Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАЖИГАНИЕМ

Изобретение относится к способу задания управляющих зажиганием величин в двигателе внутреннего сгорания в режиме ускорения. Изобретение относится, в частности, к способу управления зажиганием в двигателе внутреннего сгорания при возникновении динамического изменения нагрузки двигателя, заключающемуся в том, что по хранящейся в памяти многопараметровой характеристике на основании зарегистрированных рабочих параметров двигателя определяют управляющую зажиганием величину, затем определяют скорость изменения нагрузки, после чего эту определенную скорость изменения нагрузки сравнивают с заданным первым пороговым значением динамического изменения нагрузки и при превышении скоростью изменения нагрузки этого заданного первого порогового значения вводят заданное значение упреждения динамического изменения нагрузки, по которому управляющая зажиганием величина изменяется в сторону позднего момента зажигания.

Подобный способ уже известен из публикации "Bosch Technische Unterrichtung, Kombiniertes und Benzineinspritzsystem mit Lambda-Regelung, Motronic" (1987722011, KH/VDT-09.895-DE).

В соответствии с этим известным способом управления зажиганием с помощью соответствующих датчиков, расположенных на периферии двигателя внутреннего сгорания, регистрируют его различные рабочие параметры, такие как частота вращения, нагрузка, давление, температура, и затем сигналы от этих датчиков передают в блок управления. Поступающие от датчиков сигналы обрабатываются предназначенными для этого схемами, соответственно модулями, которые могут размещаться как в самом блоке управления, так и вне него. После этого процессор блока управления на основании, в частности, полученных сигналов, предпочтительно на основании сигнала, характеризующего частоту вращения вала двигателя, и сигнала, характеризующего нагрузку, рассчитывает соответствующую управляющую зажиганием величину, т.е. величину управляющего воздействия. Для такого расчета в памяти блока управления хранится многопараметровая характеристика, т. е. так называемая параметрическая поверхность, которая предназначена для управления углом опережения зажигания в зависимости от частоты вращения вала двигателя и нагрузки. Такие многопараметровые характеристики, например, предварительно определяют в соответствии с оптимальными рабочими условиями путем создания или моделирования реальных рабочих условий в ходе стендовых испытаний двигателя. С таким расчетом управляющей зажиганием величины взаимосвязано регулирование по детонации, при котором в случае обнаружения детонационного сгорания в каком-либо цилиндре момент зажигания для этого цилиндра изменяется в сторону позднего с его удалением тем самым от границы детонации. Кроме того, при задании момента зажигания предусмотрена аддитивная коррекция полученного по многопараметровой характеристике угла опережения зажигания, при которой в зависимости от реального динамического изменения нагрузки этот предварительно установленный угол опережения зажигания изменяется в ту или иную сторону. По достижении так называемого значения упреждения динамического изменения нагрузки момент зажигания изменяется в сторону позднего. Затем с течением времени величина аддитивной поправки, которая прибавляется к заданному углу опережения зажигания для его изменения в сторону более позднего, уменьшается, в результате чего угол опережения зажигания вновь возвращается к значению, определенному по многопараметровой характеристике. Такое аддитивное изменение угла опережения зажигания исключает слишком близкое его приближение к границе детонации и тем самым предотвращает работу двигателя с детонацией. В конечном итоге коррекция момента зажигания обеспечивает при ускорении отдачу максимального крутящего момента. При очень резком ускорении, которое могло бы привести к скачкообразному изменению угла опережения зажигания и тем самым к ухудшению динамических свойств автомобиля, такое изменение угла опережения зажигания, соответственно момента зажигания происходит сравнительно медленно и плавно и только в тех случаях, когда крайне необходимо исключительно быстрое изменение момента зажигания, т. е. когда блок управления, например, при переходе двигателя с работы в режиме частичной нагрузки на работу в режиме полной нагрузки допускает быстрое, скачкообразное изменение момента зажигания.

В основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать способ указанного в начале описания типа таким образом, чтобы обеспечить более точное согласование процесса управления двигателем с его рабочими параметрами.

Эта задача в отношении способа управления зажиганием в двигателе внутреннего сгорания при возникновении динамического изменения нагрузки двигателя, заключающегося в том, что по хранящейся в памяти многопараметровой характеристике на основании зарегистрированных рабочих параметров двигателя определяют управляющую зажиганием величину, затем определяют скорость изменения нагрузки, после чего эту определенную скорость изменения нагрузки сравнивают с заданным первым пороговым значением динамического изменения нагрузки и при превышении скоростью изменения нагрузки этого заданного первого порогового значения вводят заданное значение упреждения динамического изменения нагрузки, по которому управляющая зажиганием величина изменяется в сторону позднего момента зажигания, решается благодаря тому, что определенную скорость изменения нагрузки сравнивают с заданным вторым пороговым значением динамического изменения нагрузки, которое больше первого порогового значения динамического изменения нагрузки, и при превышении скоростью изменения нагрузки указанного заданного второго порогового значения и по истечении на текущем этапе динамического изменения нагрузки заданного количества циклов бездетонационного сгорания значение упреждения динамического изменения нагрузки постепенно корректируют таким образом, чтобы управляющая зажиганием величина смещалась в сторону раннего момента зажигания.

Преимущество предлагаемого в изобретении способа по сравнению с известными способами заключается в том, что введение второго порогового значения динамического изменения нагрузки, начиная с которого значение упреждения динамического изменения нагрузки корректируется с целью изменения момента зажигания в сторону раннего, делает работу двигателя внутреннего сгорания отвечающей требованиям, согласно которым необходимо установить, с одной стороны, низкое пороговое значение динамического изменения нагрузки, по достижении которого выдается значение упреждения динамического изменения нагрузки, а с другой стороны, высокое пороговое значение динамического изменения нагрузки, по достижении которого начинается вышеуказанная коррекция с целью изменения момента зажигания в сторону раннего. В результате достигается оптимальный компромисс между коррекцией и введением значения упреждения динамического изменения нагрузки и тем самым повышается эффективность такого упреждения.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа при наличии детонации, интенсивность которой превышает некоторое заданное значение интенсивности детонации, значение упреждения динамического изменения нагрузки постепенно увеличивают.

Согласно наиболее предпочтительному варианту первое и второе пороговые значения динамического изменения нагрузки определяют путем создания или моделирования реальных рабочих условий. В последующем оба таких пороговых значения динамического изменения нагрузки сохраняют в памяти.

Значение упреждения динамического изменения нагрузки, выдаваемое при превышении первого порогового значения динамического изменения нагрузки, также предпочтительно определять по многопараметровой характеристике в зависимости от нагрузки и частоты вращения. За счет этого достигается оптимальное согласование изменения момента зажигания с текущим режимом работы двигателя. Еще одно преимущество заключается в постепенном возвращении величины коррекции, на которую изменяется значение упреждения динамического изменения нагрузки, к прежнему значению с целью изменения момента зажигания в сторону раннего, поскольку в результате удается сделать езду более плавной и тем самым повысить ее комфортабельность.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого в изобретении способа каждое из скорректированных значений упреждения динамического изменения нагрузки сохраняют в памяти в качестве обновленного значения.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - принципиальная схема блока управления для осуществления предлагаемого в изобретении способа и
на фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая последовательность выполнения операций при осуществлении предлагаемого в изобретении способа.

На фиг. 1 показана принципиальная схема блока управления, предназначенного для задания управляющей зажиганием величины. В данном случае в блок 10 управления поступают в качестве входных величин 11 такие регистрируемые различными датчиками рабочие параметры, как частота вращения n вала двигателя, опорный сигнал ВМ, температура Т, давление р и т.д. Кроме того, на вход блока 10 управления поступает сигнал по меньшей мере от одного датчика 12 детонационного сгорания (ДДС). В блоке 10 управления предусмотрен модуль 13 распознавания детонации (МРД), в который поступает характеризующий наличие детонации сигнал. Наличие детонационного сгорания распознается сравнением уровня поступившего сигнала с контрольным уровнем нормированного сигнала известным методом, описанным во многих публикациях и поэтому не требующим более детального рассмотрения. В блоке управления предусмотрен также модуль 14 распознавания динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя (МР-ДИН), который обрабатывает, например, сигнал, характеризующий частоту вращения n, или сигнал, характеризующий положение дроссельной заслонки, определяя тем самым наличие или отсутствие динамического изменения режима работы или нагрузки двигателя внутреннего сгорания. В блоке 10 управления предусмотрен также модуль 15 управления зажиганием, выходной сигнал которого поступает на внешний выходной каскад, который на фиг.1 подробно не показан. Модуль 15 управления зажиганием на основании фактических рабочих параметров двигателя определяет по соответствующей многопараметровой характеристике, как уже указывалось в начале описания, величину опережения зажигания (момент зажигания) и выдает в выходной каскад соответствующий управляющий сигнал. Если в том цилиндре, для управления зажиганием в котором предназначен указанный управляющий сигнал, была обнаружена детонация, то отдельно для этого цилиндра момент зажигания изменяется в сторону позднего. После отсчета некоторого заданного количества циклов бездетонационного сгорания в этом цилиндре момент зажигания постепенно возвращается к значению, определенному по многопараметровой характеристике. Наличие динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя определяется соответствующим модулем 14. Наличие такого динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя определяется, например, по углу открытия дроссельной заслонки, что тем самым позволяет установить намерение водителя изменить нагрузку двигателя.

На фиг.2 показана принципиальная блок-схема, поясняющая процесс управления зажиганием при наличии динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя. На первом шаге 20 определяется фактическая скорость изменения нагрузки drl, т.е. градиент нагрузки. На следующем шаге 21 эта скорость изменения нагрузки drl сравнивается с первым заданным пороговым значением динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя (1-й ПОР.-ДИН. ). Если скорость изменения нагрузки drl превышает это первое пороговое значение, т. е. если drl > 1-й ПОР.-ДИН., то по решению "ДА" осуществляется переход от шага 21 к шагу 22. На этом шаге 22 из памяти считывается значение упреждения wkrdya динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя, которое затем суммируется с фактическим значением угла опережения зажигания (УОЗ), в результате чего по управляющей зажиганием величине момент зажигания изменяется в сторону позднего на величину этого значения упреждения wkrdya динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя. Таким аддитивным путем момент зажигания изменяется в сторону позднего для всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Затем на шаге 23 проверяется, не превышает ли определенная на шаге 20 скорость изменения нагрузки drl второго заданного порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя (2-й ПОР.-ДИН.). Если скорость изменения нагрузки drl превышает это второе пороговое значение, т. е. если drl > 2-й ПОР.-ДИН., то по решению "ДА" осуществляется переход к шагу 24, на котором проверяется, имела ли место детонация (детонационное сгорание, ДС) при фактически установленном в данный момент угле опережения зажигания. Если в проанализированных циклах сгорания на текущем этапе динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя не удалось установить наличие детонации, то по решению "НЕТ" осуществляется переход от шага 24 к шагу 25. На этом шаге проверяется, истекло ли уже заданное количество циклов бездетонационного сгорания при управляющей зажиганием величине, заданной системой регулирования по детонации. Если такое заданное количество циклов бездетонационного сгорания истекло, то по решению "ДА" осуществляется переход к следующему шагу 26, на котором выданное значение упреждения wkrdya динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя уменьшается каждый раз на величину некоторого инкремента, в результате чего момент зажигания снова изменяется в сторону раннего и, следовательно, приближается к границе детонации. При работе ближе к границе детонации двигатель отдает больший крутящий момент и тем самым его кпд выше.

Если на шаге 23, на котором определяется, не превышает ли скорость изменения нагрузки drl и второго заданного порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя (2-й ПОР.-ДИН.), будет получен отрицательный результат, то по соответствующему решению "НЕТ" осуществляется переход от этого шага 23 к шагу 27, на котором вновь на этапе динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя проверяется наличие детонации при сгорании. Если на шаге 27 будет установлено наличие детонации (ДС), то по решению "ДА" осуществляется переход к следующему шагу 28 аналогично решению "ДА", принимаемому на шаге 24. На этом шаге 28 полученный сигнал, несущий информацию о наличии детонации (ДС), подвергается обработке, заключающейся в определении и оценке интенсивности этой детонации. Если интенсивность детонации превышает некоторое заданное значение, то на следующем шаге 29 фактически использованное на данном этапе значение упреждения wkrdya динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя увеличивается на некоторую заданную величину, в результате чего момент зажигания в целом изменяется в сторону позднего.

И, наконец, по решениям "НЕТ", принимаемым соответственно на шаге 21, т. е. если скорость изменения нагрузки drl оказалась меньше первого заданного порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя (1-й ПОР.-ДИН.), на шаге 27, если детонация отсутствовала, на шаге 28, т. е. если была зарегистрирована лишь слабая детонация, и на шаге 25, т.е. если были зарегистрированы только отдельные или слишком малое количество циклов бездетонационного сгорания, осуществляется переход к шагу 30. На этом шаге принимается решение оставить без изменений хранящееся в памяти значение упреждения wkrdya динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя. После этого весь вышеописанный процесс снова повторяется для обработки данных на следующем этапе динамического изменения режима работы двигателя, соответственно этапе динамического изменения нагрузки, при этом один этап динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя состоит из задаваемого количества циклов сгорания. Собственно корректировка значения упреждения осуществляется один раз за один этап динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя.

При изменении нагрузки двигателя, т.е. при наличии динамики, момент зажигания необходимо изменять таким образом, чтобы обеспечивать отдачу максимального крутящего момента. Это, в частности, означает необходимость смещать управляющую зажиганием величину в сторону раннего момента зажигания. Одновременно с этим при смещении управляющей зажиганием величины в сторону слишком раннего момента зажигания двигатель внутреннего сгорания (ДВС) проявляет повышенную склонность к детонации. Поэтому предлагаемый в изобретении способ позволяет оптимально совместить выполнение взаимно противоречащих требований, одно из которых состоит в необходимости обеспечить отсутствие детонации при работе ДВС, а другое - в необходимости обеспечить по возможности максимальный крутящий момент для достижения высокого кпд этого ДВС.

Задание для скорости изменения нагрузки первого порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя позволяет предотвратить изменение момента зажигания в сторону позднего при наличии лишь минимальных кратковременных перепадов нагрузки. В результате кпд двигателя сохраняется на высоком уровне. Каждое из значений упреждения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя, выдаваемое при превышении первого порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя, корректируют согласно предлагаемому в изобретении способу на основании фактических рабочих условий, характерных для текущего режима работы, с последующим его сохранением в памяти в виде обновленного значения до тех пор, пока не возникнет необходимость изменить значение этого упреждения, благодаря чему при переходе ДВС снова на работу в этом же режиме соответствующее такому режиму значение упреждения может быть считано из памяти и использовано для изменения момента зажигания в сторону позднего. Существуют два возможных варианта корректировки такого упреждения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя. Первая возможность состоит в увеличении значения упреждения, что означает изменение момента зажигания в сторону еще более позднего, а вторая возможность заключается в уменьшении значения упреждения, что означает изменение момента зажигания в сторону раннего ближе к границе детонации. Значение упреждения уменьшается в том случае, когда скорость изменения нагрузки превысила второе пороговое значение динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя и уже истекло заданное количество циклов бездетонационного сгорания. При этом исходят из того, что "безопасный интервал", на который в результате упреждения момент зажигания сместился от границы детонации, слишком велик, и поэтому момент зажигания можно постепенно изменить в сторону раннего. Если же скорость изменения нагрузки не превысила второго порогового значения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя, то необходим контроль за интенсивностью возникающей детонации. При слишком выраженной склонности ДВС к детонации значение упреждения динамического изменения нагрузки или режима работы двигателя увеличивают, изменяя тем самым момент зажигания в сторону еще более позднего и, следовательно, удаляя его от границы детонации.