Система управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях

Изобретение может быть использовано в системах управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях внутреннего сгорания. Система (10) двигателя внутреннего сгорания содержит многоцилиндровый двигатель (12), нагрузку (14), соединенную с двигателем посредством коленчатого вала (16), магнитный датчик (24) крутящего момента, расположенный между двигателем (12) и нагрузкой (14) и управляющий модуль (26). Магнитный датчик (24) крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя (12) и формирования выходного сигнала (28) крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя (12). Управляющий модуль (26) соединен для взаимодействия с магнитным датчиком (24) крутящего момента. Управляющий модуль (26) содержит модуль (30) сбора данных, выполненный с возможностью приема сигнала (28) крутящего момента и формирования одного или более выходных сигналов (32, 34, 36, 38), соответствующих одному или более параметрам сгорания, на основе сигнала (28) крутящего момента. Модуль (30) сбора данных содержит фильтр высоких частот для формирования выходного сигнала детонации, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала детонации, соответствующего цилиндру двигателя из множества цилиндров (20) двигателя (12). Управляющий модуль (26) выполнен с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя (12) на основе одного или более параметров сгорания для управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя (12). Раскрыт вариант выполнения системы. Технический результат заключается в повышении точности управления параметрами двигателя. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится в целом к двигателям внутреннего сгорания, и, в частности, к системе управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях, например бензиновых двигателях.

[0002] В двигателе, например двигателе внутреннего сгорания, смесь газообразного топлива и воздуха сжимается в каждом цилиндре двигателя для создания воздушнотопливной смеси, которая возгорается в силу температуры и давления сжатия (само- или автовозгорание в дизельном двигателе) или источника зажигания, например свечи зажигания в бензиновых двигателях. Воздушнотопливная смесь взрывается посредством использования свечи зажигания, для генерации выходной мощности. К сожалению, эффективность двигателя, выходная мощность, потребление топлива, выхлопные газы и другие рабочие характеристики далеки от идеальных. Кроме того, стандартные техники улучшения одной рабочей характеристики часто ухудшают одну или более из других рабочих характеристик. Например, попытки уменьшить определенное потребление топлива часто вызывают увеличение различных выхлопных продуктов. Выхлопные газы транспортного средства содержат такие загрязнители, как моноксид углерода (СО), оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), взвешенные частицы (РМ) и дым, генерируемые из-за неполного сгорания топлива в камере сгорания. Количество этих загрязнителей варьируется в зависимости от воздушнотопливной смеси, соотношения сжатия, времени впрыска, условий окружающей среды, выходной мощности двигателя и т.д.

[0003] Характеристики двигателя могут быть улучшены путем управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя. Факторы, влияющие на характеристики двигателя, могут включать уменьшение коэффициента изменения между различным цилиндрами, работу двигателя близко к порогам детонации, улучшенное управление зажиганием, изменение качества топлива, перебои зажигания в цилиндре и т.п. Один или более из параметров, относящихся к двигателю, нуждается в контроле для управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя. Обычно для контроля одного или более параметров, относящихся к двигателю, используются пьезоэлектрические преобразователи давления, ионные токовые датчики или оптические детекторы. Однако эти традиционные датчики неточны, ненадежны и дороги в использовании. Другая проблема при традиционном подходе -необходимость большого количества датчиков. Вследствие этого сложность управляющей системы также увеличивается. Также, ни один из традиционных подходов не обеспечивает обратную связь выходной мощности двигателя с управляющей системой.

[0004] Существует необходимость в подходящем модуле управления, который может надежно обнаруживать один или более параметров сгорания, относящихся к двигателю, и управлять сгоранием в каждом цилиндре двигателя, улучшая в итоге характеристики двигателя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В соответствии с примерами вариантов осуществления настоящего изобретения описывается система управления сгоранием для системы двигателя внутреннего сгорания. Система управления сгоранием содержит магнитный датчик крутящего момента, расположенный между двигателем и нагрузкой. Магнитный датчик крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя и формирования выходного сигнала крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя. Управляющий модуль соединен для взаимодействия с магнитным датчиком крутящего момента. Упомянутый управляющий модуль выполнен с возможностью приема сигнала крутящего момента и определения одного или более параметров сгорания на основе сигнала крутящего момента. Управляющий модуль также выполнен с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя, на основе одного или более параметров сгорания, для управления сгоранием в двигателе.

[0006] В соответствии с другими примерами вариантов осуществления настоящего изобретения описывается система двигателя внутреннего сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более ясными для понимания из следующего подробного описания, приведенного вместе с соответствующими чертежами, на которых одинаковые символы представляют одинаковые части на всех чертежах, при этом:

[0008] на фиг.1 показана схема системы двигателя внутреннего сгорания (например, системы бензинового двигателя), имеющей систему управления сгоранием, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

[0009] на фиг.2 показана схема системы двигателя внутреннего сгорания, имеющей систему управления сгоранием, содержащую модуль сбора данных и контроллер, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

[0010] на фиг.3 показан вид конструкции для частичного магнитного кодирования вала, для обнаружения крутящего момента вала, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

[ООН] на фиг.4 показан вид магнитострикционного датчика, имеющего множество обнаруживающих катушек, расположенных в металлической трубке, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

[0012] на фиг.5 показан вид магнитострикционного датчика, выполненного с возможностью обеспечения частичного кодирования вала и обнаружения крутящего момента вала, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

[0013] на фиг.6 показан вид магнитоупругого датчика крутящего момента, выполненного с возможностью обнаружения крутящего момента вала, в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0014] Как описано подробно далее, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают систему управления сгоранием для системы двигателя внутреннего сгорания. Система управления сгоранием содержит магнитный датчик крутящего момента, расположенный между двигателем и нагрузкой. Магнитный датчик крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя и формирования выходного сигнала крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя. Управляющий модуль соединен для взаимодействия с магнитным датчиком крутящего момента. Упомянутый управляющий модуль выполнен с возможностью приема сигнала крутящего момента и определения одного или более параметров сгорания на основе сигнала крутящего момента. Управляющий модуль выполнен с возможностью дальнейшего управления одним или более управляющими параметрами двигателя, на основе одного или более параметров сгорания, для управления сгоранием в двигателе. В некоторых вариантах осуществления бесконтактный магнитный датчик крутящего момента расположен вокруг коленвала, между двигателем и нагрузкой. Магнитный датчик крутящего момента может быть магнитоупругим датчиком крутящего момента или магнитострикционным датчиком крутящего момента. Система управления используется для индивидуальной диагностики цилиндров и управления с обратной связью сгоранием в больших поршневых двигателях. Для получения сигналов с высоким разрешением по времени о моменте сгорания в каждом цилиндре двигателя используется один датчик. Упомянутый датчик предоставляет сигнал крутящего момента как функцию времени, данный сигнал может быть использован для анализа возрастания давления в момент сгорания, для получения информации о процессе сгорания, включая временные параметры, интенсивность, стабильность и т.п. Затем эта информация может быть использована для вычисления оптимальных величин для управления такими переменными, как положение дроссельной заслонки, давление наддува, соотношение воздух/топливо, время зажигания, время впрыска топлива, количество топлива, временные параметры заслонки и т.п. Система управления обеспечивает надежное управление с обратной связью сгоранием в каждом цилиндре двигателя.

[0015] На фиг.1 показана система 10 двигателя внутреннего сгорания в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения. Система 10 содержит двигатель 12, соединенный с нагрузкой 14 посредством коленвала 16. В одном варианте осуществления двигатель 12 является бензиновым двигателем. В других вариантах осуществления двигатель 12 может быть двигателем Отто или другими стационарными двигателями. Двигатель 12 содержит блок 18 цилиндров, имеющих множество цилиндров 20 двигателя. Несмотря на то, что показано восемь цилиндров 20 двигателя, количество цилиндров может варьироваться в других вариантах осуществления в зависимости от применения. Нагрузка 14 может включать генератор, модуль механического привода или тому подобное. Система 10 также содержит систему 22 управления сгоранием, выполненную с возможностью управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12.

[0016] Система 22 содержит магнитный датчик 24 крутящего момента и управляющий модуль 26. Магнитный датчик 24 крутящего момента расположен между двигателем 12 и нагрузкой 14. В показанном варианте осуществления магнитный датчик 24 крутящего момента расположен вокруг коленвала 16. Магнитный датчик 24 крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя и формирования выходного сигнала 28 крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя. Магнитный датчик 24 крутящего момента может быть магнитоупругим датчиком или магнитострикционным датчиком. Управляющий модуль 26 соединен для взаимодействия с магнитным датчиком 24 крутящего момента. Упомянутый управляющий модуль 26 выполнен с возможностью приема сигнала 28 крутящего момента и определения одного или более параметров сгорания на основе сигнала крутящего момента, а также управления одним или более управляющими параметрами двигателя 12, на основе одного или более параметров сгорания, для управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12. Кроме того, сигнал 28 крутящего момента может быть использован либо для контроля выходной мощности двигателя, либо для управления параметрами двигателя, для точного управления выходной мощностью. В обычных системах параметрами двигателя управляют в соответствии с управлением выходной мощностью. Однако в таких системах не производится проверка того, находится ли выходная мощность близко к заданному значению.

[0017] В одном варианте осуществления настоящего изобретения управляющий модуль 26 содержит модуль 30 сбора данных (DAQ), выполненный с возможностью приема сигнала 28 крутящего момента и формирования на основе сигнала 28 крутящего момента множества выходных сигналов 32, 34, 36, 38, соответствующих множеству параметров сгорания. В показанном варианте осуществления сигналы 32, 34, 36 и 38 соответствуют детонации цилиндра двигателя, пропуску зажигания в цилиндре, времени сгорания, колебаниям крутящего момента или комбинации вышеперечисленного. Управляющий модуль 26 также содержит контроллер 40, выполненный с возможностью приема сигналов 32, 34, 36, 38, соответствующих множеству параметров сгорания и формирования одного или более выходных сигналов 42, для управления одним или более управляющими параметрами, для управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12. В некоторых вариантах осуществления котроллер 40 может дополнительно принимать входные сигналы, соответствующие скорости двигателя, мощности и уровням выхлопов, для управления сгоранием в двигателе 12. Управляющие параметры могут соответствовать положению дроссельной заслонки, давлению наддува, соотношению воздух/топливо, времени зажигания, времени впрыска топлива, количеству топлива, рециркуляции выхлопных газов или комбинации вышеперечисленного. Одно или более из соответствующих управляющих устройств двигателя 12 может управляться таким образом, чтобы обеспечить управление управляющими параметрами, описываемыми здесь.

[0018] На фиг.2 показана система 10 двигателя внутреннего сгорания в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения. Как описано ранее, система 10 содержит двигатель 12, соединенный с нагрузкой 14 посредством коленвала 16. Система 10 также содержит систему 22 управления сгоранием, выполненную с возможностью управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12. Магнитный датчик 24 крутящего момента расположен между двигателем 12 и нагрузкой 14. Система 22 содержит управляющий модуль 26, соединенный для взаимодействия с магнитным датчиком 24 крутящего момента. Упомянутый управляющий модуль 26 выполнен с возможностью приема сигнала 28 крутящего момента и определения одного или более параметров сгорания на основе сигнала крутящего момента, а также с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя 12, на основе одного или более параметров сгорания, для управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12.

[0019] В показанном варианте осуществления модуль 30 сбора данных (DAQ) управляющего модуля 26 содержит модуль 44 формирования сигнала, фильтр 46 высоких частот, оцениватель 48 изменения крутящего момента и оцениватель 50 выделения тепла. Модуль 44 формирования сигнала принимает сигнал 28 крутящего момента и формирует сигнал 52 крутящего момента с временным разрешением, подходящим для оценки параметров сгорания. Фильтр 46 высоких частот для формирования сигнала детонации выполнен с возможностью приема сформированного сигнала 52 крутящего момента и обеспечения сигнала 34 детонации цилиндра, выраженного по частоте в килогерцах (кГц), на основе сформированного сигнала 52. Оцениватель 48 изменения крутящего момента выполнен с возможностью приема сформированного сигнала 52 крутящего момента и обеспечения сигнала 32 пропуска зажигания в цилиндре. Оцениватель 50 выделения тепла выполнен с возможностью приема сформированного сигнала 52 крутящего момента и обеспечения сигнала 36 времени сгорания. Необходимо отметить, что архитектура изображенного модуля 30 сбора данных является примером варианта осуществления и ни в каком случае не должна быть истолкована как ограничивающая. Контроллер 40 выполнен с возможностью приема сигналов 32, 34, 36 и формирования одного или более выходных сигналов 42 для управления одним или более управляющими параметрами с целью управления сгоранием в каждом цилиндре 20 двигателя 12.

[0020] В обсуждаемом здесь варианте осуществления для получения информации, измеряемой в реальном масштабе времени, относящейся к сгоранию в каждом цилиндре 20, используется только один датчик крутящего момента. Другими словами, параметры сгорания могут быть определены для каждого цилиндра индивидуально, с высоким разрешением по времени (например, с частотой 20 кГц), при помощи только одного магнитного датчика крутящего момента. Система 24 магнитного датчика не контактирует ни с какими крутящимися компонентами двигателя и сконструирована для обеспечения высококачественного выходного сигнала крутящего момента без значительной обработки сигнала. Система 22 управления индивидуально контролирует газообмен, зажигание и сгорание в каждом цилиндре 20. Как результат, уменьшается коэффициент изменения, и двигатель работает в режиме, более близком к порогу детонации. Система 22 управления облегчает достижение улучшенных переходных режимов работы двигателя при изменениях в качестве бензина, однородности воздушно-топливной смеси, характеристик системы зажигания и условий нагрузки (например, механический привод, мини-сеть и т.п.).

[0021] В обсуждаемом здесь варианте осуществления изменения от цилиндра к цилиндру (изменения в параметрах цилиндров) обнаруживаются с высоким разрешением по времени, с использованием только одного магнитного датчика крутящего момента. Изменения от цилиндра к цилиндру могут заключаться в мощности, соотношении воздух/топливо и т.п. В одном варианте осуществления девиация от цилиндра к цилиндру и коэффициент изменения уменьшены при улучшенных газообмене и характеристиках турбокомпрессора с помощью индивидуального управления инжекцией топлива в каждом цилиндре 20.

[0022] На фиг.3 показано средство 53 магнитного кодирования для создания магнитострикционного датчика крутящего момента, расположенное вокруг коленвала 16. Способы магнитострикционного измерения используют свойство материалов изменять свои размеры при намагничивании. Точность систем магнитострикционного измерения может быть улучшена путем комбинирования магнитострикционного эффекта с магнитным кодированием коленвала 16 или кодирования секции, размещенной на вале 16. В таких конструкциях датчика выстраивание магнитных доменов в ферромагнитном материале дает некоторые изменения в размерах материала по магнитной оси. Обратным эффектом является изменение намагничивания ферромагнитного материала при механическом усилии. Магнитное кодирование фактически превращает вал 16 в компонент чувствительной системы. Когда механический крутящий момент прилагается к валу 16, магнитное поле, зависящее от крутящего момента, поддается измерению около кодированной области вала 16.

[0023] В показанном варианте осуществления улучшенные кодирующие системы для валов и их измерительные свойства получаются путем секционного кодирования, где кодирующие зоны или магнитные каналы формируются в осевом или круговом направлении вала 16. Для валов с большим диаметром преимуществом будет реализация этого магнитного кодирования с возможностью достижения существенной плотности потока при малых токах кодирования.

[0024] Вал 16 может быть выполнен из ферромагнитного материала, либо может иметь по меньшей мере секцию из ферромагнитного материала, прикрепленную к валу 16. В показанном варианте осуществления два дугообразных сегмента 54, 56 размещены вокруг сегмента вала 16. Один проводящий дугообразный сегмент 54 соединен с положительным источником кодирования (не показан) посредством положительного контакта 58 так, что кодирующие токи текут по положительному контакту и дугообразному сегменту 54. В данном варианте осуществления другой контакт дугообразного сегмента 54 соединен с валом 16 посредством электрода. Импульс кодирующего тока проходит по дугообразному сегменту 54, а обратный ток проходит по валу 16 на обратный электрод посредством обратного контакта 60, который электрически соединен с источником кодирования (не показан).

[0025] Другой проводящий дугообразный сегмент 56 соединен посредством обратного контакта 62 с кодирующим источником (не показан). Кодирующие сигналы проходят от кодирующего источника (не показан) к положительному контакту 64 посредством электрода при контакте с валом 16, затем по поверхности вала 16 и электроду 66. Кодирующие токи проходят по дугообразному сегменту 56 и возвращаются через обратный контакт 62 к источнику кодирования (не показан). Снова это кодирование генерирует секционные магнитные области вокруг круговой поверхности вала 16. Комбинация пары проводящих дугообразных сегментов 54, 56, которые образуют поляризованные магнитные области, также создают между ними границы 68 доменов. В этом варианте осуществления существует две поляризованных области, ориентированные вдоль осевого направления вала 16. Измерение магнитного поля будет более простым, поскольку вал 16 вращается и существует более длинная зона чувствительности в круговом направлении. Легко заметить, что хотя дугообразный сегмент изображен почти в виде полуокружности, эти дугообразные сегменты могут быть небольшой частью вала 16 или большими частями окружности. Более того, хотя каналы кодирования показаны как части окружности, эти каналы могут быть выполнены вдоль любого направления вала 16, например осевого или диагонального. Преимущество кругового способа кодирования, показанного на фиг.3, в том, что магнитное измерение не зависит от вращений вала (генерирование магнитного поля не зависит от положения крутящегося вала в секции кодирования). Это обеспечивает сигнал крутящего момента с высоким разрешением по времени.

[0026] В одном варианте осуществления электрические токи проходят по валу 16 так, что на нем генерируются намагниченные области. Одной из особенностей такой системы кодирования является возможность магнитного кодирования каналов или магнитных поляризованных областей в вале 16. Проникновение тока, то есть глубина плотности тока в вале, контролируется в одном варианте осуществления путем изменения времени токового импульса. В соответствии с простым подходом кодирования намагниченные секции кодируются одномоментно одной схемой. Для устранения воздействия последовательного намагничивания одной секции от следующего намагничивания другой вариант осуществления кодирования применяет одинаковую амплитуду тока во всех проводящих элементах и кодирует все секции одномоментно.

[0027] В другом варианте осуществления пара проводящих элементов может быть расположена по меньшей мере вокруг части вала. Секционированное магнитное кодирование использует преимущество ассиметричного скин-эффекта и тот факт, что ток всегда выбирает путь с наименьшим сопротивлением. Сопротивление является преобладающе индуктивным, если частота тока достаточно высока. В случае импульса короткого замыкания обратный ток, текущий в вале, будет более локализованным, чем в случае более длинного импульса, что дает поляризованные и хорошо выраженные/узкие магнитные структуры. Этот эффект используется для намагничивания секций вала с более локализованными каналами, что ведет к более быстрым изменениям в магнитном поле во время обнаружения. В вариантах осуществления, где кодированные секции создаются в осевом направлении или диагонально, сигналы крутящего момента с достаточным разрешением по времени достигаются путем применения множества кодированных секций и достаточно высокой номинальной скоростью вращения вала 16. Необходимо отметить, что дополнительные детали о секционном магнитном кодировании вала не обсуждаются более подробно. В качестве ссылки здесь приводится заявка на патент США 12134689, озаглавленная "DIRECT SHAFT POWER MEASUREMENTS FOR ROTATING MACHINERY" («Прямые измерения мощности вала для крутящихся машин»).

[0028] На фиг.4 показан магнитострикционный датчик 24 крутящего момента, расположенный вокруг коленвала 16. В показанном варианте осуществления область магнитного кодирования вала 16 изображена под номером 76. Множество обнаруживающих катушек 78 расположены вокруг магнитной кодированной области 76 вала 16. Обнаруживающие катушки 78 адаптированы для обнаружения магнитного поля, излучаемого кодированной областью 76 вала 16. Конструкция датчика требует экранирования катушек 78 датчика магнитного поля от внешних электромагнитных возмущений. В показанном варианте осуществления катушки 78 датчика магнитного поля расположены в металлической трубке 80. В вариантах осуществления, подразумевающих поперечные движения вала, множество пар катушек 78 датчика магнитного поля должны быть размещены вокруг вала 16. Металлическая трубка 80 используется для защиты катушек 78 датчика от внешних электромагнитных полей для улучшения точности измерения.

[0029] На фиг.5 показана система 22 управления сгоранием с магнитострикционным датчиком 82 крутящего момента, расположенным вокруг вала 16. В показанном варианте осуществления конструкция магнитострикционного датчика реализует общее кодирование вала, и намагничивание получается за счет протекания тока в осевом направлении вала 16. Магнитная закодированная область вала 16 обозначена номером 84. Первое положение обозначено номером 86 и означает один конец закодированной области 84, а второе положение обозначено номером 88 и означает другой конец закодированной области или магнитной закодированной области 84. Стрелки 90 и 92 обозначают приложение импульса тока. Первый импульс тока прикладывается к валу 16 к внешней области, находящейся рядом или близкой к первому положению 86. Как показано стрелкой 92, импульс тока разряжается от вала 16, близко, рядом или на втором положении 88, предпочтительно на множестве мест вдоль конца кодированной области 84. Второй импульс тока с другой полярностью может быть приложен для улучшения параметров датчика крутящего момента путем создания двух намагниченных доменов в области 84 с хорошо выраженными границами доменов. Номер 94 обозначает элемент датчика магнитного поля, например датчик на основе эффекта Холла, соединенный с управляющим модулем 26. Управляющий модуль 26 может быть адаптирован для дальнейшей обработки сигнала, выдаваемого чувствительным элементом 94, для формирования выходного сигнала, соответствующего крутящему моменту, прилагаемому к валу 16. Чувствительный элемент 94 адаптирован для обнаружения магнитного поля, излучаемого закодированной областью 84 вала 16.

[0030] Если к валу 16 не прикладывается сила или нет нагрузки, чувствительным элементом 94 поле не обнаруживается, либо обнаруживается постоянное поле. Однако в случае приложения силы или нагрузки к валу 16 возникают изменения магнитного поля, излучаемого закодированной областью, причем увеличение магнитного поля обнаруживается чувствительным элементом 94.

[0031] В другом варианте осуществления ток подается на вал 16 с положения 88 (или рядом) и разряжается либо снимается с вала 16 с положения 86 (или рядом). В другом варианте осуществления множество импульсов тока могут подаваться рядом с первым положением 86, и множество импульсов тока могут сниматься рядом со вторым положением 88, и наоборот. В еще одном варианте осуществления могут быть обеспечены уплотненные области рядом с положениями 86 и 88. Эти уплотненные области могут быть обеспечены для устранения изнашивания кодированной области 84. Дополнительные подробности показанного варианта осуществления здесь не описываются. В качестве ссылки приводится патент США 7243557, озаглавленный "torque sensor" («датчик крутящего момента»).

[0032] На фиг.6 показан магнитоупругий датчик 96, расположенный вокруг вала 16. Вокруг вала 16 расположено множество поляризованных колец 98, 100 так, что эти кольца 98, 100 осуществляют магнитное разделение противоположных областей поляризации. В показанном варианте осуществления доменная стенка 102 разделяет поляризованные кольца 98, 100. Элемент 104 для обнаружения магнитного поля расположен рядом с кольцами 98, 100 и реагирует на плотность магнитного потока. Выходной сигнал элемента 104 обрабатывается таким образом, что нагрузки в кольцах 98, 100 соответствуют крутящему моменту, передаваемому на вал 16. Для дополнительных подробностей в качестве ссылки приводится заявка на патент США 12134689.

[0033] В соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг.1-6, необходимо отметить, что используется только один магнитный датчик крутящего момента для достижения обратной связи в измерениях в реальном масштабе времени и высокоточных по времени сигналов о моменте сгорания в каждом цилиндре двигателя. Система управления используется для индивидуальной диагностики цилиндров и управления с обратной связью сгоранием в больших поршневых двигателях.

[0034] В настоящем описании показаны и описаны только некоторые признаки данного изобретения, специалистам будут понятны многие модификации и изменения. Таким образом, необходимо понимать, что прилагаемая формула изобретения включает в себя все такие модификации и изменения, которые при этом остаются в рамках существующей идеи данного изобретения.

1. Система двигателя внутреннего сгорания, содержащая:
двигатель, содержащий множество цилиндров двигателя;
нагрузку, соединенную с двигателем посредством коленвала;
магнитный датчик крутящего момента, расположенный между двигателем и нагрузкой; при этом данный магнитный датчик крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя и формирования выходного сигнала крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя;
управляющий модуль, соединенный для взаимодействия с магнитным датчиком крутящего момента; при этом данный управляющий модуль содержит модуль сбора данных, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования одного или более выходных сигналов, соответствующих одному или более параметрам сгорания, на основе сигнала крутящего момента;
при этом упомянутый модуль сбора данных содержит фильтр высоких частот для формирования выходного сигнала детонации, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала детонации, соответствующего цилиндру двигателя из множества цилиндров двигателя; и
упомянутый управляющий модуль выполнен с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя на основе одного или более параметров сгорания, для управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя.

2. Система по п.1, в которой упомянутый двигатель является бензиновым двигателем.

3. Система по п.1, в которой упомянутый магнитный датчик крутящего момента размещен вокруг коленвала.

4. Система по п.1, в которой упомянутый магнитный датчик крутящего момента является магнитоупругим датчиком.

5. Система по п.1, в которой упомянутый магнитный датчик крутящего момента является магнитострикционным датчиком.

6. Система по п.1, в которой одним или более параметрами сгорания является детонация цилиндра двигателя, пропуск зажигания в цилиндре, время сгорания, колебания крутящего момента или комбинации вышеперечисленного.

7. Система по п.1, в которой модуль сбора данных содержит оцениватель изменения крутящего момента, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала, указывающего на пропуск зажигания, соответствующий цилиндру двигателя из множества цилиндров двигателя.

8. Система по п.1, в которой модуль сбора данных содержит оцениватель выделения тепла, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала, указывающего время сгорания, соответствующее цилиндру двигателя из множества цилиндров двигателя.

9. Система по п.1, в которой модуль сбора данных выполнен с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала, указывающего изменение в параметрах цилиндра из множества цилиндров двигателя.

10. Система по п.1, в которой управляющий модуль содержит контроллер, выполненный с возможностью приема одного или более сигналов, соответствующих одному или более параметрам сгорания, и с возможностью управления одним или более управляющими параметрами для управления сгоранием в двигателе.

11. Система по п.1, в которой управляющими параметрами являются положение дроссельной заслонки, давление наддува, соотношение воздух/топливо, время зажигания, время впрыска топлива, количество топлива, рециркуляция выхлопных газов или комбинация вышеприведенного.

12. Система двигателя внутреннего сгорания, содержащая:
двигатель, содержащий множество цилиндров двигателя;
нагрузку, соединенную с двигателем посредством коленвала;
бесконтактный магнитострикционный датчик крутящего момента, расположенный вокруг коленвала; при этом упомянутый магнитострикционный датчик крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя и формирования выходного сигнала крутящего момента, указывающего крутящий момент;
управляющий модуль, соединенный для взаимодействия с магнитострикционным датчиком крутящего момента; при этом данный управляющий модуль содержит модуль сбора данных, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования одного или более выходных сигналов, соответствующих одному или более параметрам сгорания, на основе сигнала крутящего момента;
при этом упомянутый модуль сбора данных содержит оцениватель изменения крутящего момента, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала, указывающего на пропуск зажигания, соответствующий цилиндру двигателя из множества цилиндров двигателя; и
упомянутый управляющий модуль выполнен с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя на основе одного или более параметров сгорания для управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя.

13. Система по п.12, в которой упомянутый магнитострикционный датчик крутящего момента обеспечивает магнитное кодирование по всей окружности коленвала.

14. Система по п.12, в которой упомянутый магнитострикционный датчик крутящего момента обеспечивает магнитное кодирование частично вокруг коленвала.

15. Система по п.14, в которой упомянутый магнитострикционный датчик крутящего момента содержит множество обнаруживающих катушек, расположенных в металлическом корпусе для защиты обнаруживающих катушек от электромагнитных возмущений и обеспечивающих получение измерения крутящего момента, которое не зависит от поперечных движений коленвала.

16. Система по п.12, в которой двигатель является бензиновым двигателем.