Способ и устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способу и устройству управления и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность способа и устройства для контроля за системой управления двигателем внутреннего сгорания. В способе управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, определяют по меньшей мере одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя. По меньшей мере в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра. Устройство для осуществления способа имеет блок управления, который служит для определения по меньшей мере одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя. По меньшей мере в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха. Блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к способу управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, при этом определяют по меньшей мере одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя. Изобретение относится также к устройству для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который по меньшей мере в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, имеющему блок управления, который служит для определения по меньшей мере одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя.

Из DE-A 19536038 (патент US 5692472) известен способ контроля за работой системы управления обычного ДВС на основе крутящего момента. При этом по меньшей мере на основании положения педали акселератора определяют максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность. Далее, в зависимости от частоты вращения вала двигателя, установленного угла опережения зажигания и нагрузки (по массовому расходу воздуха и иным параметрам) рассчитывают фактический крутящий момент, соответственно фактическую мощность двигателя. В целях контроля максимально допустимое значение сравнивают с рассчитанным фактическим значением. В случае превышения фактическим значением максимально допустимого значения предпринимают ответные меры как реакцию на возникший сбой. Такими ответными мерами, позволяющими среагировать на сбой и устранить его, является ограничение мощности, например прекращение подачи топлива в двигатель до тех пор, пока фактическое значение снова не станет ниже максимально допустимого значения.

Описанный выше подход обеспечивает надежный и удовлетворительный контроль за системой управления ДВС во всех режимах его работы. Как очевидно, такой контроль основан на измерении массового расхода воздуха, подаваемого в ДВС. Однако у двигателей, которые по крайней мере в одном из режимов работают на обедненной горючей смеси, рассчитанный на основании измеренного массового расхода воздуха крутящий момент, соответственно рассчитанная мощность не соответствуют фактическим показателям, и поэтому вышеописанный метод контроля за работой таких двигателей может быть использован лишь в ограниченной мере.

Сказанное выше прежде всего относится к ДВС с непосредственным впрыскиванием топлива, поскольку при работе двигателя в режиме с послойным смесеобразованием измеренных значений массового расхода воздуха и установленного угла опережения зажигания недостаточно для расчета фактического крутящего момента. Не поддающееся измерению количество впрыскиваемого топлива оказывает в данном случае, как и у всех работающих на обедненных горючих смесях двигателей, сильное влияние на крутящий момент, которое не может быть учтено при использовании известного подхода. Вместе с тем именно количество впрыскиваемого топлива может в результате таких отклонений, как слишком высокое давление в общей топливораспределительной магистрали высокого давления или слишком медленно закрывающаяся клапанная форсунка, оказаться слишком большим, в результате чего двигатель может развить слишком высокий крутящий момент, что может привести к работе двигателя в нежелательном режиме.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача - разработать более эффективные способ и устройство для контроля за системой управления двигателем внутреннего сгорания, который по меньшей мере в некоторых режимах работает на обедненных горючих смесях.

В отношении способа, указанного в начале описания типа, эта задача решается благодаря тому, что по меньшей мере в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра.

В отношении устройства, указанного в начале описания типа, поставленная в изобретении задача решается благодаря тому, что по меньшей мере в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха, а блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании по меньшей мере одного его рабочего параметра.

Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием топлива известен из DE-A 19631986. Управление таким двигателем осуществляется в основном в двух различных режимах его работы, а именно в режиме с послойным смесеобразованием и в режиме с гомогенным смесеобразованием. В режиме с гомогенным смесеобразованием топливо впрыскивается в цилиндры на такте впуска, а двигатель работает с закрытой дроссельной заслонкой, тогда как в режиме с послойным смесеобразованием топливо впрыскивается в цилиндры на такте сжатия, а двигатель работает с открытой дроссельной заслонкой.

При работе в режиме с гомогенным смесеобразованием по меньшей мере на основании положения педали акселератора определяют расчетное значение крутящего момента, пересчитываемое в количество впрыскиваемого топлива. Далее, исходя из этого количества топлива определяют расчетный угол положения дроссельной заслонки для регулирования подачи воздуха в двигатель, регулируя тем самым состав отработавших газов с целью его доведения до заданных показателей. Последнее не относится к режиму с послойным смесеобразованием, когда двигатель работает без дросселирования, т.е. с открытой дроссельной заслонкой. Режим с гомогенным смесеобразованием используется при работе двигателя по меньшей мере в диапазоне повышенных (полных) нагрузок, тогда как режим с послойным смесеобразованием используется при работе двигателя в диапазоне пониженных (малых) нагрузок, соответственно в диапазоне частичных (средних) нагрузок. Меры по контролю за правильностью работы системы управления в указанной публикации не описываются.

Предлагаемое в изобретении техническое решение позволяет осуществлять эффективный и удовлетворительный контроль за системой управления двигателем внутреннего сгорания, который по меньшей мере на отдельных режимах работает на обедненной горючей смеси.

Особые преимущества проявляются при контроле за работой системы управления двигателем внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина.

Особое преимущество состоит также в том, что при работе ДВС на обедненной горючей смеси в зависимости от положения педали акселератора определяют максимально допустимую частоту вращения, при превышении которой ограничивают подачу воздуха в ДВС. Такое ограничение осуществляется предпочтительно за счет закрытия дроссельной заслонки.

Особое преимущество заключается также в том, что максимальная частота вращения, при превышении которой ограничивается подача воздуха, задается лишь при отпущенной педали акселератора, т.е. при нахождении этой педали в положении, соответствующем холостому ходу. Благодаря этому при контроле удается охватить по меньшей мере наиболее критический режим за счет точного и надежного обнаружения сбоев, что позволяет исключить возникновение в этом режиме нежелательных ситуаций в работе двигателя.

В результате исключается повышение крутящего момента, соответственно мощности до недопустимых величин даже в том случае, если при прекращенной подаче топлива будет происходить дальнейшее образование воспламеняющейся смеси, например из-за не герметичности клапанной форсунки. При работе на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси подачу воздуха предпочтительно регулируют таким образом, чтобы крутящий момент или мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу. Иными словами, подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы в случае возможного впрыскивания развиваемый двигателем крутящий момент при стехиометрическом составе горючей смеси не приводил к недопустимому поведению транспортного средства.

Особое преимущество в дополнение или альтернативно к вышеописанному техническому решению достигается за счет переключения на режим работы на стехиометрический или обогащенной горючей смеси, причем в этом случае можно использовать известный способ контроля. Такое переключение предпочтительно осуществлять при отпущенной педали акселератора. И в этом случае количество подаваемого в двигатель воздуха предпочтительно регулировать управлением дроссельной заслонкой в зависимости от степени нажатия водителем на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя таким образом, чтобы развиваемый в результате двигателем крутящий момент соответствовал крутящему моменту на холостом ходу. В этом случае превышение фактически рассчитанным моментом или фактически рассчитанной мощностью предельных значений расценивается как наличие сбоя, в ответ на который предпринимаются соответствующие меры.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа при работе с ограниченной подачей воздуха и прекращенной подачей топлива подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы развиваемый двигателем крутящий момент, соответственно развиваемая двигателем мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу, если впрыскиваемое количество топлива будет находиться в приблизительно стехиометрическом соотношении с количеством подаваемого воздуха.

Указанный выше по меньшей мере один режим работы двигателя, определяемый в зависимости от степени нажатия на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя, имеет место прежде всего в том случае, когда при характеризующей степень нажатия на педаль акселератора величине, находящейся ниже заданного порогового значения, предпочтительно близкой к положению при холостом ходе, частота вращения вала двигателя превышает заданное пороговое значение.

В указанном по меньшей мере одном режиме работы двигателя предпочтительно рассчитывают максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность, полученное значение сравнивают с опорной величиной и, если эта опорная величина превышает допустимое значение, такое превышение расценивают как наличие сбоя. В этом случае такую опорную величину предпочтительно рассчитывают на основании по меньшей мере одного сигнала, характеризующего фактический расход подаваемого воздуха.

При обнаружении сбоя предпочтительно прерывать подачу тока на электропривод дроссельной заслонки и/или прекращать подачу топлива.

В наиболее предпочтительном варианте при отпущенной педали акселератора в процесс контроля вовлекается максимальная частота вращения и ограничивается количество подаваемого воздуха, при этом либо одновременно прекращается подача топлива, либо при работе в особых режимах, в которых, например, нельзя прекратить подачу топлива при превышении частотой вращения предельного значения, например из-за высокой температуры каталитического нейтрализатора, или из соображений комфортабельности езды, например при движении на первой передаче, происходит переключение на работу на стехиометрической горючей смеси. В обоих случаях прибегают к известному методу контроля, основанному на определении расхода подаваемого в двигатель воздуха.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - устройство управления двигателем внутреннего сгорания,

на фиг.2 - блок-схема, поясняющая предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении технического решения на примере двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыскиванием бензина,

на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемое в изобретении техническое решение.

На фиг.1 показан блок 10 управления, в состав которого входят по меньшей мере входной контур 12, как минимум один микрокомпьютер 14, выходной контур 16 и соединяющая указанные элементы система 18 связи, предназначенная для обмена данными между этими элементами блока управления. К входному контуру 12 подведены входные линии, по которым от соответствующих измерительных устройств поступают сигналы, которые характеризуют различные рабочие параметры или на основании которых можно определить такие рабочие параметры. Сначала рассмотрены основные величины, которые используются для реализации предлагаемого в изобретении технического решения, описанного ниже, и характеризующие которые сигналы поступают на вход блока управления по входным линиям, показанным на фиг.1.

Входная линия 20 соединяет блок управления с измерительным устройством 22, которое определяет величину, характеризующую степень нажатия β на педаль акселератора. Следующая входная линия 24 проходит от измерительного устройства 26, которое определяет величину Nmot, характеризующую частоту вращения вала двигателя. Далее входная линия 28 соединяет блок 10 управления с измерительным устройством 30, выходной сигнал которого характеризует массовый расход hfm подаваемого в двигатель воздуха. По входной линии 32 от измерительного устройства 34 передается сигнал, который характеризует величину iges, соответствующую фактическому передаточному отношению в приводной кинематической цепи.

Кроме того, предусмотрены входные линии 36-40, по которым от измерительных устройств 42-46 передаются сигналы, характеризующие иные рабочие параметры. В качестве примера таких рабочих параметров, используемых при управлении двигателем внутреннего сгорания, можно назвать температурные параметры, угловое положение дроссельной заслонки и т.д. В показанном на фиг.1 примере для управления двигателем внутреннего сгорания от выходного контура 16 отходят выходные линии 48-52, предназначенные для управления клапанными форсунками 54, а также выходная линия 56 для управления дроссельной заслонкой 58, положение которой регулируется электродвигателем. Помимо вышеописанных, по меньшей мере предусмотрены также не показанные на чертеже линии для управления зажиганием.

В зависимости от степени нажатия (3 на педаль акселератора осуществляется управление подачей топлива и воздуха с учетом их предварительно установленного соотношения в горючей смеси. Последняя может быть обедненной или ее состав может изменяться в процессе работы двигателя в зависимости от конкретного рабочего режима таким образом, что эта горючая смесь может становиться обогащенной, почти стехиометрической или обедненной.

При управлении двигателями с непосредственным впрыскиванием бензина в соответствии с описанным выше уровнем техники в зависимости от степени нажатия β на педаль акселератора формируется расчетное значение крутящего момента, которое пересчитывается на количество впрыскиваемого топлива. Такой пересчет осуществляется, например, с учетом частоты вращения вала двигателя и его текущего режима работы. Переход с режима с гомогенным смесеобразованием на режим с послойным смесеобразованием и обратно происходит, например, в зависимости от нагрузки двигателя. Так, например, при повышенной нагрузке ДВС работает в режиме с гомогенным смесеобразованием, а при пониженной нагрузке, на холостом ходу и при неполной нагрузке работает в режиме с послойным смесеобразованием. В режиме с гомогенным смесеобразованием в зависимости от рассчитанного количества топлива с учетом текущего режима работы двигателя рассчитывается заданное угловое положение дроссельной заслонки, в зависимости от которого регулируется выставляемое электродвигателем положение дроссельной заслонки, а тем самым и подача воздуха в двигатель. При этом учитывается заданное номинальное соотношение топлива и воздуха в смеси. В режиме с послойным смесеобразованием ДВС работает без дросселирования, т.е. на обедненной горючей смеси. При этом положение дроссельной заслонки не регулируется. Системы переключения с одного режима работы на другой известны, например, из описанного выше уровня техники.

Показанный на фиг.1 блок управления служит в зависимости от варианта его выполнения для управления работой двигателя, работающего на обедненных горючих смесях с впрыскиванием в впускной коллектор, либо для управления работой двигателя с непосредственным впрыскиванием бензина.

При работе на обедненных горючих смесях не достигается удовлетворительного контроля за работой системы управления ДВС, осуществляемого путем указанного в начале описания сравнения максимально допустимого значения с рассчитанным фактическим значением. Тем не менее с целью обеспечить удовлетворительный контроль за работой системы управления и при работе на обедненных смесях предусмотрено допускать по меньшей мере в одном определенном режиме только работу двигателя на стехиометрической, соответственно почти стехиометрической или на обогащенной горючей смеси либо с ограничением подачи воздуха. Подобный подход позволяет достичь удовлетворительных результатов при указанном в начале описания контроле крутящего момента, соответственно мощности при работе в этом режиме.

Таким по меньшей мере одним режимом работы двигателя является режим, в котором педаль акселератора практически полностью отпущена, в частности когда величина, характеризующая положение этой педали, оказывается ниже заданного порогового значения, а частота вращения вала двигателя оказывается выше предельного значения. В этом случае допускается работа двигателя только по меньшей мере в одном из описанных выше режимов. При обнаружении отклонений, например при контроле крутящего момента, принимаются ответные меры, направленные на устранение возникшего сбоя. Если частота вращения ниже предельного значения и/или величина, характеризующая положение педали акселератора, превышает пороговое значение, допускается работа на обедненной горючей смеси. При этом контроль путем сравнения крутящих моментов не производится.

Если в определенном режиме частота вращения вала двигателя превышает пороговое значение (например, 1500 об/мин), то прекращается подача топлива (отключение подачи топлива с переходом в режим принудительного холостого хода). Одновременно при работе в режиме с ограничением подачи воздуха положение дроссельной заслонки, а тем самым и подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы величина крутящего момента ДВС не выходила за предельную величину крутящего момента при холостом ходе, если вместо отключения подачи топлива с переходом в режим принудительного холостого хода, например вследствие сбоя, количество, соответственно масса впрыскиваемого топлива будет находиться в стехиометрическом соотношении с количеством, соответственно массой подаваемого воздуха. Положение дроссельной заслонки регулируют при этом, например, по соответствующей характеристике в функции частоты вращения.

Сказанное выше относится и к случаю, когда двигатель внутреннего сгорания работает на стехиометрической, соответственно на почти стехиометрической или на обогащенной горючей смеси. Такая ситуация имеет место прежде всего в том случае, когда отключение подачи топлива с переходом в режим принудительного холостого хода не допустимо по причинам, связанным, например, с составом отработавших газов, т.е. продолжает происходить впрыскивание топлива. И в этом случае количество, соответственно массу подаваемого воздуха, а тем самым и количество, соответственно массу подаваемого топлива также ограничивают таким образом, чтобы величина развиваемого в результате крутящего момента не превышала предельной величины крутящего момента на холостом ходу. Если же частота вращения не превышает порогового значения, то функции по управлению крутящим моментом берет на себя регулятор частоты вращения при холостом ходе.

При работе двигателя на стехиометрических, соответственно почти стехиометрических или на обогащенных горючих смесях либо с ограничением подачи воздуха осуществляется известное сравнение значений крутящего момента, соответственно мощности на основе опорной величины, вычисленной на основании сигнала, характеризующего измеренное количество, соответственно массу подаваемого воздуха. При превышении опорной величиной максимально допустимого значения прекращается подача тока на электрический привод дроссельной заслонки и/или прекращается подача топлива.

Если речь идет об управлении работой ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина, то в режиме с послойным смесеобразованием для обнаружения сбоя в первом варианте проверяется, находится ли педаль акселератора в положении холостого хода, т.е. полностью ли она отпущена. В этом режиме работы задают максимальную частоту вращения вала двигателя, например 1500 об/мин. При превышении фактической частотой вращения этой максимальной частоты подача топлива в ДВС прекращается до тех пор, пока частота вращения вала двигателя снова не опустится ниже максимальной частоты вращения. Поэтому повышенное давление в топливораспределительной магистрали не может оказывать отрицательного воздействия, а возникновение нежелательных ситуаций в этом режиме работы двигателя эффективно предотвращается. Кроме того, в вышеуказанном варианте максимальную частоту вращения дополнительно можно задавать не только для режима холостого хода, т.е. при отпущенной педали акселератора, но и для всего интервала положений педали акселератора. При этом используют характеристику, которой определяется зависимость максимальной частоты вращения от степени нажатия на педаль акселератора. При превышении фактической частотой вращения максимальной частоты вращения, зависящей от степени нажатия на педаль, подача топлива прекращается описанным выше образом.

Альтернативно этому по меньшей мере в одном режиме работы двигателя при послойном смесеобразовании, когда педаль акселератора находится в положении холостого хода, происходит переключение на работу на стехиометрической горючей смеси (коэффициент избытка воздуха λ=1). В этом случае в таком режиме работы осуществляется известное из указанного в начале описания уровня техники сравнение значений крутящего момента. Отсутствие необходимости учитывать количество (массу) топлива позволяет распознавать возможные сбои и эффективно предотвращать возникновение нежелательных рабочих ситуаций в этом режиме работы двигателя. Вместо контроля крутящих моментов предусмотрен соответствующий контроль мощности ДВС.

Кроме того, возможно использование комбинации обоих указанных вариантов. При этом в режиме с послойным смесеобразованием вначале осуществляют сравнение значений максимальной частоты вращения. В тех режимах работы двигателя, в которых подача топлива при превышении заданной частоты вращения вала двигателя не прекращается, например, в режимах, на которых из-за высокой температуры каталитического нейтрализатора приходится превышать частоту вращения, или из соображений комфортабельности езды, например при движении на первой передаче, происходит переключение на режим с коэффициентом избытка воздуха λ=1. В этом случае в таких особых рабочих ситуациях для контроля наличия сбоев задействуется вышеописанное сравнение крутящих моментов или мощности.

Таким образом, в результате достигается удовлетворительный контроль за работой ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина, при этом в режиме с гомогенным смесеобразованием по известной методике осуществляется контроль крутящих моментов, соответственно мощности.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения применительно к ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина показан на блок-схеме по фиг.2 в виде алгоритма компьютерной программы. Такая программа будет иметь аналогичную структуру и при использовании описанного технического решения в отношении двигателей с впрыскиванием топлива во впускной коллектор.

Такая программа выполняется через заданные промежутки времени. На первом шаге 100 осуществляется ввод необходимых рабочих параметров, таких, например, как степень нажатия β на педаль акселератора, частота вращения вала двигателя Nmot, передаточное число коробки передач iges и при необходимости температура каталитического нейтрализатора Tkat. На следующем шаге 102 путем сравнения степени нажатия на педаль акселератора с пороговым значением проверяется, находится ли педаль акселератора в положении холостого хода (XX). Если педаль не находится в положении холостого хода, то на этом выполнение программы завершается с запуском вновь в момент начала следующего цикла.

При положительном же результате осуществляется переход к шагу 104, на котором проверяется, не следует ли прекратить подачу топлива в случае превышения максимальной частоты вращения вала двигателя, заданной для положения педали акселератора при холостом ходе. Решение на этом шаге принимается, например, исходя из передаточного числа коробки передач и/или температуры каталитического нейтрализатора. При высокой температуре каталитического нейтрализатора и/или при соответствии передаточного числа коробки передач включенной первой передаче подача топлива не прекращается. В этом случае осуществляется переход к шагу 106, на котором происходит переключение на режим работы на стехиометрической горючей смеси (режим с коэффициентом λ=1), соответственно продолжается работа в уже действующем режиме на стехиометрической смеси.

Далее путем соответствующего управления дроссельной заслонкой предусмотрено ограничение подачи воздуха по меньшей мере в том случае, если частота вращения превышает диапазон значений, заданных для холостого хода. В результате дроссельная заслонка устанавливается в такое положение и соответственно подача воздуха осуществляется с таким расходом, при которых обеспечивается поддержание крутящего момента в диапазоне, соответствующем холостому ходу. Если в результате возникшего сбоя или возникшей неисправности реализовать это невозможно или если переход на работу на стехиометрической смеси не произошел либо произошел не полностью, то это свидетельствует о наличии сбоя, который распознается следующим образом. Вместо перехода на работу на почти стехиометрической горючей смеси можно также перейти на режим работы на обогащенной горючей смеси.

После этого на шаге 108 известным образом исходя из степени нажатия на педаль акселератора и при определенных условиях исходя из других рабочих параметров определяется величина допустимого крутящего момента Mzul, а также на основании массового расхода воздуха и других рабочих параметров определяется фактический крутящий момент Mist. На следующем шаге 110 фактический крутящий момент сравнивается с максимально допустимым. При превышении фактическим крутящим моментом максимально допустимого на следующем шаге 112 происходит срабатывание на сбой, заключающееся, например, в прекращении подачи топлива и/или в отключении подачи тока на электрический привод дроссельной заслонки. Последняя в этом случае возвращается возвратным механизмом в нейтральное или исходное положение. Если фактический крутящий момент не превышает максимально допустимого, то после шага 112 выполнение программы завершается с ее запуском вновь в момент начала следующего цикла.

Если на шаге 104 будет установлено, что подачу топлива следует прекратить при превышении предельной частоты вращения вала двигателя, то осуществляется переход к шагу 114, на котором фактическая частота вращения вала двигателя Nmot сравнивается с заданным пороговым значением N0. Если частота вращения вала двигателя превышает это пороговое значение, то осуществляется переход к шагу 116, на котором прекращается подача топлива. Далее описанным выше образом происходит ограничение подачи воздуха. После этого выполнение программы, как и в случае с отрицательным ответом на шаге 104, завершается либо продолжается с переходом к шагу 110.

В другом варианте на шаге 106 происходит переключение не в режим работы с коэффициентом λ=l, а в режим с другим заданным значением коэффициента избытка воздуха λ, при этом при вычислении фактического крутящего момента учитывается отклонение коэффициента λ от 1.

В режиме с гомогенным смесеобразованием, когда топливо впрыскивается на такте впуска, контроль за работой двигателя осуществляется известным образом путем сравнения крутящих моментов или мощности, и поэтому программа, блок-схема которой показана на фиг.2, будет выполняться только в режиме с послойным смесеобразованием, т.е. при впрыскивании топлива на такте сжатия.

На фиг.3 показаны временные диаграммы, позволяющие более наглядно пояснить описанный выше с ссылкой на фиг.2 вариант осуществления изобретения на примере конкретной рабочей ситуации. При этом на фиг.3а показана кривая изменения степени нажатия β на педаль акселератора в зависимости от времени, на фиг.3б показана аналогичная кривая для частоты вращения вала двигателя Nmot, соответственно для порогового значения N0 частоты вращения вала двигателя, а на фиг.3в показаны кривые изменения максимально допустимого крутящего момента Mzul и фактического крутящего момента Mist. На фиг.3г показана временная диаграмма, по которой осуществляется переход к рабочему состоянию "прекращение подачи топлива", при этом такой переход представлен в виде двоичного сигнала, принимающего во времени одно из двух возможных значений.

Если, например, принять, что вначале педаль акселератора нажата и до момента времени Т₀ (см. фиг.3а) водитель отпускает педаль, то, начиная с этого момента времени Т₀, в течение всего остального времени, когда двигатель работает в показанном на чертеже режиме, педаль акселератора остается в положении холостого хода. При этом двигатель работает в режиме с послойным смесеобразованием. На фиг.3б показано, каким образом изменяется частота вращения вала двигателя Nmot (сплошная линия) в зависимости от степени нажатия водителем на педаль акселератора (ср. фиг.3а). К моменту времени Т₀ частота вращения достигает частоты, соответствующей холостому ходу. При этом задается пороговое значение N0 частоты вращения (пунктирная линия). В момент времени Т₁ частота вращения вала двигателя поднимается выше порогового значения (см. фиг.3б), а в момент времени Т₂ снова опускается ниже порогового значения. Поэтому между моментами T₁ и Т₂ подача топлива согласно фиг.3г прекращается.

На фиг.3в показана кривая изменения максимально допустимого крутящего момента (пунктирная линия) и соответствующего фактического крутящего момента (сплошная линия). До момента времени Т₀ фактический крутящий момент и максимально допустимый крутящий момент изменяются в основном в соответствии со степенью нажатия β на педаль акселератора. Начиная с момента Т₀ задается максимально допустимый для режима холостого хода крутящий момент. В моменты Т₁ и T₂ контроль осуществляется на основании кривой изменения частоты вращения вала двигателя. После момента времени T₂ происходит переключение на режим работы на стехиометрической горючей смеси. Это означает, что в данном случае контроль осуществляется на основании сигналов, характеризующих крутящие моменты.

Таким образом, если фактический крутящий момент превысит в момент времени Т₃ максимально допустимое значение, а в момент времени Т₄ опустится ниже максимально допустимого крутящего момента, то между этими моментами времени Т₃ и Т₄ произойдет прекращение подачи топлива (см. фиг.3г). Для наглядности кривая изменения частоты вращения вала двигателя и кривая изменения фактического крутящего момента показаны четко отделенными друг от друга. Поэтому на второй фазе работы двигателя превышение частотой вращения вала двигателя пороговой величины приводит не к прекращению подачи топлива, а лишь к превышению фактическим крутящим моментом максимально допустимого крутящего момента в момент времени Т₃.

Формула изобретения

1. Способ управления работой и контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который, по меньшей мере, в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, при этом, по меньшей мере, определяют одну величину, характеризующую степень нажатия на педаль акселератора, и одну величину, характеризующую частоту вращения вала двигателя, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном режиме допускают только работу двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работу с ограничением подачи воздуха и в этом случае работу двигателя внутреннего сгорания контролируют на основании, по меньшей мере, одного его рабочего параметра.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы крутящий момент или мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе с ограниченной подачей воздуха и прекращенной подачей топлива подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы развиваемый двигателем крутящий момент, соответственно развиваемая двигателем мощность находились в пределах их величин, соответствующих холостому ходу, если впрыскиваемое количество топлива будет находиться в приблизительно стехиометрическом соотношении с количеством подаваемого воздуха.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один режим работы двигателя, определяемый в зависимости от степени нажатия на педаль акселератора и частоты вращения вала двигателя, имеет место, прежде всего в том случае, когда при характеризующей степень нажатия на педаль акселератора величине, находящейся ниже заданного порогового значения, предпочтительно близкой к положению при холостом ходе, частота вращения вала двигателя превышает заданное пороговое значение.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в указанном, по меньшей мере, одном режиме работы двигателя рассчитывают максимально допустимый крутящий момент или максимально допустимую мощность, полученное значение сравнивают с опорной величиной и, если эта опорная величина превышает допустимое значение, такое превышение расценивают как наличие сбоя.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что опорную величину рассчитывают на основании, по меньшей мере, одного сигнала, характеризующего фактический расход подаваемого воздуха.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что при обнаружении сбоя прерывают подачу тока на электропривод дроссельной заслонки и/или прекращают подачу топлива.

8. Устройство для управления работой и для контроля за работой двигателя внутреннего сгорания, который, по меньшей мере, в одном режиме работает на обедненной горючей смеси, имеющее блок управления, который служит для определения, по меньшей мере, одной величины, характеризующей степень нажатия на педаль акселератора, и одной величины, характеризующей частоту вращения вала двигателя, отличающееся тем, что, по меньшей мере, в одном режиме допустима только работа двигателя на приблизительно стехиометрической или обогащенной горючей смеси и/или только работа с ограничением подачи воздуха, а блок управления имеет средства, которые в этом случае контролируют работу двигателя внутреннего сгорания на основании, по меньшей мере, одного его рабочего параметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3