Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя
На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании.
Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы.
Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя
Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.
Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации)
Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье как устроен двигатель внутреннего сгорания.
Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.
Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.
Расширение или рабочий ход.
В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.
При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.
Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля
В отличие от бензинового двигателя, при такте ‘впуск’ в цилиндры дизеля поступает чистый воздух.
Во время такта ‘сжатие’ воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.
Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.
Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.
Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления.
При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.
Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.
Более подробно про работу дизеля в статье Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы.
Принцип работы многоцилиндровых двигателей
На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т.
е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.
Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3
Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.
Общее устройство и работа ДВС . Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей
Почти на всех современных автомобилях в качестве силовой установки применяется двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (рис.
2.1).
Существуют еще электромобили, но их мы рассматривать не будем.
Рис. 2.1. Внешний вид двигателя внутреннего сгорания
В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей.
При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.
ПРИМЕЧАНИЕ
В ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.
ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипношатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:
? питания;
? выпуска отработавших газов;
? зажигания;
? охлаждения;
? смазки.
Основные детали ДВС:
? головка блока цилиндров;
? цилиндры;
? поршни;
? поршневые кольца;
? поршневые пальцы;
? шатуны;
? коленчатый вал;? маховик;
? распределительный вал с кулачками;
? клапаны;
? свечи зажигания.
Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема — с восьмью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 2.2). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.
Рис. 2.2. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:
а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (? — угол развала)
Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя.
Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 2.3). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 2.4).
Рис. 2.3. Поршень
Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания.
Рис. 2.4. Поршень с шатуном:
1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна; 3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 — маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца
Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 2.5).
В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.
Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см.
Рис. 2.5. Коленчатый вал с маховиком:
1 — коленчатый вал; 2 — вкладыш шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 — шайба болтов крепления маховика; 6 — вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника
Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.
А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра.
В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя.
Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.
Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливо-воздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.
Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах (используется чаще). При этом 1 л. с. равна примерно 0,735 кВт.
Как мы уже говорили, работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре топливо-воздушной смеси.
В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания (рис.
2.6), в дизельных — от сжатия.
Рис. 2.6. Свеча зажигания
При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется.
Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик (см. рис. 2.5). Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.
А сейчас поговорим немного подробнее о работе одноцилиндрового двигателя.
Повторим, первое действие — попадание внутрь цилиндра (в пространство над поршнем) топливо-воздушной смеси, которую приготовил карбюратор или инжектор. Этот процесс называется тактом впуска (первый такт). Заполнение цилиндра двигателя топливо-воздушной смесью происходит, когда поршень из верхнего положения движется в нижнее. При этом к цилиндру двигателя подведены два канала: впускной и выпускной.
Горючая смесь впускается через первый канал, а продукты ее сгорания выходят через второй. Непосредственно перед входом в цилиндр в этих каналах установлены клапаны. Их принцип действия очень прост: клапан — это подобие гвоздя с большой круглой шляпкой, перевернутый шляпкой вниз, которой закрывается вход из канала в цилиндр.
При этом шляпка прижимается к кромке канала мощной пружиной и закупоривает его.
Если нажать на клапан (тот самый гвоздь), преодолев сопротивление пружины, то вход в цилиндр из канала откроется (рис. 2.7).
Первый такт — впуск
Во время этого такта поршень перемещается из ВМТ в НМТ. При этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью до тех пор, пока поршень не окажется в НМТ, то есть его дальнейшее движение вниз станет невозможным. Из ранее сказанного мы с вами уже знаем, что перемещение поршня в цилиндре влечет за собой перемещение кривошипа, а следовательно, вращение коленчатого вала и наоборот.
Так вот, за первый такт работы двигателя (при перемещении поршня из ВМТ в НМТ) коленвал проворачивается на пол-оборота.
Второй такт — сжатие
После того как топливо-воздушная смесь, приготовленная карбюратором или инжектором, попала в цилиндр, смешалась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан, она становится рабочей.
Теперь наступил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и деваться ей стало некуда: впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение снизу вверх (от НМТ к ВМТ) и пытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра (см. рис. 2.7). Однако, как говорится, стереть в порошок эту смесь ему не удастся, поскольку преступить черту ВМТ поршень не может, а внутреннее пространство цилиндра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), чтобы над поршнем, находящимся в ВМТ, всегда оставалось пусть не очень большое, но свободное пространство — камера сгорания.
Рис. 2.7. Процесс работы четырехтактного двигателя:
а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт рабочего хода; г — такт выпуска
Третий такт — рабочий ход
Третий такт — самый ответственный момент, когда тепловая энергия превращается в механическую. В начале третьего такта (а на самом деле в конце такта сжатия) горючая смесь воспламеняется с помощью искры свечи зажигания (рис. 2.8). Давление от расширяющихся газов передается на поршень, и он начинает двигаться вниз (от ВМТ к НМТ). При этом оба клапана (впускной и выпускной) закрыты. Рабочая смесь сгорает с выделением большого количества тепла, давление в цилиндре резко возрастает, и поршень с большой силой перемещается вниз, приводя во вращение через шатун коленчатый вал. В момент сгорания температура в цилиндре повышается до 1800–2000 °C, а давление — до 2,5–3,0 МПа.
Рис. 2.8. Искра между электродами свечи
Обратите внимание, что главная цель создания самого двигателя — это как раз и есть третий такт (рабочий ход). Поэтому остальные такты называют вспомогательными.
Четвертый такт — выпуск
Во время этого процесса впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. Поршень, перемещаясь снизу вверх (от НМТ к ВМТ), выталкивает оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал (трубопровод). Далее через систему выпуска отработавших газов, наиболее известная часть которой — глушитель, отработавшие газы уходят в атмосферу (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Фрагмент глушителя
Все четыре такта периодически повторяются в цилиндре двигателя, тем самым обеспечивая его непрерывную работу, и называются рабочим циклом.
Рабочий цикл дизельного двигателя имеет некоторые отличия от рабочего цикла бензинового.
В нем во время такта впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а чистый воздух.
Во время такта сжатия он сжимается и нагревается. В конце первого такта, когда поршень приближается к ВМТ, в цилиндр через специальное устройство — форсунку, ввернутую в верхнюю часть головки цилиндра, — под большим давлением впрыскивается дизельное топливо. Соприкасаясь с раскаленным воздухом, частицы топлива быстро сгорают.
При этом выделяется большое количество тепла и температура в цилиндре повышается до 1700–2000 °C, а давление — до 7–8 МПа.
Под действием давления газов поршень перемещается вниз, и происходит рабочий ход.
Такт выпуска дизельного двигателя аналогичен такту выпуска бензинового двигателя.
Вспомогательные такты (первый, второй и четвертый) совершаются за счет кинетической энергии тщательно сбалансированного массивного чугунного диска, закрепленного на валу двигателя — маховика, о котором также шла речь выше.
Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах двигателя при его пуске, а также позволяет ему преодолевать кратковременные перегрузки, например, при трогании автомобиля с места. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Во время третьего такта (рабочего хода) поршень через шатун, кривошип и коленчатый вал передает запас инерции маховику. Инерция помогает ему осуществлять вспомогательные такты рабочего цикла двигателя. Из этого следует, что при тактах впуска, сжатия и выпуска поршень ходит в цилиндре именно за счет энергии, отдаваемой маховиком. В многоцилиндровом двигателе порядок работы цилиндров устанавливается таким образом, чтобы рабочий ход хотя бы одного поршня помогал осуществлять вспомогательные такты и плюс ко всему вращал маховик.
А теперь подведем итоги: совокупность последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обеспечивающих его непрерывную работу, называется рабочим циклом.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня или за пол-оборота коленчатого вала. Полный рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала.
Порядок работы цилиндров четырехцилиндрового двигателя: 1-3-4-2. Пятицилиндрового, как правило, — 1-2-4-3-5.
Способ и устройство для работы двигателя внутреннего сгорания
Настоящая заявка претендует на приоритет немецкой заявки № 10 2006 022 106.0 DE, поданной 11 мая 2006 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Изобретение относится к способу и устройству для работы двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит впускной тракт, который в зависимости от положения впускного клапана сообщается с камерой сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Во впускном тракте расположен по меньшей мере один исполнительный орган, с помощью которого можно задавать массовый расход воздуха через камеру сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания содержит инжекторный клапан для дозирования топлива, поступающего в цилиндр.
Ассоциация немецкой автомобильной промышленности (VDA) предложила стандартизированную концепцию мониторинга выхлопных газов для управления бензиновыми и дизельными двигателями. Концепция мониторинга выхлопных газов предусматривает, что при работе двигателя внутреннего сгорания на обедненной смеси необходимо необратимо переходить на квазистехиометрический режим работы двигателя внутреннего сгорания при возникновении неправдоподобной рабочей переменной двигателя внутреннего сгорания.
Влияние неправдоподобной рабочей переменной во время квазистехиометрической работы двигателя внутреннего сгорания обычно менее критично, чем возможное влияние неправдоподобной рабочей переменной при работе двигателя внутреннего сгорания на обедненной смеси. Однако КПД двигателя внутреннего сгорания при работе на обедненной смеси выше, чем при квазистехиометрическом режиме.
Задачей изобретения является создание способа и устройства для работы двигателя внутреннего сгорания, соответственно обеспечивающих высокоэффективную работу двигателя внутреннего сгорания.
Изобретение характеризуется способом и соответствующим устройством для работы двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит впускной тракт, по меньшей мере, один исполнительный элемент и форсуночный клапан для подачи топлива. Впускной тракт сообщается с камерой сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания в зависимости от положения впускного клапана. Конечный элемент управления расположен во впускном тракте. Массовый расход воздуха через камеру сгорания может быть задан исполнительным органом. Клапан впрыска закреплен за цилиндром. Для работы двигателя внутреннего сгорания значение рабочей переменной двигателя внутреннего сгорания определяется как функция по меньшей мере одной первой измеренной величины двигателя внутреннего сгорания. Проводят испытание, чтобы определить, является ли значение рабочей переменной правдоподобным как функция, по меньшей мере, второго измеренного параметра двигателя внутреннего сгорания. Если значение рабочей переменной недостоверно, проводится проверка, чтобы определить, работает ли двигатель внутреннего сгорания в настоящее время на обедненной смеси.
Если двигатель внутреннего сгорания в настоящее время работает на обедненной смеси, работа переключается на квазистехиометрическую работу двигателя внутреннего сгорания. После перехода на квазистехиометрический режим значение рабочей переменной определяется заново и заново проверяется. Переключение на обедненный режим происходит, если вновь определенное значение рабочей переменной является правдоподобным.
При работе на обедненной смеси массовый расход воздуха до камеры сгорания предпочтительно регулируется без дросселирования, а нагрузка двигателя внутреннего сгорания регулируется с помощью количества подаваемого топлива. В дополнение к работе на обедненной смеси нагрузку двигателя внутреннего сгорания предпочтительно регулировать путем дросселирования массового потока воздуха, проходящего через камеру сгорания. Следовательно, при обедненной работе ДВС КПД ДВС выше, чем при квазистехиометрической работе ДВС. Улучшенный КПД двигателя внутреннего сгорания приводит к меньшему расходу топлива двигателем внутреннего сгорания.
Однако при возникновении ошибочного состояния существует риск того, что колебания крутящего момента, создаваемого двигателем внутреннего сгорания, будут больше, чем при квазистехиометрическом режиме работы. Если значение рабочей переменной недостоверно и, таким образом, возникает состояние ошибки, двигатель внутреннего сгорания работает в квазистехиометрическом режиме и с более низким КПД, чтобы избежать колебания крутящего момента. Таким образом, переход на работу на бедной смеси в случае правдоподобного рабочего параметра позволяет двигателю внутреннего сгорания работать с более низким КПД только до тех пор, пока присутствует условие ошибки. Это способствует высокоэффективной работе двигателя внутреннего сгорания.
Например, можно проверить достоверность значения рабочей переменной, определив контрольное значение рабочей переменной как функцию второй измеренной величины и сравнив контрольное значение со значением рабочей переменной. . Например, можно указать диапазон допуска как функцию второй измеряемой величины и/или контрольного значения рабочей переменной.
Чтобы проверить значение рабочей переменной, теперь проводится тест, чтобы определить, находится ли значение рабочей переменной в пределах допустимого диапазона. В качестве альтернативы диапазон допустимых значений может быть предварительно определен вокруг значения рабочей переменной, и для проверки выполняется проверка, чтобы определить, находится ли проверочное значение рабочей переменной в пределах допустимого диапазона.
При работе двигателя внутреннего сгорания на обедненной смеси в двигатель внутреннего сгорания для процесса сгорания подается меньше топлива, чем может быть сожжено с тем количеством воздуха, которое подается в указанный двигатель внутреннего сгорания для процесса сгорания. При стехиометрической работе двигателя внутреннего сгорания в двигатель внутреннего сгорания для процесса сгорания подается точно такое же количество топлива, какое может быть сожжено с тем количеством воздуха, которое подается в указанный двигатель внутреннего сгорания для процесса сгорания.
В этом контексте квазистехиометрический означает, что соотношение воздух-топливо в воздушно-топливной смеси является стехиометрическим при заданном низком допуске.
В предпочтительном варианте осуществления способа значение рабочей переменной определяют заново и/или заново тестируют, и/или переводят на бедную смесь после перехода на квазистехиометрическую работу только по истечении заданного промежутка времени. Таким образом, переход к квазистехиометрическому режиму работы может сначала еще раз воздействовать на двигатель внутреннего сгорания при переходе на режим бедной смеси. Это способствует точной работе двигателя внутреннего сгорания и предотвращает слишком быстрый переход на обедненную смесь.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа при каждом переходе на квазистехиометрический режим счетчик увеличивается на одну единицу из-за неправдоподобного значения рабочей переменной. Это позволяет регистрировать частоту переключения между обедненной смесью и квазистехиометрической работой двигателя внутреннего сгорания.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа переключение на обедненную операцию выполняется только в том случае, если значение счетчика ниже заданного максимального значения счетчика. Это, например, позволяет избежать состояния ошибки, которое создается на основе работы двигателя внутреннего сгорания на обедненной смеси.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа значение выданного количества топлива определяется как функция первого измеренного количества. Проводится испытание, чтобы определить, является ли значение количества выданного топлива правдоподобным в зависимости от второго измеренного количества. Переход на квазистехиометрический режим осуществляется, если значение количества выданного топлива недостоверно. Величина количества выданного топлива определяется заново и проверяется заново. Переход на обедненную смесь выполняется, если вновь определенное значение количества выданного топлива является правдоподобным. Это, в частности, способствует точной работе двигателя внутреннего сгорания, поскольку, особенно во время работы двигателя внутреннего сгорания на обедненной смеси, большее количество топлива может способствовать колебаниям генерируемого крутящего момента.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа значение соотношения топливовоздушной смеси определяется как функция первой измеренной величины и, по меньшей мере, третьей измеренной величины. Значение отношения воздушно-топливной смеси представляет соотношение воздух-топливо в воздушно-топливной смеси. Испытание проводят, чтобы определить, является ли значение отношения воздушно-топливной смеси правдоподобным. Переход на квазистехиометрический режим происходит, если соотношение топливовоздушной смеси недостоверно. Величину соотношения топливовоздушной смеси заново определяют и испытывают заново. Если вновь определенное значение отношения воздушно-топливной смеси является правдоподобным, осуществляется переход на бедную смесь. Это способствует точной работе двигателя внутреннего сгорания, поскольку, особенно при работе двигателя внутреннего сгорания с обедненной воздушно-топливной смесью, именно соотношение воздух-топливо смещается в пользу количества топлива, что способствует колебаниям генерируемого крутящего момента.
Предпочтительные варианты осуществления способа могут быть легко перенесены на выгодные варианты осуществления устройства.
Изобретение подробно поясняется ниже со ссылкой на схематические чертежи.
Они следующие:
РИС. 1 схематическая диаграмма двигателя внутреннего сгорания,
фиг. 2 блок-схема программы работы двигателя внутреннего сгорания.
Элементы одинаковой конструкции или функции обозначены на всех рисунках одними и теми же условными обозначениями.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из впускного тракта 1 , блока цилиндров 2 , головки блока цилиндров 3 и выпускного тракта 4 . Впускной тракт 1 предпочтительно содержит дроссельную заслонку 5 , коллектор 6 и впускную трубу 7 , которая направляется к цилиндру Z 1 через впускное отверстие в камере сгорания 9 в блок двигателя 2 . Блок двигателя 2 также содержит коленчатый вал 8 , соединенный с поршнем 11 цилиндра Z 1 посредством шатуна 10 .
Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно содержит помимо цилиндра Z 1 дополнительные цилиндры Z 1 -Z 4 . Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно размещается в автомобиле.
Головка блока цилиндров 3 также предпочтительно включает в себя как инжекторный клапан 18 и свеча зажигания 19 . В качестве альтернативы инжекторный клапан 18 также может быть соответствующим образом расположен во впускной трубе 7 . Выпускной тракт 4 предпочтительно включает каталитический нейтрализатор 23 ОГ, который предпочтительно выполнен в виде трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.
Предусмотрено устройство управления 25 , которому назначены датчики, причем указанные датчики обнаруживают различные измеряемые величины и в каждом случае определяют значение измеряемой величины. Рабочие переменные включают измеренные величины и производные от них величины двигателя внутреннего сгорания.
Рабочие переменные могут отражать текущее рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления 25 определяет в зависимости от по крайней мере одной из рабочих переменных по крайней мере одну управляющую переменную, которая затем преобразуется в один регулирующий сигнал или множество регулирующих сигналов для управления конечными элементами управления с помощью соответствующих исполнительных механизмов. Устройство управления 25 также можно назвать устройством для управления двигателем внутреннего сгорания.
Датчики — индикатор положения педали 26 определяющий положение педали газа 27 , расходомер воздуха 28 , определяющий массовый расход воздуха перед дроссельной заслонкой 5 , датчик температуры 32 , определяющий температуру всасываемого воздуха, датчик давления во впускной трубе 34 , определяющий давление во впускном трубопроводе в коллекторе 6 , датчик 36 угла поворота коленчатого вала, который определяет угол поворота коленчатого вала, которому затем присваивается скорость вращения двигателя внутреннего сгорания.
Кроме того, предусмотрен также датчик выхлопных газов 9.0043 38 , который расположен перед каталитическим нейтрализатором отработавших газов 23 и который, например, определяет остаточное содержание кислорода в отработавших газах и измерительный сигнал которого характеризует соотношение воздух-топливо в камера сгорания 9 цилиндров Z 1 -Z 4 .
В зависимости от варианта осуществления изобретения может быть любое подмножество упомянутых датчиков или даже могут быть дополнительные датчики.
Конечными элементами управления являются, например, дроссельная заслонка 5 , клапаны впуска и выпуска газа 12 , 13 , клапан впрыска 18 и/или свеча зажигания 19 .
Работа на обедненной смеси ДВС двигателя внутреннего сгорания характеризуется тем, что для процесса сгорания двигателя внутреннего сгорания подается меньшее количество топлива, чем может быть сожжено при том количестве воздуха, которое подается для процесса сгорания, в частности при содержащегося в нем кислорода.
При стехиометрическом режиме работы двигателя внутреннего сгорания для процесса сгорания подается точно такое же количество топлива, которое может быть сожжено с кислородом. В этом контексте квазистехиометрический означает, что соотношение воздух-топливо является стехиометрическим при предпочтительно заданном низком допуске. Например, во время квазистехиометрического режима, предпочтительно в очень небольшом диапазоне вокруг стехиометрического соотношения воздух-топливо, режим работы на обедненной смеси AFL и режим работы на обогащенной смеси двигателя внутреннего сгорания чередуются. В принципе, квазистехиометрическую операцию также можно назвать стехиометрической операцией.
При работе на обедненной смеси AFL степень открытия дроссельной заслонки 5 регулируется на максимум, а нагрузка двигателя предпочтительно регулируется с помощью количества подаваемого топлива MFF. С другой стороны, во время квазистехиометрического режима нагрузка двигателя внутреннего сгорания предпочтительно регулируется посредством степени открытия дроссельной заслонки 5 .
Степень открытия дроссельной заслонки 5 воздействует на массовый расход воздуха MAF через камеру сгорания 9 . КПД двигателя внутреннего сгорания выше, чем при квазистехиометрическом режиме AFS за счет недросселируемого массового расхода воздуха MAF на обедненной смеси AFL через камеру сгорания. Однако при работе на обедненной смеси AFL двигатель внутреннего сгорания более подвержен ошибкам. Эти ошибочные состояния могут быть вызваны непредвиденными значениями командных переменных, которые являются рабочими переменными, например, неожиданное давление топлива, неожиданно большое количество дозируемого топлива MFF и/или неожиданное соотношение воздух-топливо в пользу количества выдачи топлива MFF, которые могут быть вызваны неожиданно большим количеством топлива MFF. Неожиданно большое количество дозируемого топлива MFF или неожиданное соотношение воздух-топливо может быть вызвано, например, аэрацией бака и/или аэрацией картера коленчатого вала, через которую топливо испаряется из топливного бака или из картера коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
двигатель может достигать впускного тракта 1 и/или камеру сгорания 9 и/или выпускной тракт 4 .
При возникновении состояния ошибки бит устанавливается в памяти ошибок на носителе данных блока управления 25 предпочтительным образом. Затем этот бит представляет возникновение состояния ошибки, в частности, наличие неправдоподобных рабочих переменных. При работе на обедненной смеси, чтобы проверить рабочую переменную, можно выполнить тест, чтобы определить, был ли установлен бит.
При работе на обедненной смеси неожиданное количество подаваемого топлива MFF или неожиданное соотношение воздух-топливо воздействует непосредственно на крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, поскольку на основе работы на обедненной смеси AFL в системе внутреннего сгорания достаточно кислорода двигатель, чтобы сжечь неожиданно большое количество топлива MFF. Во время квазистехиометрической работы неожиданно большое количество топлива MFF или неожиданное соотношение воздух-топливо больше не влияют так сильно на генерируемый крутящий момент, как это происходит при работе на обедненной смеси AFL, потому что практически нет кислорода или совсем нет кислорода.
предусматривал сжигание неожиданно большого количества топлива MFF.
При проверке того, является ли правдоподобным значение какой-либо рабочей переменной PLAUS, например, значение количества топлива MFF, которое должно быть выдано, значение любой рабочей переменной предпочтительно определяется посредством модельного расчета на основе первая измеренная величина двигателя внутреннего сгорания. Затем контрольное значение любой рабочей переменной предпочтительно определяется как функция второй измеренной величины. Впоследствии значение и контрольное значение любой рабочей переменной можно сравнить друг с другом. Например, допустимый диапазон может быть задан как функция значения любой рабочей переменной, и может быть проведен тест, чтобы определить, находится ли проверочное значение любой рабочей переменной в пределах допустимого диапазона. В качестве альтернативы диапазон допустимых значений может быть заранее определен проверочным значением любой рабочей переменной, и может быть проведен тест, чтобы определить, находится ли значение любой рабочей переменной в пределах допустимого диапазона.
В качестве альтернативы диапазон допуска может быть указан как функция первой и/или второй измеренной величины, и может быть проведено испытание, чтобы определить, находится ли значение какой-либо рабочей переменной в пределах диапазона допуска. Во время работы двигателя внутреннего сгорания значение и контрольное значение или диапазон допустимых значений любой рабочей переменной предпочтительно определяют непрерывно и используют для взаимного правдоподобия.
Программа (фиг. 2) для работы двигателя внутреннего сгорания предпочтительно хранится на носителе данных блока управления 25 . Программа используется в случае недостоверного значения рабочей переменной, в частности, в случае недостоверного значения LAMB_AV соотношения воздух-топливо, для предотвращения или ограничения колебаний крутящего момента двигателя внутреннего сгорания и тем не менее, чтобы двигатель внутреннего сгорания работал с максимально низким расходом топлива. Программа предпочтительно запускается на этапе S9.
0043 1 , в котором при необходимости инициализируются переменные.
На этапе S 2 значение LAMB_AV соотношения воздух-топливо определяется как функция массового расхода воздуха MAF до камеры сгорания 9 и как функция измеренного массового расхода воздуха МФФ. Массовый расход воздуха MAF до камеры сгорания 9 можно, например, определить как функцию массового расхода воздуха перед дроссельной заслонкой 5 и как функцию степени открытия дроссельной заслонки 9.0043 5 . Количество выдаваемого топлива MFF можно, например, выбрать на основе желаемого значения количества выданного MFF топлива и/или определить в зависимости от продолжительности активации клапана впрыска 18 и/или в зависимости от функция давления топлива, посредством которой топливо дозируется с помощью клапана впрыска 18 .
На этапе S 3 выполняется проверка, чтобы определить, является ли значение LAM_AV соотношения воздух-топливо правдоподобным PLAUS и предпочтительно в зависимости от измерительного сигнала датчика 9 выхлопных газов.
0043 38 . Если условие этапа S 3 выполнено, процесс снова продолжается на этапе S 1 . Если условие этапа S 3 не выполнено, процесс продолжается на этапе S 4 .
На этапе S 4 выполняется тест для определения того, работает ли двигатель внутреннего сгорания в настоящее время в режиме обедненной смеси. Если условие этапа S 4 не выполнено, инициируется мера ошибки ERROR. Если условие шага S 4 выполнено, процесс продолжается на этапе S 6 . На этапе S 6 происходит переключение на квазистехиометрический режим AFS двигателя внутреннего сгорания.
Затем программа остается на этапе S 7 в течение заданного промежутка времени DUR.
На этапе S 8 счетчик CTR может быть увеличен на одну единицу.
На этапе S 9 значение LAMB_AV отношения воздух-топливо определяется заново.
На этапе S 10 выполняется проверка, чтобы определить, является ли вновь определенное значение LAMB_AV отношения воздух-топливо правдоподобным PLAUS и является ли счетчик CTR ниже максимального значения CTR MAX, равного счетчик CTR.
Это может способствовать предотвращению повторного возникновения ошибки, которая, например, возникает на основе AFL работы на обедненной смеси двигателя внутреннего сгорания, путем переключения AFL на работу на обедненной смеси.
В шаге S 11 происходит переключение на обедненную работу AFL.
Программа может закончиться на шаге S 12 . Однако программа предпочтительно завершается через равные промежутки времени во время работы двигателя внутреннего сгорания.
Изобретение не ограничивается приведенными примерами изобретения. Например, в программе в качестве альтернативы значению LAMB_AV соотношения воздух-топливо может быть определена и протестирована другая рабочая переменная камеры внутреннего сгорания, например, количество выданного топлива MFF.
Способ и устройство для работы двигателя внутреннего сгорания
1. Область техники
Настоящее изобретение относится к способу оптимизации впрыска топлива при работе двигателя внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
Коммерчески известны двигатели внутреннего сгорания, например, в которых бензин впрыскивается форсунками непосредственно в определенные камеры сгорания. Форсунки такого типа оснащены иглой клапана, которая приводится в действие, например, электромагнитным исполнительным устройством. Известны различные способы расчета оптимального точного количества впрыскиваемого топлива, посредством которых, среди прочего, устанавливается управляющая информация для форсунок, такая как начало регулирования, продолжительность регулирования и/или окончание регулирования. Чем точнее доступна эта информация, тем точнее можно управлять дозированием регулирующего и/или регулирующего устройства; с этой целью также необходимо учитывать время задержки при открытии и закрытии иглы клапана.
Таким образом, целью настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование способа типа, упомянутого вначале, который дополнительно оптимизирует впрыск топлива через форсунки.
Время задержки открытия форсунки определяется с использованием способа согласно настоящему изобретению. Учитываются индивидуальные, взаимно отклоняющиеся неточности в элементах клапана, в седле клапана, а также потенциально в якоре соленоида, которые приводят к отклонениям допусков на время задержки открытия. В контексте способа по настоящему изобретению принципиальная конструкция форсунок, приводимых в действие электромагнитным исполнительным устройством, не имеет особого значения, т. е. клапанные элементы могут быть как неподвижно соединены с электромагнитным якорем, так и могут включать который имеет определенный осевой зазор от элемента клапана.
Время открытия клапана включает в себя продолжительность управления минус время задержки открытия и (по завершении продолжительности управления) время закрытия. Таким образом, чисто математически получается, что:
Время открытия клапана = продолжительность управления — время задержки открытия + время закрытия (1)
Идея, лежащая в основе настоящего изобретения, состоит в том, чтобы установить ту продолжительность управления, при которой подъемное движение элемента клапана точно уже невозможно или точно еще невозможно, и при этом клапан остается закрытым.
Таким образом, нет времени открытия клапана и времени закрытия. Трансформация вышеупомянутой формулы для этого случая сводит формулу чисто математически к:
Время задержки открытия=длительность управления (2)
В данном случае это означает, что установленная таким образом продолжительность управления соответствует тому времени задержки открытия, которое в простейшем случае можно считать постоянным независимо от фактической продолжительности управления во время движения операция.
Закрытие форсунки можно легко определить с помощью различных известных методов, например с помощью датчиков и/или путем анализа электрических или электромагнитных параметров. Некоторые из них уже реализованы в управлении и регулировании форсунок. Таким образом, это не является дополнительным фактором затрат.
Способ согласно настоящему изобретению особенно эффективен, когда продолжительность контроля последовательно сокращается до того момента, когда закрытие форсунки становится невозможно установить, или когда продолжительность контроля последовательно увеличивается до того самого момента, когда закрытие форсунки становится невозможным.
форсунка является определяемой, и тем, что время задержки открытия форсунки определяется от времени от начала управления до закрытия в последний раз, соответственно до закрытия в первый раз. Чтобы сократить время определения, на первом этапе способа может быть выполнен больший скачок во времени до критической точки, а затем приближение к критической продолжительности управления может осуществляться небольшими шагами, при которых подъемное и закрывающее движение элемента клапана только что снова распознан, соответственно только что еще не распознан. При этом может быть учтено, что закрытие может быть не диагностируемым в случае минимального открытия вентильного элемента, в результате чего диагностируемая продолжительность управления отклоняется от точного значения. В этом случае эмпирически определенные значения адаптации, например, из тестового поля, могут использоваться для соответствующей корректировки установленного значения продолжительности управления, например, в устройстве управления и/или регулирования.
Также возможно приближение к критической продолжительности контроля с обеих сторон и последующее получение точного критического времени контроля из обоих установленных значений в соответствии с заранее заданным алгоритмом (например, путем генерации среднего значения).
Способ по настоящему изобретению предусматривает, что электрическая рабочая переменная представляет собой производную по времени (градиент) напряжения соленоидной катушки электромагнитного исполнительного устройства, а закрытие форсунки определяется по минимуму градиент. В ответ на контакт элемента клапана с седлом клапана форсунки на затухающее напряжение электромагнитного исполнительного устройства влияет изменение взаимной индуктивности, вызванное изменением движения элемента клапана, что приводит к седлообразному напряжению. кривая, на которой точка перегиба кривой соответствует точке контакта вентильного элемента. Для надежного распознавания замыкания контакта вентильного элемента предпочтительна временная производная (градиент) кривой напряжения, поскольку седлообразная кривая преобразуется в легко диагностируемый минимум.
По истечении контрольного времени следует учитывать только первый возникший минимум, поскольку впоследствии могут быть получены дополнительные минимумы, например, в результате подпрыгивания элемента клапана или якоря. В качестве альтернативы или дополнительно замыкание контакта вентильного элемента можно распознать по второй производной функции, которая имеет нулевое значение при закрытии вентильного элемента. Кривая напряжения может быть легко получена в устройстве управления и/или регулирования с небольшими затратами.
Для получения достоверных значений времени задержки открытия в любое время и для распознавания дрейфа, соответственно вызванного износом старения форсунки, процесс повторяется (например, каждый раз после определенного времени работы или определенного количества операций циклов) при работе двигателя внутреннего сгорания.
Преимущество также в том, что способ может быть реализован во время работы двигателя внутреннего сгорания с многоточечным впрыском, при этом продолжительность регулирования изменяется только для одного одноточечного впрыска и по существу компенсируется нейтральным по крутящему моменту и/или нейтральному по выхлопному газу путем изменения продолжительности контроля, по крайней мере, еще одного одноточечного впрыска.
Это означает, что метод не мешает работе двигателя внутреннего сгорания.
Кроме того, способ может быть осуществлен в условиях выбега двигателя внутреннего сгорания в условиях замедленного зажигания. Здесь достигается преимущество, например, в том, что давление топлива может свободно изменяться по мере необходимости для определения зависимости времени задержки открытия от давления. Продолжительность впрыскивания можно постепенно увеличивать от состояния, в котором инжектор точно не открывается, до его первого открытия. Таким образом, любое неблагоприятное воздействие на выхлопные газы сведено к минимуму. Если системе управления назначен отсроченный угол опережения зажигания, впрыскиваемое топливо по существу сгорает с нейтральным крутящим моментом. Эта мера также служит для того, чтобы способ не мешал нормальной работе двигателя внутреннего сгорания.
Знание точного времени задержки открытия позволяет учитывать его при управлении и/или регулировании форсунки. Таким образом, дозирование топлива и весь контроль и/или регулирование впрыска топлива могут быть дополнительно усовершенствованы (в этом отношении сравните формулу (1)).
Выяснение времени задержки открытия для всех форсунок двигателя внутреннего сгорания уменьшает разброс количества впрыска от одной форсунки к другой, тем самым экономя топливо и обеспечивая большую равномерность работы двигателя внутреннего сгорания.
Также предусмотрено, что метод может быть реализован для различных давлений топлива и что на основе результатов метода создается характеристическая карта. Это может использоваться, например, для регулируемой или контролируемой работы топливных форсунок.
РИС. 1 показано схематическое изображение двигателя внутреннего сгорания, имеющего множество форсунок.
РИС. 2 схематически изображен инжектор с фиг. 1.
РИС. 3 представлены две диаграммы, на которых, с одной стороны, управляющий ток форсунки с фиг. 2, а с другой стороны, их влияние на подъемную силу форсунки нанесено во времени.
РИС. 4 представлены три диаграммы, на которых отложены ток управления, подъемная сила и производная напряжения катушки от времени (при нормальной работе ДВС).
РИС. 5 показаны три диаграммы, аналогичные фиг. 3, но с укороченным управлением по сравнению с фиг. 3.
РИС. 6 показаны три диаграммы, аналогичные фиг. 4, но с еще раз укороченным по сравнению с фиг. 4.
РИС. 7 показана блок-схема способа работы двигателя внутреннего сгорания по фиг. 1.
На фиг. 1 двигатель внутреннего сгорания в целом обозначен ссылочной позицией 10 . Он включает в себя бак 12 , из которого система подачи 14 подает топливо в общую магистраль 16 . К ним присоединено множество форсунок 18 a по 18 d , которые впрыскивают топливо непосредственно в камеры сгорания 20 a по 20 1d 4 , предназначенные для них. Работа двигателя внутреннего сгорания 10 контролируется, соответственно регулируется устройством управления и регулирования 22 , которое, среди прочего, также управляет форсунками 18 a с по 18 d.
РИС. 2 более подробно показан пример инжектора 18 a . Он включает в себя электромагнитное исполнительное устройство 24 , которое, в свою очередь, включает в себя электромагнитную катушку 26 и якорь электромагнита 30 на игле клапана 9.0043 28 . В данном случае якорь соленоида 30 жестко соединен с иглой клапана 28 . Однако также возможно обеспечить определенный осевой зазор между якорем электромагнита 30 и иглой клапана 28 .
В принципе, инжектор 18 a работает следующим образом: Форсунка 18 a показана на РИС. 2 в закрытом состоянии, т.е. игла клапана 28 упирается в седло клапана 32 . Для приведения в действие якоря соленоида 30 напряжение («управляющее напряжение») подается на электромагнитную катушку 26 через устройство управления и регулирования 22 и выходной каскад (не показан), который возбуждает катушку 26 и , с учетом соответствующей силы и продолжительности, поднимает иглу клапана 28 с седла клапана 32 .
РИС. 3 показано схематическое изображение такого управления форсункой 18 и (в качестве примера) и влияние на время открытия форсунки 18 с течением времени. ИНЖИР. 3 включает в себя две диаграммы, верхняя диаграмма показывает временную характеристику управляющего тока 1 , а нижняя диаграмма показывает подъем H инжектора 18 a , индуцированный им.
Характеристическая кривая управляющего тока I на верхней диаграмме показывает сначала быстрый рост (сравните ссылочный номер 40 ), который затем остается постоянным в течение определенного периода времени, а затем падает более или менее наполовину (сравните ссылочный номер 42 ). Этот текущий уровень поддерживается до окончания времени управления t i . Конец продолжительности управления t и характеризуется тем, что отключается ток I (ср. ссылочный номер 44 ).
На нижней диаграмме видно, что игла клапана 28 форсунки 18 a поднимается после начала регулирования только после определенного времени задержки открытия t 1 (сравните позицию 46 ).
Если игла клапана 28 достигла своего максимального смещения, то для поддержания этого уровня достаточно использовать меньший ток управления 1 . Если ток управления 1 отключается, игла клапана 28 снова опускается в седло клапана 32 , но также с задержкой (сравните ссылочный номер 48 ). Интервал времени от выключения тока управления 1 до полного закрытия определяется как время закрытия t ab иглы клапана 28 . Все время открытия клапана характеризуется Т оп . Таким образом, чисто математически получается, что:
T op = t i −t 11 +t
7 ab 08. На фиг.4-6 показаны три сценария приведения в действие форсунки , 18, при длительности управления t и различных периодов времени. Каждый рисунок иллюстрирует три диаграммы. В каждом случае на верхней диаграмме показана временная характеристика управляющего тока 1 ; на средней диаграмме показана характеристическая кривая подъема клапана H; а нижняя диаграмма иллюстрирует характеристическую кривую первой производной по времени («временной градиент») напряжения катушки, показывающую затухание напряжения U M на соленоидной катушке 26 после завершения управления.
РИС. 4 показан сценарий, который имеет место, например, при нормальной работе. Ток управления 1 и подъем H иглы клапана 28 соответствуют известной последовательности, описанной выше. Из нижней диаграммы видно, что характеристическая кривая первой производной напряжения U M имеет минимум 50 , определяющий момент, когда игла клапана 28 соприкасается с седлом клапана 32 . Минимум 50 обусловлен изменением кривой напряжения катушки соленоида 26 , которая имеет седлообразную кривую в момент замыкания иглы клапана 28 . Это следует из изменения движения, которое происходит при контакте иглы клапана 28 , и из изменения взаимной индуктивности в катушке соленоида 26 , связанный с ним.
РИС. 5 показывает сценарий, в котором продолжительность управления t i немного укорочена. Максимальное перемещение иглы клапана 28 больше не достигается из-за краткости времени регулирования t i .
В результате время открытия клапана T op также сокращается. Характеристика первой производной напряжения U M снова показывает минимум 50 в ответ на касание иглы клапана 26 в седле клапана 32 .
На РИС. 6 продолжительность управления t i сокращается еще больше и фактически до такой степени, что игла клапана 26 больше не может отрываться от седла клапана 32 . В результате характеристическая кривая первой производной напряжения U M не имеет минимума. Время открытия клапана T op и время закрытия t ab отсутствуют, таким образом, считается математически равным 0.
Если в приведенную выше формулу для определения продолжительности открытия клапана T 9 подставить два нулевых значения0407 op , тогда для случая, когда длительность регулирования t i настолько мала, что игла клапана 28 только что не поднималась, результат после перестановки формулы будет следующим:
Длительность регулирования t i =время задержки открытия t 11
Это означает, что для определения времени задержки открытия t 11 можно применить принцип последовательного сокращения продолжительности регулирования.
Точное знание времени задержки открытия t 11 позволяет доработать управление и регулировку форсунок 18 a по 18 d и, как следствие, всего процесса впрыска топлива.
Один из возможных способов определения времени задержки открытия t 11 показан на фиг. 7:
Точкой отправления является нормальная работа транспортного средства с длительностью управления t i (номер ссылки 100 ), заданной устройством управления и регулирования 22 . После этого устройство управления и регулирования 22 проверяет на шаге 110 , позволяют ли внешние условия двигателя внутреннего сгорания 10 сократить продолжительность управления t i по крайней мере для одной форсунки 18 , без работы транспортного средства. двигателя внутреннего сгорания 10 подвергается неблагоприятному воздействию. Это может иметь место, например, при переполнении. Если это возможно, длительность управления t i сокращен для выбранной форсунки 18 в шаге 120 .