СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ИМЕЮЩЕЕ ТАКИЕ СПОСОБ И СИСТЕМУ
METHOD AND SYSTEM OF ENGINE CONTROL AND VEHICLE HAVING SUCH METHOD AND SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области технического применения двигателей внутреннего сгорания и, в частности, к способу и системе управления двигателем и к транспортному средству, имеющему такие способ и систему.
Предпосылки к созданию изобретения
Отношение воздух-топливо характеризует отношение по массе воздуха к топливу в их смеси. Обычно отношение воздух-топливо может быть выражено в граммах воздуха, расходуемого для сжигания каждого грамма топлива. Теоретически минимальная масса воздуха (в граммах), необходимая для полного сгорания каждого грамма топлива, обозначается стехиометрическим отношением воздух-топливо. Стехиометрическое отношение воздух-топливо для бензиновых двигателей может составлять 14,7. Смесь, имеющая отношение воздух-топливо больше, чем стехиометрическое, - называется обедненной смесью, в которой количество воздуха больше, чем количество топлива, и, следовательно, сгорание может быть завершено с меньшими расходом топлива и вредными выбросами, но мощность окажется относительно меньшей. Смесь, имеющая отношение воздух-топливо меньшее, чем стехиометрическое, - называется обогащенной смесью, в которой количество воздуха относительно мало по сравнению с количеством топлива, и, следовательно, сгорание не может быть завершено с большими расходом топлива и вредными выбросами, но относительно большей мощностью.
В известном уровне техники, когда концентрация кислорода в отработавших газах двигателя увеличивается, можно считать, что отношение воздух-топливо в цилиндре больше стехиометрического; а когда концентрация кислорода в отработавших газах уменьшается, можно говорить, что отношение воздух-топливо в цилиндре меньше стехиометрического. Если по какой-либо причине в цилиндре двигателя возникает пропуск зажигания в цилиндрах, впрыск топлива в цилиндр с пропуском зажигания в цилиндрах будет отключен на определенное количество циклов, в соответствии со стратегией диагностики неисправностей, а затем двигатель заработает в режиме с по меньшей мере одним недоступным цилиндром, - далее это именуется состоянием работы с пропусками. Двигатель может перейти в аварийный режим, чтобы гарантировать, что транспортное средство сможет вернуться на станцию технического обслуживания для ремонта. Когда двигатель работает в состоянии работы с пропусками, поскольку имеется цилиндр, в который не впрыскивается топливо, то воздух, втекающий в цилиндр, не участвует в сгорании. Поэтому концентрация кислорода в отработавших газах относительно выше. Когда более высокая концентрация кислорода обнаруживается датчиком, то определяется, что впрыск топлива для двигателя недостаточен, и предполагается состояние «обедненной смеси». Когда смесь определяется как «обедненная», контроллер двигателя будет обогащать смесь, увеличивая впрыск топлива в другие цилиндры, что вызовет неполное сгорание топлива и сажевые отложения в других цилиндрах и, кроме того, это ведет к перерасходу топлива и загрязнению вредными выбросами воздуха с отработавшими газами.
Раскрытие изобретения
Первой целью настоящего изобретения является предоставление простого и рационального способа управления двигателем, и обеспечение защиты от пропусков зажигания в цилиндрах, чтобы избежать образования сажевых отложений, вызванных неполным сгоранием топлива в двигателе, и преодолеть вышеупомянутый недостаток известного уровня техники.
Варианты осуществления в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагают собой способ управления двигателем, включающий в себя: получение эксплуатационных параметров двигателя, включающих в себя данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя, количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, количестве входящего воздуха во впускном трубопроводе и содержании кислорода в выпускном трубопроводе; вычисление фактического отношения воздух-топливо для цилиндра двигателя на основе эксплуатационных параметров двигателя; получение целевого отношения воздух-топливо; управление количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой на основе фактического отношения воздух-топливо и целевого отношения воздух-топливо так, чтобы регулировать фактическое отношение воздух-топливо к целевому отношению воздух-топливо.
Альтернативно, получение целевого отношения воздух-топливо включает в себя принятие стехиометрического отношения воздух-топливо двигателя внутреннего сгорания в качестве целевого отношения воздух-топливо; или получение стандартного отношения воздух-топливо для предустановленного режима пропусков, соответствующего эксплуатационным параметрам двигателя, и принятие стандартного отношения воздух-топливо для предустановленного режима пропусков в качестве целевого отношения воздух-топливо.
Альтернативно, эксплуатационные параметры двигателя дополнительно включают в себя по меньшей мере одно из: угла открытия дроссельной заслонки впускного трубопровода, угла открытия заслонки выпускного трубопровода, угла изменения фаз газораспределения, абсолютного давления газа и температуры газа.
Альтернативно, управление количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой на основе фактического отношения воздух-топливо и целевого отношения воздух-топливо для регулирования фактического отношения воздух-топливо к целевому отношению воздух-топливо, включающее в себя: сравнение фактического отношения воздух-топливо с целевым отношением воздух-топливо; когда фактическое отношение воздух-топливо меньше целевого отношения воздух-топливо, - управление топливной форсункой для уменьшения количества впрыскиваемого топлива; когда фактическое отношение воздух-топливо больше целевого отношения воздух-топливо, - управление топливной форсункой для увеличения количества впрыскиваемого топлива.
С помощью способа управления двигателем, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, отношение воздух-топливо для не пропускающего цилиндра(-ов) в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах может регулироваться в состоянии работы с пропусками так, чтобы создать фактическое отношение воздух-топливо в не пропускающих цилиндрах в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах приблизительным или достигшим стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков в системе управления двигателем. Таким образом, топливо в не пропускающих цилиндрах может полностью сгорать, избегая сажевых отложений в цилиндре, тем самым улучшая эффективность двигателя, избегая быстрого старения трехкомпонентного окислительного катализатора в выпускном трубопроводе, и с высвобождением меньшего количества вредных выбросов в воздух.
Вторая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить простую и рациональную систему для управления двигателем и для обеспечения защиты от пропусков зажигания в цилиндрах, чтобы избежать сажевых отложений, вызванных неполным сгоранием топлива в двигателе в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах, и преодолеть вышеупомянутый недостаток известного уровня техники.
Варианты осуществления в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагают систему управления двигателем, включающую в себя: топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыска топлива в цилиндр двигателя; модуль получения данных, выполненный с возможностью получения эксплуатационных параметров двигателя, включающих в себя данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя, количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, количестве входящего воздуха во впускном трубопроводе и содержании кислорода в выпускном трубопроводе; модуль вычисления, выполненный с возможностью вычисления фактического отношения воздух-топливо на основе эксплуатационных параметров двигателя; модуль анализа, выполненный с возможностью получения целевого отношения воздух-топливо и формирования управляющей информации о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой в соответствии с фактическим отношением воздух-топливо и целевым отношением воздух-топливо; и модуль управления, выполненный с возможностью управления количеством впрыскиваемого топлива из топливной форсунки в цилиндр двигателя в соответствии с управляющей информацией о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, полученной из модуля анализа.
Альтернативно, модуль анализа дополнительно выполнен с возможностью хранения стандартных отношений воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков и получения стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, соответствующего эксплуатационным параметрам двигателя, в качестве целевого отношения воздух-топливо; и для сравнения фактического отношения воздух-топливо с целевым отношением воздух-топливо, чтобы формирования управляющей информации о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой в соответствии с результатом сравнения, и отправлять управляющую информацию о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой модулю управления.
Альтернативно, эксплуатационные параметры двигателя дополнительно включают в себя по меньшей мере одно из: угла открытия дроссельной заслонки во впускном трубопроводе, угла открытия заслонки в выпускном трубопроводе, угла изменения фаз газораспределения, абсолютного давления газа и температуры газа.
Альтернативно, модуль анализа дополнительно выполнен с возможностью получения фактического отношения воздух-топливо в соответствии с по меньшей мере одним из: угла открытия дроссельной заслонки во впускном трубопроводе, угла открытия заслонки в выпускном трубопроводе, угла изменения фаз газораспределения, абсолютного давления газа и температуры газа.
Альтернативно, модуль анализа дополнительно выполнен с возможностью формирования управляющей информации для увеличения количества впрыскиваемого топлива топливной форсункой, когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах больше, чем целевое отношение воздух-топливо; и формирования управляющей информацию для уменьшения количества впрыскиваемого топлива топливной форсункой, когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах меньше целевого отношения воздух-топливо.
Альтернативно, система дополнительно включает в себя аварийную звуковую и/или видео сигнализацию, соединенную с возможностью связи с модулем управления.
В системе управления двигателем, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, эксплуатационные параметры двигателя собираются модулем получения данных и отправляются в модуль управления. Модуль управления регулирует количеством впрыскиваемого топлива в цилиндр в соответствии с эксплуатационными параметрами двигателя, чтобы отрегулировать фактическое отношение воздух-топливо в цилиндре к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, хранящемуся в модуле анализа, чтобы избежать сажевых отложений в двигателе, вызванных неполным сгоранием топливо-воздушной смеси, и тем самым избежать негативного влияния сажевых отложений.
Третьей целью настоящего изобретения является обеспечение транспортного средства. Транспортное средство, в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, снабжено системой управления двигателем в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.
Для транспортного средства в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения - поскольку система управления двигателем в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения установлена на транспортном средстве - фактическое отношение воздух-топливо в не пропускающем цилиндре(-ах) в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах может приблизиться или достигнуть стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, и, таким образом, можно избежать негативного воздействия на работу двигателя, вызванного сажевыми отложениями в двигателе, снизить расход топлива, повысить безопасность движения, и получить возможное увеличение срока службы двигателя.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема-алгоритм, показывающая способ управления двигателем в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлена структурная схема, иллюстрирующая систему управления двигателем в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая локальное устройство выпускного трубопровода транспортного средства в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Чтобы сформулировать цели, решения и преимущества настоящего изобретения более очевидно, технические решения вариантов осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи вариантов осуществления настоящего изобретения. На чертежах одинаковые или подобные элементы, а также элементы, имеющие одинаковые или сходные функции, обозначены одинаковыми ссылочными позициями в описаниях. Показанные варианты осуществления представляют собой только некоторые, но не все варианты осуществления настоящего изобретения. Варианты осуществления, описанные здесь со ссылкой на чертежи, имеют пояснительный характер и используются для общего понимания настоящего изобретения, поэтому не должны толковаться как ограничивающие настоящее изобретение. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области на основе раскрытых вариантов осуществления без изобретательских трудов, будут находиться в рамках настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи как изложено ниже.
В подробном описании должно быть понятно, что такие термины, как «центральный», «продольный», «боковой», «передний», «задний», «правый», «левый», «внутренний», «внешний», «нижний», «верхний», «горизонтальный», «вертикальный», «выше», «ниже», «вверх», «сверху», «снизу», а также их производные (например, «горизонтально», «внизу», «вверху» и т. д.) - следует толковать как относящиеся к ориентации, - как это описано или как показано на обсуждаемых чертежах. Эти относительные термины предназначены для удобства описания, и не требуют, чтобы настоящее изобретение было сконструировано или эксплуатировалось в особой ориентации, поэтому они не могут рассматриваться как ограничения для настоящего изобретения.
В известном уровне техники, когда двигатель работает в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах, а система управления двигателем может определять отношение воздух-топливо только на основе содержания кислорода в выпускном трубопроводе, - может быть принято решение, что количество топлива в смеси с воздухом не достаточное, и, как следствие, смесь будет уплотнена, то есть содержание топлива в смеси будет увеличено. Но фактические отношения воздух-топливо в цилиндрах, не пропускающих зажигание в цилиндрах, могут на самом деле быть беспроблемными. Поскольку содержание топлива в смеси увеличится, содержание топлива в смеси в не пропускающих цилиндрах может стать чрезмерным, а отношение воздух-топливо уменьшенным. Поэтому топливо в не пропускающих цилиндрах не может полностью сгореть из-за относительно большего количества топлива и меньшего количества воздуха в топливо-воздушной смеси, что ведет к большим расходу топлива и вредным выбросам. Одновременно с этим, из-за сажевых отложений в не пропускающих цилиндрах, вызванных неполным сгоранием, даже у транспортного средства, способного добраться до станции технического обслуживания в аварийном режиме и решить проблему пропусков зажигания в цилиндрах, двигатель может также страдать от сажевых отложений, иметь плохие характеристики и требовать большего расхода топлива.
Чтобы решить проблему неполного сгорания в состоянии работы с пропусками, вызванную машинальным увеличением содержания топлива в смеси, варианты осуществления в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагают способ управления двигателем. В этом способе отношение воздух-топливо может управляться путем измерения и вычисления фактического отношения воздух-топливо в состоянии работы с пропусками, чтобы избежать проблемы с чрезмерным содержанием топлива в смеси.
На фиг. 1 представлена схема-алгоритм, показывающая способ управления двигателем в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ управления двигателем включает следующие действия.
В блоке S101 получают эксплуатационные параметры двигателя, включающие в себя данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя, количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, количестве входящего воздуха во впускном трубопроводе и содержании кислорода в выпускном трубопроводе.
Фактическое отношение воздух-топливо для двигателя может быть получено непосредственно или рассчитано косвенно на основе эксплуатационных параметров двигателя. В варианте осуществления эксплуатационные параметры двигателя включают в себя количество Q1 входящего воздуха во впускном трубопроводе, содержание кислорода Q2 в выпускном трубопроводе, содержание кислорода Q3 в цилиндре с пропуском зажигания в цилиндрах и количество впрыскиваемого топлива A топливной форсункой.
В другом варианте осуществления эксплуатационные параметры двигателя могут дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из следующих параметров: угол открытия дроссельной заслонки впускного трубопровода, угол открытия заслонки выпускного трубопровода, угол изменения фаз газораспределения (VVT), абсолютное давления газа и температура газа, - чтобы точно рассчитать фактическое отношение воздух-топливо.
В блоке S102 фактическое отношение воздух-топливо двигателя рассчитывается на основе эксплуатационных параметров двигателя.
В варианте осуществления фактическое потребление кислорода O1 в не пропускающем цилиндре (то есть в том цилиндре, который не пропускает зажигание в цилиндрах) может рассчитываться на основе количества входящего воздуха Q1 во впускном трубопроводе, содержания кислорода Q2 в выпускном трубопроводе и содержания кислорода Q3 в цилиндре с пропуском зажигания в цилиндрах. Затем фактическое отношение воздух-топливо двигателя в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах рассчитывается путем деления расхода кислорода O1 на количество впрыскиваемого топлива A топливной форсункой в не пропускающем цилиндре.
В блоке S103 получают целевое отношение воздух-топливо.
В частности, целевое отношение воздух-топливо может быть получено путем использования стехиометрического отношения воздух-топливо двигателя внутреннего сгорания в качестве целевого отношения воздух-топливо. Например, когда двигатель является бензиновым двигателем, в качестве целевого отношения воздух-топливо может использоваться стехиометрическое отношение воздух-топливо (например, 14,7) бензинового двигателя.
В варианте осуществления, чтобы получить лучший управляющий эффект, может быть получено и использовано в качестве целевого отношения воздух-топливо стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, соответствующее эксплуатационным параметрам двигателя. Например, стандартное отношение воздух-топливо (то есть целевое отношение воздух-топливо) в предустановленном режиме пропусков, соответствующее эксплуатационным параметрам двигателя, может быть получено на основе данных о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя.
В варианте осуществления различные стандартные отношения воздух-топливо в состояниях пропусков зажигания в цилиндрах для идеальных условий могут быть заданы в соответствии с различными состояниями пропусков зажигания в цилиндрах. Когда обнаруживается, что цилиндр двигателя находится в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах, соответствующее стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков может быть выбрано в соответствии с данными о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя.
Кроме того, идеальное отношение воздух-топливо может варьироваться в зависимости от различных параметров цилиндра двигателя. Для обеспечения более точного управления, можно заранее предусмотреть стандартные отношения воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков, соответствующих различным параметрам работы двигателя, например, углу открытия дроссельной заслонки впускного трубопровода, углу открытия заслонки выпускного трубопровода, углу управления фазами VVT, абсолютному давлению газа, температуре газа и т. д.
Здесь блок S103 может дополнительно включать в себя получение соответствующего стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков - в соответствии с эксплуатационными параметрами двигателя. Например, для определенного состояния пропусков зажигания в цилиндрах может существовать множество стандартных отношений воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков, соответствующих различным эксплуатационным состояниям двигателя, то есть соответствующим различным эксплуатационным параметрам двигателя. Следовательно, целевое отношение воздух-топливо, подлежащее регулированию, может быть определено из множества стандартных отношений воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков, в соответствии с полученными текущими эксплуатационными характеристиками двигателя. Чем больше используется различных эксплуатационных состояний двигателя, тем точнее будет достигнуто целевое отношение воздух-топливо.
В блоке 104 количество впрыскиваемого топлива топливной форсункой управляется на основе фактического отношения воздух-топливо и стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, так чтобы отрегулировать фактическое отношение воздух-топливо к стандартному отношению воздух-топливо для предустановленного режима пропусков, то есть до целевого отношения воздух-топливо. Очевидно, что здесь управление количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой означает управление топливной форсункой в цилиндре без пропусков.
В варианте осуществления фактическое отношение воздух-топливо сравнивается со стандартным отношением воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, хранящемся в модуле анализа. Когда фактическое отношение воздух-топливо меньше стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, можно управлять топливной форсункой, так чтобы уменьшить количество впрыскиваемого топлива и приблизить фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков и, в итоге, достичь его. Когда фактическое отношение воздух-топливо больше, чем стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, можно управлять топливной форсункой, чтобы увеличить количество впрыскиваемого топлива, и приблизить фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков и, в итоге, достичь его.
С помощью способа управления двигателем в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, отношение воздух-топливо для не пропускающего цилиндра в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах может быть точно отрегулировано, так чтобы обеспечить фактическое отношение воздух-топливо в не пропускающем цилиндре в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах приближающимся или достигающим стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков в системе управления двигателем. Таким образом, топливо в не пропускающем цилиндре может полностью сгореть, и можно избежать сажевых отложений, тем самым повышая эффективность двигателя, избегая быстрого старения трехкомпонентного катализатора окисления в выпускном трубопроводе и снижая вредные выбросы в воздух.
Варианты осуществления в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагают систему управления двигателем. Как показано на фиг.2, система 100 для управления двигателем в соответствии с этим вариантом осуществления включает в себя топливную форсунку 110, модуль 120 получения данных, модуль 130 управления, модуль 140 вычисления и модуль 150 анализа. Система 100 для управления двигателем может применяться для достижения способа управления двигателем в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
В частности, топливная форсунка 110 выполнена с возможностью впрыска топлива в цилиндр двигателя. Модуль 120 получения данных выполнен с возможностью получения эксплуатационных параметров двигателя, включающих в себя данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя, количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, количестве входящего воздуха во впускном трубопроводе и содержании кислорода в выпускном трубопроводе. Модуль 140 вычисления выполнен с возможностью вычисления фактического отношения воздух-топливо двигателя на основе эксплуатационных параметров двигателя (например, количества входящего воздуха во впускном трубопроводе, содержания кислорода в выпускном трубопроводе и количества впрыскиваемого топлива топливной форсункой). Модуль 150 анализа выполнен с возможностью получения целевого отношения воздух-топливо и формирования управляющей информации о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой в соответствии с фактическим отношением воздух-топливо и целевым отношением воздух-топливо. Модуль 130 управления выполнен с возможностью управления количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой в цилиндр двигателя, которое может более точно управляться непосредственно на основе эксплуатационных параметров двигателя, полученных модулем получения данных, или согласно управляющей информации о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой, полученной от модуля анализа.
В частности, модуль 150 анализа может получать целевое отношение воздух-топливо принимая стехиометрическое отношение воздух-топливо двигателя внутреннего сгорания в качестве целевого отношения воздух-топливо. Альтернативно, модуль 150 анализа дополнительно выполнен с возможностью хранения стандартных отношений воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков, и получения стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков соответствующего эксплуатационным параметрам двигателя в качестве целевого отношения воздух-топливо, и сравнения фактического отношения воздух-топливо с целевым отношением воздух-топливо для формирования управляющей информации о количестве впрыскиваемого топлива топливной форсункой в соответствии с результатом сравнения.
Модуль 130 управления, модуль 140 вычисления и модуль 150 анализа - могут быть соединены друг с другом с возможностью связи. На практике эти модули могут быть реализованы в раздельном оборудовании или интегрально в одном оборудовании, или же они могут быть только логическими функциональными блоками. Например, модуль 130 управления, модуль 140 вычисления и модуль 150 анализа - могут быть только логическими функциональными модулями, дополнительно установленными в уже существующем блоке управления двигателем транспортного средства (ЭБУ). Альтернативно, модуль 130 управления, модуль 140 вычисления и модуль 150 анализа - могут быть реализованы с помощью электронных элементов с возможностями ввода/вывода и вычисления, такими как указано далее, но не ограничиваясь названными: микрокомпьютером с одним чипом, программируемым логическим контроллером (PLC), комплексным программируемым логическим устройством (CPLD) и т. д. Система управления двигателем в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может использоваться для защиты от пропусков зажигания в цилиндрах в режиме работы с пропусками зажигания в цилиндрах в качестве вспомогательного средства управления двигателем.
В варианте осуществления данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя могут собираться датчиками, установленными в отдельных цилиндрах двигателя, например, данными, собранными датчиком подъема иглы распылителя транспортного средства. Разумеется, также могут использоваться другие датчики, сконфигурированные для определения того, вводит ли топливная форсунка топливо, работая как часть модуля получения данных системы управления двигателем. Альтернативно, модуль 120 получения данных может получать эксплуатационные параметры двигателя посредством связи с электронным блоком управления (ЭБУ) транспортного средства. Датчики, которые могут использоваться для обнаружения состояния пропусков зажигания в цилиндрах (то есть, впрыскивает ли топливная форсунка топливо), в настоящем изобретении называются, для описания, датчиками состояния топливной форсунки.
Датчик состояния топливной форсунки может быть соединен с возможностью связи с модулем получения данных системы управления двигателем. Датчик состояния топливной форсунки может быть установлен на топливной форсунке, и выполнен с возможностью определения того, впрыскивает ли топливная форсунка топливо. Когда топливная форсунка впрыскивает топливо во время работы двигателя, датчик может посылать сигнал первого типа в модуль получения данных, а модуль получения данных может дополнительно определять, что цилиндр, в котором установлена топливная форсунка, не имеет пропусков зажигания в цилиндрах в соответствии с типом принимаемого сигнала. Когда топливная форсунка не впрыскивает топливо во время работы двигателя, датчик может посылать сигнал второго типа в модуль получения данных, а модуль получения данных может дополнительно определять, что в цилиндре, где установлена топливная форсунка, имеет место пропуск зажигания в цилиндрах в соответствии с типом полученного сигнала. В этом варианте осуществления система управления двигателем может определять каждый пропуск зажигания в цилиндрах на основе взаимодействия датчика, установленного на топливной форсунке и модуля получения данных, - чтобы определить, находится ли двигатель в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах во время работы. Затем, основываясь на вычислении, дополнительно определяется, следует ли отправлять информацию регулировки в модуль управления, и регулировать количество впрыскиваемого топлива в других цилиндрах, которые работают без пропуска, с тем чтобы сделать фактическое отношение воздух-топливо других цилиндров приближающемся к стехиометрическому отношению воздух-топливо, и позволить топливо-воздушной смеси в других цилиндрах полностью сгорать.
В варианте осуществления модуль получения данных системы управления двигателем выполнен с возможностью сбора эксплуатационных параметров двигателя, в котором эксплуатационные параметры двигателя включают в себя данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя и содержании кислорода в выпускном трубопроводе. Данные о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя получают с помощью модуля получения данных в соответствии с типом сигнала, посылаемого датчиком, установленным на топливной форсунке, содержании кислорода в выпускном трубопроводе, измеряемым передним кислородным датчиком, установленным в выпускном трубопроводе двигателя. Грубая оценка отношения воздух-топливо для двигателя в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах может быть получена на основе содержания кислорода в выпускном трубопроводе и количества впрыскиваемого топлива в не пропускающих цилиндрах.
Локальное устройство выпускного трубопровода транспортного средства согласно вариантам осуществления настоящего изобретения показано на фиг.3. Как показано на фиг.3, задний кислородный датчик 3 расположен на конце выпускного трубопровода 1 и соединен с глушителем. Задний кислородный датчик 3 выполнен с возможностью контроля активного слоя трехкомпонентного каталитического нейтрализатора 5, так что трехкомпонентный каталитический нейтрализатор 5 может быть заменен в необходимый по времени момент. Передний кислородный датчик 2 установлен на другом конце выпускного трубопровода 1 и выполнен с возможностью обнаружения содержания кислорода в выпускном трубопроводе, то есть содержания кислорода в отработавших газах, поступающих в выпускной трубопровод. Опора 4 неподвижно установлена на выпускном трубопроводе 1, и выпускной трубопровод 1 прикреплен к раме транспортного средства через опору 4. Поскольку газы, протекающие через выпускной трубопровод 1, обычно имеют высокую температуру и высокое давление когда двигатель находится в рабочем состоянии, текущие газы могут вызывать вибрацию выпускного трубопровода 1. Выпускной трубопровод 1 обычно имеет конструкцию с высокой жесткостью, поэтому длительная вибрация может привести к тому, что труба будет страдать от усталостного эффекта, способного повредить тем самым выпускной трубопровод 1. С решениями, предусмотренными в этом варианте осуществления, выпускной трубопровод 1 прикреплен к раме транспортного средства через опору 4, так что выпускной трубопровод 1 заневолен опорой 4, что тем самым уменьшает вибрации выпускного трубопровода 1, вызванные внутренним газовым потоком и повышает прочность конструкции выпускного трубопровода 1.
Модуль 130 управления соединен с возможностью связи с модулем 120 получения данных и электрически соединен с управляющим клапаном топливной форсунки. Как правило, соединение с возможностью связи между модулем 130 управления и модулем 120 получения данных может быть достигнуто посредством электрического соединения. Эксплуатационные параметры двигателя, собранные модулем получения данных, могут быть отправлены в модуль управления. После получения данных о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя и о содержании кислорода в выпускном трубопроводе, модуль управления может регулировать количество впрыскиваемого топлива в не пропускающем цилиндре, контролируя клапан управления топливной форсункой и время впрыскивания топлива, чтобы обеспечить возможность отработавшим газам в не пропускающем цилиндре полностью сгореть, чтобы избежать сажевых отложений в цилиндре, вызванных неполным сгоранием.
Эксплуатационные параметры двигателя в настоящем варианте осуществления могут дополнительно включать в себя количество входящего воздуха во впускном трубопроводе. В этом варианте осуществления в качестве одного вида эксплуатационных параметров двигателя, собранных модулем получения данных, служит количество входящего воздуха во впускном трубопроводе, используемое для вычисления потребления кислорода двигателем на основе от содержания кислорода во впускном трубопроводе и содержания кислорода в выпускном трубопроводе и, дополнительно получаемое потребление кислорода в не пропускающем цилиндре в сочетании с количеством впрыскиваемого топлива. Содержание кислорода в воздухе может быть относительно постоянным для аналогичных типов климата, и, следовательно, содержание кислорода во впускном трубопроводе может быть определено путем определения содержания воздуха во впускном трубопроводе. Содержание воздуха во впускном трубопроводе (или в двигателе) может быть обнаружено любым способом для известного уровня техники, и в настоящем изобретении не ограничивается.
Кроме того, модуль 140 вычисления и модуль 150 анализа системы управления двигателем в соответствии с настоящим вариантом осуществления могут иметь нижеследующие признаки. Модуль 140 вычисления может быть выполнен с возможностью вычисления фактического отношения воздух-топливо двигателя на основе количества впрыскиваемого топлива топливной форсункой, количества входящего воздуха во впускном трубопроводе и содержания кислорода в выпускном трубопроводе 1. Модуль 150 анализа может быть дополнительно выполнен с возможностью хранения стандартных отношений воздух-топливо в предустановленных режимах пропусков и получения стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, соответствующего эксплуатационным параметрам двигателя в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах, которое затем будет использоваться в качестве целевого отношения воздух-топливо. Затем фактическое отношение воздух-топливо сравнивается с целевым отношением воздух-топливо (т.е. стандартным отношением воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков). Когда фактическое отношение воздух-топливо меньше целевого отношения воздух-топливо, формируется управляющая информация для уменьшения количества впрыскиваемого топлива, чтобы модуль управления управлял топливной форсункой на уменьшение количества впрыскиваемого топлива, чтобы отрегулировать фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах до стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков. Модуль 150 анализа дополнительно выполнен с возможностью формирования управляющей информации для увеличения количества впрыскиваемого топлива, когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах превышает целевое отношение воздух-топливо, чтобы заставить модуль управления управлять топливной форсункой для увеличения количества впрыскиваемого топлива для регулирования фактического отношения воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков.
В этом варианте осуществления модуль 140 вычисления соединен с возможностью связи с модулем 120 получения данных, а эксплуатационные параметры двигателя, собранные модулем 120 получения данных, - являются данными, непосредственно измеренными датчиками. Модуль 140 вычисления, установленный в системе управления двигателем, выполнен с возможностью вычисления фактического отношения воздух-топливо не пропускающего цилиндра на основе данных, собранных модулем 120 получения данных. Модуль 140 вычисления соединен с возможностью связи с модулем 150 анализа, который может сравнивать фактическое отношение воздух-топливо, вычисленное модулем 140 вычисления, с полученным целевым отношением воздух-топливо (то есть стандартным отношением воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах).
Когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах больше, чем стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, количество впрыскиваемого топлива, которое должно быть увеличено/уменьшено, может быть рассчитано на основе разницы между фактическим отношением воздух-топливо и стандартным отношением воздух-топливо предустановленном режиме пропусков. Затем результат вычисления отправляется в модуль 130 управления, который выполнен с возможностью управления количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой в работающем без пропусков цилиндре. Более точно количеством впрыскиваемого топлива можно управлять путем управления временем впрыска топлива или скоростью впрыска топлива.
В системе управления двигателем, согласно настоящему варианту осуществления изобретения, количество впрыскиваемого топлива в работающем без пропусков цилиндре может регулироваться путем сбора данных о содержании кислорода в выпускном трубопроводе 1 и данных о пропусках зажигания в цилиндрах двигателя, - чтобы сделать топливо-воздушную смесь в цилиндре полностью сгоревшей, что позволит избежать сажевых отложений в цилиндре.
В варианте осуществления эксплуатационные параметры двигателя могут дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из: угла открытия дроссельной заслонки впускного трубопровода, угла открытия заслонки выпускного трубопровода 1, угла изменения фаз газораспределения (VVT), абсолютного давление газа и температуры газа. Когда регулируется топливная форсунка, фактическое отношение воздух-топливо и эксплуатационные параметры двигателя, соответствующие фактическому отношению воздух-топливо, например, абсолютное давление газа в выпускном трубопроводе 1, температура входящего воздуха во впускном трубопроводе и угол управления фазами газораспределения (VVT) и т. д., - получаются системой управления двигателем в режиме реального времени. Кроме того, полученные эксплуатационные параметры двигателя, такие как абсолютное давление газа в выпускном трубопроводе 1, температура входящего воздуха во впускном трубопроводе и угол открытия изменения фаз газораспределения (угол VVT), и т. д.,- сравниваются с эксплуатационными параметрами двигателя, соответствующими стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, таком как абсолютное давление газа в выпускном трубопроводе 1, температура входящего воздуха во впускном трубопроводе, и угол открытия изменения фаз газораспределения (угол VVT) и т. д. Когда найдены идентичные или подобные эксплуатационные параметры двигателя, такие как абсолютное давление газа в выпускном трубопроводе 1, температура входящего воздуха во впускном трубопроводе, а также угол открытия изменения фаз газораспределения (угол VVT) и т. д., - стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, соответствующее идентичным или аналогичным эксплуатационным параметрам двигателя, получают в модуле анализа. Затем фактическое отношение воздух-топливо сравнивается со стандартным отношением воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков. Когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах меньше стандартного отношения воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, топливная форсунка может управляться для уменьшения скорости впрыска топлива, чтобы регулировать фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков. Когда фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах превышает стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, - топливная форсунка может управляться для увеличения скорости впрыскиваемого топлива, чтобы регулировать фактическое отношение воздух-топливо в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков. Поэтому, когда пропускается зажигание в цилиндрах, фактическое отношение воздух-топливо других цилиндров без пропусков - может быть отрегулировано системой управления двигателем, чтобы максимально приблизиться к стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков. Таким образом, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор 5 в выпускном трубопроводе 1 может иметь наибольшую эффективность, а количество вредных выбросов, выпускаемых из выпускного трубопровода 1, - может быть уменьшено.
В вышеупомянутом техническом решении в выпускном трубопроводе 1 могут быть установлены различные типы датчиков, включая датчик давления для определения абсолютного давления газа в выпускном трубопроводе 1, датчик температуры для определения температуры входящего воздуха в выпускном трубопроводе 1, датчик угла открытия VVT для определения угла открытия VVT и передний кислородный датчик 2 для определения содержания кислорода в выпускном трубопроводе 1. Вышеупомянутые датчики могут быть соединены с возможностью связи с модулем получения данных, и могут отправлять собранные данные в реальном времени в модуль получения данных для сбора и формирования эксплуатационных параметров двигателя. В частности, датчики могут быть соединены с возможностью связи с модулем получения данных с помощью прямого электрического соединения. Система управления двигателем получает эксплуатационные параметры двигателя, собранные в единое целое модулем получения данных в реальном времени, и определяет, работает ли двигатель в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах в соответствии с эксплуатационными параметрами двигателя. Если да, то система управления двигателем может управлять количеством впрыскиваемого топлива топливной форсункой в соответствии с эксплуатационными параметрами двигателя, чтобы обеспечить полное сгорание топлива в других не пропускающих цилиндрах, чтобы избежать сажевых отложений в двигателе, вызванных неполным сгоранием топлива, и избежать влияния сажевых отложений на эффективность и срок службы двигателя.
В системе управления двигателем и обеспечения защиты от пропусков зажигания в цилиндрах в этом варианте осуществления эксплуатационные параметры двигателя, соответствующие фактическому отношению воздух-топливо, такие как абсолютное давление газа в выпускном трубопроводе 1, температура входящего воздуха во впускном трубопроводе и угол открытия VVT и т. д. - сравниваются с эксплуатационными параметрами двигателя, соответствующими стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков, например абсолютному давлению газа в выпускном трубопроводе 1, температуре входящего воздуха во впускном трубопроводе и углу открытия VVT и т. д. Затем определяется, действительно ли фактическое отношение воздух-топливо больше или меньше, чем стандартное отношение воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков; и скорость впрыскиваемого топлива топливной форсунки управляется системой управления двигателем для регулирования фактического отношения воздух-топливо к соответствующему стандартному отношению воздух-топливо в предустановленном режиме пропусков для снижения расхода топлива. Таким образом, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор 5 может иметь наибольшую эффективность, а количество вредных выбросов, выпускаемых из двигателя, может быть уменьшено.
Кроме того, в варианте осуществления аварийные звуковая и/или видео сигнализация могут быть размещены на панели управления транспортным средством. Аварийные звуковая и/или видео сигнализация могут быть электрически подключены к модулю управления. Датчик кислорода (например, передний кислородный датчик 2 и задний кислородный датчик 3), расположенный в выпускном трубопроводе 1, - может быть широкодиапазонным кислородным датчиком. Поскольку аварийные звуковая и/или видео сигнализация электрически подключены к модулю управления будучи размещенными на панели управления транспортного средства, то независимо от того, находится ли двигатель в состоянии пропусков зажигания в цилиндрах, - могут непосредственно информировать водителя, и, таким образом, водитель может своевременно выполнить соответствующие действия. Использование широкодиапазонного кислородного датчика в качестве переднего кислородного датчика 2 может позволить более точные измерения содержания кислорода в выпускном трубопроводе 1 в более широком диапазоне, чем датчик бинарного типа, поскольку широкодиапазонный кислородный датчик имеет больший диапазон измерения, чем датчик кислорода бинарного типа в известном уровне техники. Следовательно, данные о содержании кислорода в выпускном трубопроводе 1, собранные модулем получения данных, будут более точными, и регулировка количества впрыскиваемого топлива топливной форсункой с помощью модуля управления будет более точной.
Варианты осуществления в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагают транспортное средство, которое снабжено системой управления двигателем в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения. При использовании транспортного средства в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения фактическое отношение воздух-топливо в не пропускающем цилиндре(-ах) ближе к стехиометрическому отношению воздух-топливо и, следовательно, расход топлива снижается, а трехкомпонентный каталитический нейтрализатор может иметь наибольшую эффективность, снижая вредные выбросы с отработавшими газами, выпускаемыми из двигателя; повышается безопасность движения, а срок службы транспортного средства может увеличиться.
Следует иметь в виду, что вышеупомянутые варианты осуществления предназначены только для иллюстрации технических решений, и не должны толковаться как ограничивающие настоящее изобретение. Хотя поясняющие варианты осуществления были показаны и описаны, специалистам в данной области следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления не могут быть истолкованы как ограничивающие настоящее изобретение, и изменения, альтернативные варианты и модификации - могут быть выполнены в вариантах осуществления, не выходя за рамки сущности, принципов и объема настоящего изобретения.