хода двигателя исходя из фактического общего количества событий торможения.
На Фиг. 4 представлена примерная последовательность торможений при которой частота вращения коленчатого вала двигателя регулируется в сторону увеличения производительности вакуумного насоса. Сигналы и их последовательности на Фиг. 4 создаются системой работы двигателя, представленной на Фиг. 1 и 2, и работающей по способу, представленному на Фиг.3. Вертикальные отметки времени T0-T6 представляют собой интересующие моменты в последовательности. В данном примере разрежение создается механическим вакуумным насосом, соединенным с двигателем, как показано на Фиг. 1.
Первый график сверху на Фиг .4 представляет собой график частоты вращения коленчатого вала двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается на графике слева направо. Ось Y представляет частоту вращения двигателя, и частота вращения двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Горизонтальная линия 402 представляет собой номинальная частота вращения холостого хода двигателя. Горизонтальная линия 404 представляет собой первую частоту вращения холостого хода двигателя, отрегулированных на три события торможения автомобиля. Горизонтальная линия 406 представляет собой вторую частоту вращения холостого хода двигателя, отрегулированных на пять событий торможения автомобиля.
Второй график сверху на Фиг. 4 представляет собой график положения педали тормоза автомобиля в зависимости от времени. Расстояние нажатия на педаль тормоза в направлении стрелки по оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо.
Третий график сверху на Фиг. 4 представляет собой степень накопленного разрежения в зависимости от времени. Ось Y представляет степень накопленного разрежения, увеличивающаяся в направлении стрелки на оси Y. На оси X отложено время, увеличивающееся в направлении слева направо на графике.
Четвертый график сверху на Фиг. 4 представляет собой график положения педали акселератора автомобиля в зависимости от времени. Ось Y представляет положение педали акселератора, увеличивающееся в направлении стрелки на оси Y. На оси X отложено время, увеличивающееся в направлении слева направо на графике.
Пятый график сверху на Фиг. 4 представляет собой график фактического общего количества событий торможения автомобиля в зависимости от времени. Ось Y представляет фактическое общее количество событий торможения автомобиля, увеличивающееся в направлении стрелки на оси Y. На оси X отложено время, увеличивающееся в направлении слева направо на графике.
В момент T0 частота вращения коленчатого вала двигателя уменьшается и нажимается педаль тормоза. Степень накопленного разрежения увеличивается, поскольку положение педали тормоза не меняется. Нажатия на педаль акселератора не происходит и фактическое количество событий торможения равно нулю, поскольку двигатель работает не на холостом ходу. Эти условия указывают на замедление хода автомобиля.
В момент T1 происходит отпускание педали тормоза, но частота вращения коленчатого вала двигателя продолжает снижаться до номинальной частоты вращения холостого хода. Степень накопленного разрежения уменьшается, поскольку главный тормозной цилиндр использует вакуум в ответ на отпускание педали тормоза. Нажатия на педаль акселератора не происходит, и количество событий торможения равно нулю, поскольку двигатель работает не на холостом ходу.
Между моментом T1 и T2 частота вращения коленчатого вала двигателя сравнивается с номинальной частотой вращения холостого хода без торможения автомобиля. Автомобиль движется с очень малой скоростью исходя из величины крутящего момента, создаваемого двигателем на холостом ходу.
В момент T2 водитель нажимает на педаль тормоза и увеличивает ход педали тормоза во время работы двигателя на холостом ходу. Степень накопленного разрежения уменьшается в ответ на нажатие педали тормоза водителем, а фактическое количество событий торможения увеличивается до единицы. Воздействия на педаль акселератора не происходит.
Между моментом T2 и T3 водитель частично отпускает педаль тормоза и степень накопленного разрежения уменьшается. Степень накопленного разрежения увеличивается между событиями отпускания и нажатия педали тормоза, поскольку вращается вакуумный насос, увеличивая разрежение (не показано).
Во момент T3, при работе двигателя на холостом ходу, водитель нажимает на педаль тормоза, увеличивая ход педали тормоза во второй раз. Степень накопленного разрежения уменьшается в ответ на нажатие педали тормоза, а количество событий торможения увеличивается до трех. Частота вращения холостого хода двигателя возрастает до уровня 404 в ответ на количество событий торможения, достигших трех. Таким образом, частота вращения холостого хода двигателя не растет в момент первых двух событий торможения, но растет в момент третьего события торможения. Воздействия на педаль акселератора не происходит.
Между моментом T3 и T4 водитель отпускает педаль тормоза, и степень накопленного разрежения уменьшается. Количество событий торможения также увеличивается на единицу и достигает четырех.
Во момент Т4 происходит нажатие на педаль тормоза в третий раз, причем двигатель продолжает работать на холостом ходу. Степень накопленного разрежения продолжает уменьшаться в ответ на нажатие педали тормоза, а количество событий торможения увеличивается до пяти. Частота вращения холостого хода двигателя увеличивается во второй раз до уровня 406 в ответ на количество событий торможения, достигших пяти. Воздействия на педаль акселератора не происходит.
Между моментами T4 и T5 водитель отпускает педаль тормоза, возвращая ее в исходное положение (т.е. нажатие отсутствует). Степень накопленного разрежения растет, поскольку вакуум не используется. Фактическое количество событий торможения достигает пяти, а затем постепенно уменьшается в ответ на отсутствие нажатия на педаль тормоза. Фактическое количество событий торможения сбрасывается на нуль в ответ на степень накопленного разрежения, достигающую пороговой величины. В альтернативном варианте осуществления, фактическое количество событий торможения может сбрасываться до нуля до достижения пороговой величины разрежения. Частота вращения холостого хода двигателя уменьшается до номинальной частоты вращения холостого хода в ответ на уменьшение фактического количества событий торможения. В других вариантах осуществления, частота вращения холостого хода двигателя уменьшается в ответ на время с момента последнего события торможения, превышающего пороговую величину времени.
В момент T5 водитель вновь нажимает на педаль тормоза, увеличивая ее ход. Степень накопленного разрежения падает в ответ срабатывание тормозов автомобиля. Нажатия на педаль акселератора не происходит и фактическое количество событий торможения начинает расти.
Между моментами T5 и T6 водитель нажимает и отпускает педаль тормоза. Частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается в ответ на фактическое количество событий торможения, достигающих трех.
В момент Т6 водитель кратко нажимает на педаль акселератора, увеличивая частоту вращения. Фактическое количество событий торможения снижается до нуля в ответ на нажатие водителем педали акселератора. Частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается, а затем снижается до номинальной часоты вращения холостого хода в ответ на требуемая частота вращения холостого хода двигателя настроенное на номинальная частота вращения холостого хода в ответ на нажатие водителем педали акселератора. Степень накопленного разрежения растет, а воздействия на педаль тормоза не происходит.
Таким образом, увеличение или снижение частоты вращения холостого хода двигателя происходит в ответ на количество событий торможения. Таким образом, увеличение или снижение частоты вращения холостого хода двигателя происходит в ответ на степень накопленного разрежения.
Следует отметить, что примеры алгоритмов управления и оценки, указанные в данном документе, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и могут выполняться посредством системы управления, включающей в себя контроллер в комбинации с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими аппаратными средствами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях опускаться. Точно так же, указанный порядок обработки для достижения отличительных особенностей и преимуществ, описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, служит для удобства иллюстрирования и описания и не всегда обязателен. Одно или несколько проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретного способа. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять код в графическом виде, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемого носителя в системе управления двигателем, где описанные действия выполняются посредством исполнения инструкций в системе,включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
На этом раскрытие закончено. При прочтении его специалистами в данной области техники может быть предусмотрено множестве изменений и преобразований без отступления от сущности и объема раскрытия. Например, вышеизложенный способ применим к одноцилиндровым двигателям, двигателям I2, I3, I4, I5, V6, V8, V10, V12 и V16 работающим на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных видах топлива.