Режим работы на обедненных смесях на холостом ходу для уменьшения количества твердых частиц
Изобретение относится к управлению работой двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение количества выбрасываемых твёрдых частиц. Результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, который может эксплуатироваться в режиме работы на обедненных смесях и в стехиометрическом режиме, содержит: картер (1) двигателя, по меньшей мере одну камеру (4) сгорания и предпочтительно одно дроссельное устройство (11), через которое наддувочный воздух из охладителя наддувочного воздуха может подаваться в камеру (4) сгорания, при котором двигатель внутреннего сгорания на холостом ходу переключается на режим работы на обедненных смесях и эксплуатируется в режиме работы на обедненных смесях, так что, в частности, перепад давлений между картером (1) двигателя и камерой (4) сгорания понижается. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
Данное изобретение касается способа эксплуатации устройства, содержащего двигатель внутреннего сгорания, которое может эксплуатироваться в режиме работы на обедненных смесях и в стехиометрическом режиме. Кроме того, предусмотрены картер двигателя, по меньшей мере одна камера сгорания и предпочтительно одно дроссельное устройство, через которое наддувочный воздух может подводиться из охладителя наддувочного воздуха в камеру сгорания.
В газовых ДВС возникает неожиданно высокий выброс частиц тонкодисперсной пыли, что проявляется в высоком количестве твердых частиц в предписанном для двигателей, отвечающих нормам ЕВРО-VI токсичности ОГ, контрольном тесте WHTC (World Harmonized Transient Cycle - Всемирный Гармонизированный Тест в Неустановившемся Режиме). Этот выброс частиц не повышается в течение всего 30-минутного цикла, однако, выражается в очень высоких максимумах выбросов, в частности, после фаз холостого хода.
Механизм образования выбросов объясняется следующим образом:
Из-за способа зажигания, используемого в двигателе Отто, на холостом ходу дроссельный клапан, через который наддувочный воздух из охладителя наддувочного воздуха может подаваться в камеру сгорания, закрывается, оставляя незначительную щель. Во впускном коллекторе возникает разрежение относительно окружающей среды. Во время такта всасывания устанавливается разрежение и в камере сгорания двигателя, вследствие чего в камере сгорания устанавливается также разрежение по отношению к картеру двигателя. Вследствие этого воздух из картера двигателя всасывается в камеру сгорания (обратный прорыв газов). За счет этого движения воздуха моторное масло транспортируется из зоны рабочей втулки/поршня в камеру сгорания. За счет незначительной интенсивности сгорания на холостом ходу масло скапливается в камере сгорания. Если увеличение нагрузки происходит после продолжительной фазы холостого хода, то скопившееся масло вследствие повышенной интенсивности пламени сгорает в течение короткого промежутка времени. Возникает большой выброс частиц за счет несгоревших остатков масла (масляная зола). Этот эффект усиливается за счет того, что находящееся в камере сгорания количество масла при дозированной подаче топлива не учитывается. В камере сгорания господствует нехватка кислорода, что усиливает выброс частиц.
Задача данного изобретения заключается в том, чтобы создать возможность снижения количества выбрасываемых частиц.
Эта задача может быть решена с помощью признаков независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации данного изобретения могут быть понятны из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Данное изобретение предлагает способ эксплуатации устройства, содержащего двигатель внутреннего сгорания (например, двигателя, газового ДВС, двигателя Отто или иного ДВС, который приводится в действие способом зажигания, используемым в двигателе Отто, который может эксплуатироваться в режиме работы на обедненных смесях и стехиометрическом режиме, а также содержащего картер двигателя, по меньшей мере одну камеру сгорания и предпочтительно одно дроссельное устройство, например, дроссельный клапан, клапан и т.д., через который наддувочный воздух может подводиться из охладителя наддувочного воздуха в камеру сгорания.
Этот способ эксплуатации характеризуется, в частности, тем, что такой двигатель внутреннего сгорания на холостом ходу переключается на режим работы на обедненных смесях и эксплуатируется в режиме работы на обедненных смесях, так что предпочтительно создается разрежение в картере двигателя и/или может уменьшаться перепад давлений между картером двигателя и камерой сгорания.
В двигателях внутреннего сгорания, таких, в частности, как газовые ДВС, двигатели Отто или иных ДВС, которые могут эксплуатироваться со способом зажигания, используемым в двигателе Отто, масло собирается на холостом ходу в камере сгорания, что ведет, в частности, при подключении нагрузки к высокому выбросу частиц в отходящем газе. Чтобы минимизировать попадание масла в камеру сгорания, согласно изобретению на холостом ходу двигатель внутреннего сгорания переключается на Режим работы на обедненных смесях.
Уменьшенный перепад давлений между камерой сгорания и картером двигателя вызывает целенаправленное пониженное попадание масла в камеру сгорания и/или пониженный обратный прорыв газов, и как следствие - пониженный выброс вредных частиц в ОГ.
Благодаря переключению на холостом ходу на режим работы на обедненных смесях увеличивается необходимое количество воздуха, в частности, существенно возрастает. В камеру сгорания, в частности, через дроссельное устройство может подаваться наддувочный воздух от охладителя наддувочного воздуха, причем в режиме работы на обедненных смесях это дроссельное устройство целесообразно открывать шире, чем в стехиометрическом режиме. Вследствие этого повышается давление во впускном коллекторе и/или в камере сгорания.
Двигатели класса выброса ЕВРО-VI должны удовлетворять строгим требованиям норм содержания токсичных веществ в ОГ соответствующего законодательства Евросоюза. Согласно уровню техники обычно соблюдение этих предельных значений выбросов реализуется за счет стехиометрического режима при λ=1 во всем диапазоне показателей, с последующей обработкой ОГ в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе.
За счет указанного режима работы на обедненных смесях на холостом ходу снижение выброса NOx уже больше не получается. Чтобы соблюдать это предельное значение выброса для NOx, содержание NOx в выбросе двигателя на холостом ходу должен быть очень небольшим. За счет указанной незначительной температуры сгорания в режиме работы на обедненных смесях во время сгорания возникает лишь незначительный выброс NOx.
Окисление CO до CО2, например, в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе тоже имеет место при низких температурах ОГ в режиме работы на обедненных смесях. И напротив, эффективность окисления углеводородов HC, в частности, метана (CH4) до двуокиси углерода и воды сильно снижается при низкой температуре ОГ в режиме работы на обедненных смесях. Также и здесь выброс двигателя нужно поддерживать незначительным.
Соблюдение таких предельных значений выброса возможно за счет одной или нескольких следующих мер:
- точное, адаптивное регулирование значения λ на границе пропусков зажигания, в частности, максимально близко к границе пропусков зажигания;
- оптимизированная система зажигания для подготовки требуемой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси;
- использование современных стратегий зажигания и/или прогрессивные системы зажигания с повышенной энергией разряда (в частности, система двойного зажигания на холостом ходу, зажигание коронным разрядом и/или лазерное зажигание);
- распознавание пропуска зажигания соответствующими приемами (например, повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, согласование стратегии зажигания и/или обогащение топливовоздушной смеси).
В принципе плохая характеристика параметра срабатывания двигателей внутреннего сгорания в режиме работы на обедненных смесях представляет собой проблему при положительном изменении знака нагрузки. Согласно изобретению можно противодействовать этому посредством подходящих мер, связанных с системой управления. Так, при требованиях по нагрузке в режиме холостого хода можно переключаться непосредственно из режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим. Поскольку требуется более высокая нагрузка, то это может целенаправленно происходить очень быстро при постоянном открытом положении дроссельного устройства. Дальнейшее повышение нагрузки происходит предпочтительно при сохранении теперь стехиометрического режима или, например, для удаления скопившегося в глушителе кислорода, целесообразно с избытком топлива, т.е. в обогащенном режиме.
Эффективность режима работы на обедненных смесях повышается со степенью обеднения горючей смеси, т.е. с увеличением числа λ.
Способность топливовоздушной смеси воспламеняться ограничена, однако, максимальным значением λ, которое ограничивает границу пропусков зажигания.
Граница пропусков зажигания среди прочего зависит от состава топлива и поэтому не является постоянной величиной. Чтобы эксплуатировать двигатель как можно ближе к этой границе пропусков зажигания, можно установить заданное значение числа λ в качестве целевого значения на характеристике и регулировать при требуемом режиме работы на обедненных смесях с помощью λ- регулирования в замкнутом контуре регулирования с учетом измеренных значений λ-зондов перед катализатором и после катализатора. Энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси, может быть задана не максимальным, но целесообразно высоким значением. С помощью, например, датчика частоты вращения кулачкового вала и датчика частоты вращения коленчатого вала предпочтительно контролируется, происходит ли сгорание во всех цилиндрах. Для этого может рассматриваться ускорение коленчатого вала в рабочем такте после зажигания смеси. Если в рассматриваемый промежуток времени никакого заметного ускорения не происходит, то это можно интерпретировать как пропуск зажигания. Вслед за этим целенаправленно повышается энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси. Если это повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, не дает эффекта, тогда смесь, отклоняясь от целевого значения на характеристике, в применяемых этапах предпочтительно минимально обогащают, пока двигатель работает стабильно, т.е. без пропуска зажигания. Затем газораспределительный механизм двигателя может снова медленно регулировать смесь в направлении целевого значения пока она не достигнет его, или пока снова не будет констатирован пропуск зажигания. Если происходит переключение на режим с λ=1 (стехиометрический режим), то текущее заданное значение λ может быть сохранено, например, внутри газораспределительного механизма двигателя. При повторном режиме работы на обедненных смесях это значение целесообразно использовать в качестве заданного значения числа λ (адаптация).
Тем самым, в режиме работы на обедненных смесях возможно проведение λ - регулирования у границы пропусков зажигания, т.е. в рамках данного изобретения это целесообразно осуществлять вблизи, предпочтительно как можно ближе к границе пропусков зажигания.
Таким образом, особенно предпочтительно, если в режиме работы на обедненных смесях осуществляется адаптивное лямбда-регулирование у границы пропусков зажигания.
Точно так же предпочтительно при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания у границы пропусков зажигания назначать заданное значение числа лямбда в качестве целевого значения, например, устанавливать на характеристической кривой, и предпочтительно при требуемом режиме работы на обедненных смесях устанавливать посредством лямбда-регулирования, например, в замкнутом контуре регулирования с привлечением результатов измерений лямбда-зонда по потоку выше и по потоку ниже катализатора (например, трехкомпонентного каталитического нейтрализатора).
Такое адаптивное лямбда-регулирование может включать в себя, в частности, проверку того, происходит ли сгорание (предпочтительно во всех) в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, причем, если в рассматриваемый промежуток времени не происходит никакого поддающегося измерению ускорения, что может быть интерпретировано как пропуск зажигания, и в ответ на это может быть повышена энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси, причем, если указанное повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси не дает эффекта, то топливовоздушная смесь, в отступление от целевого значения, в ходе предпринимаемых операций предпочтительно минимально обогащается, пока двигатель не начнет работать без пропусков зажигания, и/или вслед за этим топливовоздушная смесь может снова переходить в направлении указанного целевого значения, пока не достигнет его, или снова будет констатирован по меньшей мере один пропуск зажигания, и/или, если происходит переход на стехиометрический режим, текущее заданное значение числа лямбда запоминается, например, внутри газораспределительного механизма двигателя, и это заданное значение числа лямбда при повторном режиме работы на обедненных смесях используется как заданное значение числа лямбда.
Возможно, что в режиме работы на обедненных смесях, в частности, в режиме работы на обедненных смесях у границы пропусков зажигания, для инициирования сгорания в камере сгорания создается более высокое напряжение на электродах свечи зажигания и/или большая продолжительность искрового разряда, чем в стехиометрическом режиме.
B режиме работы на обедненных смесях у границы пропусков зажигания для инициирования сгорания требуется высокая энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси, в виде высокого напряжения на электродах свечи зажигания и/или большой продолжительности искрового разряда по меньшей мере одной свечи зажигания. Для обеспечения требуемой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, нужна оптимизация системы зажигания в указанном режиме работы на обедненных смесях. Здесь возможны, в частности, одна или несколько следующих мер:
- свечи зажигания, рассчитанные для режима работы на обедненных смесях, с незначительным зазором между электродами;
- конечные ступени зажигания и интегрированные в модули зажигания конечные ступени зажигания, которые пригодны для обеспечения высокой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси;
- катушки зажигания или интегрированные в модули зажигания катушки зажигания, которые в состоянии при высоком напряжении на электродах свечи зажигания распределять энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, по свечам зажигания с большой продолжительностью искрового разряда;
- эксплуатация с высоким напряжением на электродах свечей зажигания и/или большой продолжительностью искрового разряда вызывает большой износ свечей зажигания. Поэтому требуются блоки управления двигателем или блоки управления поджигом, которые в режиме работы на обедненных смесях посредством соответственно параметрически описанным характеристикам угла замкнутого состояния контактов могут реализовать высокую энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, в стехиометрическом режиме (режим λ=1), однако, путем переключения на другие характеристики угла замкнутого состояния контактов, можно обеспечения меньшей энергий, необходимой для зажигания рабочей смеси, чтобы тем самым снизить износ свечей зажигания.
Тем самым возможно, что в режиме работы на обедненных смесях, в частности, в режиме работы на обедненных смесях у границы пропусков зажигания, могут применяться одна или несколько других характеристик свечи зажигания-угол замкнутого состояния контактов, чем в стехиометрическом режиме.
Кроме того, возможно, что в режиме работы на обедненных смесях, в частности, в режиме работы на обедненных смесях у границы пропусков зажигания происходит зажигание коронным разрядом и/или лазерное зажигание. Возможно также, что на холостом ходу или, соответственно, в режиме работы на обедненных смесях происходит двойное зажигание. За счет этого может быть представлен даже дальнейший переход обеднения смеси за указанную границу пропусков зажигания обычной система зажигания.
Возможно также, что при позитивном требовании по нагрузке к двигателю внутреннего сгорания в режиме холостого хода происходит переключение с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим, и это переключение с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим происходит при предпочтительно постоянном открытом положении дроссельного устройства, в частности, при постоянном угле дроссельного клапана.
Из режима холостого хода можно переключаться предпочтительно непосредственно с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим, в частности, при позитивном требовании по нагрузке к двигателю внутреннего сгорания. Дальнейшее повышение нагрузки может происходить, например, при сохранении стехиометрического режима или с избытком топлива, в частности, для удаления скопившегося в глушителе кислорода.
Отходящий газ двигателя внутреннего сгорания предпочтительно подается в турбокомпрессор отработавших газов (ОГ) и/или в установку по очистке ОГ. Установка по очистке ОГ предпочтительно содержит катализатор, например, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, предпочтительно с глушителем.
Следует также упомянуть, что в качестве дополнительного положительного эффекта режима работы на обедненных смесях на холостом ходу происходит снижение потребления топлива на холостом ходу, предпочтительно за счет низких потерь тепла на процессы газообмена.
Указанный двигатель внутреннего сгорания предпочтительно охватывает двигатель, газовый ДВС или иной двигатель внутреннего сгорания, целесообразно для безрельсового транспортного средства, предпочтительно для транспортного средства хозяйственного назначения, в частности, автобуса или грузового автомобиля.
Данное изобретение касается также безрельсового транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения, например, грузового автомобиля или автобуса, содержащего устройство (например, блок управления, газораспределительный механизм двигателя и т.п.), которое выполнено с возможностью осуществления способа эксплуатации, раскрытого здесь выше.
Описанные выше варианты осуществления и признаки данного изобретения могут комбинироваться друг с другом. Другие предпочтительные модификации данного изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения или явствуют из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Фиг.1 - устройство, на котором или, соответственно, с помощью которого может быть осуществлен способ эксплуатации согласно одному из вариантов реализации данного изобретения.
На Фиг.1 показано устройство V, на котором или, соответственно, с помощью которого может быть осуществлен способ эксплуатации согласно одному из вариантов реализации данного изобретения. Устройство V пригодно, в частности, для безрельсового транспортного средства, предпочтительно транспортного средства хозяйственного назначения, в частности, автобуса или грузового автомобиля.
Это устройство V, в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, например, газовым ДВС или иным двигателем внутреннего сгорания, который предпочтительно может эксплуатироваться со способом зажигания, используемым в двигателе Отто, содержит картер 1 двигателя, по меньшей мере одну камеру 4 сгорания и предпочтительно одно дроссельное устройство 11, например, дроссельный клапан, через который наддувочный воздух может от не показанного охладителя наддувочного воздуха подводиться в камеру 4 сгорания. Указанный двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться, в частности, в режиме работы на обедненных смесях (λ больше 1) и в стехиометрическом режиме (λ=1). Лямбда (λ) характеризует, как обычно, то значение коэффициента избытка воздуха в цилиндре, которое показывает соотношение масс воздуха и топлива в процессе горения.
Указанное устройство V, в частности, картер 1 двигателя содержит также головку 2 цилиндра, выпускной клапан 5, впускной клапан 6, одну или несколько свечей зажигания 26, поршень 3 и кривошипно-шатунный механизм 12.
Устройство V содержит также турбокомпрессор 7 с турбиной 8 и компрессором 9. Ссылочной позицией 10 обозначен воздушный фильтр перед компрессором 9.
Устройство V содержит, далее, установку 18 по очистке ОГ, в частности, с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором 19 и глушителем. Ссылочной позицией 17 обозначено выпускное отверстие установки 18 по очистке ОГ, тогда как ссылочной позицией 14 обозначено впускное отверстие установки 18 по очистке ОГ.
Указанное устройство V содержит один лямбда-зонд 20 по потоку ниже катализатора 19 и один лямбда-зонд 21 по потоку выше катализатора 19.
Ссылочной позицией 15 обозначен наддувочный воздух, идущий к охладителю наддувочного воздуха, тогда как ссылочной позицией 16 обозначен наддувочный воздух, идущий от охладителя наддувочного воздуха. Наддувочный воздух 16 от охладителя наддувочного воздуха направляется предпочтительно через дроссельное устройство 11 в камеру 4 сгорания, в частности, во впускной клапан 6 или, соответственно, в коллектор распределения нагнетаемого воздуха.
Ссылочной позицией 13 обозначен уровень масла в картере 1 двигателя.
Устройство V содержит, далее, кулачковый вал 22, датчик 23 частоты вращения для кулачкового вала 22, коленчатый вал 24 и датчик 25 частоты вращения для коленчатого вала 24.
Двигатель внутреннего сгорания на холостом ходу переключается на режим работы на обедненных смесях и эксплуатируется в режиме работы на обедненных смесях, так что целенаправленно снижается перепад давлений между картером 1 двигателя и камерой 4 сгорания. Этот уменьшенный перепад давлений между камерой 4 сгорания и картером 1 двигателя вызывает меньшее попадание масла в камеру 4 сгорания, в результате чего происходит уменьшение выброса частиц.
За счет такого переключения на холостом ходу на режим работы на обедненных смесях значительно повышается необходимое количество воздуха. Дроссельное устройство 11 открывается шире, чем в обычном стехиометрическом режиме, так что в результате возрастает давление во впускном коллекторе или, соответственно, в камере 4 сгорания.
Двигатели класса выброса ЕВРО-VI должны удовлетворять строгим нормам содержания токсичных веществ в ОГ согласно соответствующего законодательства Евросоюза. В соответствии с уровнем техники такое соблюдение предельных значений выбросов реализуется за счет стехиометрического режима при λ=1 во всем диапазоне показателей, с последующей обработкой ОГ в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе.
За счет режима работы на обедненных смесях на холостом ходу снижение выброса NOx больше не обеспечивается. Чтобы соблюсти предельное значение выброса для NOx, выброс NOx двигателя на холостом ходу должен быть очень небольшим. Благодаря низкой температуре сгорания в режиме работы на обедненных смесях во время сгорания возникает лишь незначительный выброс NOx.
Окисление CO до CO2 в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе 19 происходит даже при низкой температуре ОГ в режиме работы на обедненных смесях. И напротив, эффективность оксидации углеводородов HC, в частности, метана (CH4) до двуокиси углерода и воды при низкой температуре ОГ в режиме работы на обедненных смесях сильно снижена. Так что и здесь выброс двигателя должен поддерживаться незначительным. Соблюдение предельных значений выбросов возможно благодаря следующим мерам: точное, адаптивное лямбда-регулирование вблизи границы пропусков зажигания; оптимизированная система зажигания для обеспечения требуемой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси; применение современной стратегии зажигания и/или прогрессивных систем зажигания с повышенной энергией разряда (система двойного зажигания на холостом ходу, зажигание коронным разрядом, лазерное зажигание); и/или распознавание пропуска зажигания соответствующими приемами (повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, согласование стратегии зажигания, обогащение смеси).
Эффективность режима работы на обедненных смесях возрастает со степенью обеднения горючей смеси, т.е. по мере увеличения значения λ.
Указанная граница пропусков зажигания или, соответственно, максимальное значение λ ограничивают способность топливовоздушной смеси воспламеняться.
Граница пропусков зажигания, среди прочего, зависит от состава топлива и поэтому не является постоянной величиной. Чтобы эксплуатировать двигатель внутреннего сгорания максимально близко к границе пропусков зажигания, заданное значение числа лямбда указывается в качестве целевого значения на характеристике и при требуемом режиме работы на обедненных смесях настраивается посредством лямбда-регулирования предпочтительно в замкнутом контуре регулирования с привлечением результатов измерений лямбда-зонда 21 перед катализатором 19 и лямбда-зонда 20 после катализатора 19. Энергия, необходимая для зажигания рабочей топливовоздушной смеси, подается с целесообразно высоким, но не максимальным заданным значением. С помощью, в частности, датчика 23 частоты вращения кулачкового вала и датчика 25 частоты вращения коленчатого вала можно контролировать за тем, происходит ли сгорание в (всех) цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Для этого, в частности, может рассматриваться ускорение коленчатого вала 24 за рабочий такт после зажигания топливовоздушной смеси. Если в рассматриваемый промежуток времени не происходит никакого поддающегося измерению ускорения, то это можно интерпретировать как пропуск зажигания. В ответ на это может быть повышена энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси. Если же повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, не дает эффекта, то топливовоздушная смесь, в отклонение от заданного значения на характеристике, в ходе целесообразно предпринимаемых операций предпочтительно минимально обогащается, пока двигатель внутреннего сгорания не заработает стабильно, в частности, без пропусков зажигания. Затем топливовоздушная смесь может быть снова отрегулирована в направлении заданного значения, пока это заданное значение не будет достигнуто, или снова не будет констатирован один или несколько пропусков зажигания. Если производится переключение на стехиометрический режим, т.е. λ=1, то актуальное заданное значение числа лямбда может быть сохранено, например, внутри газораспределительного механизма двигателя для управления двигателем внутреннего сгорания. При возобновлении режима работы на обедненных смесях это заданное значение может использоваться в качестве квази-нового заданного значения числа лямбда. Таким образом осуществляется адаптация.
При режиме работы на обедненных смесях у границы пропусков зажигания для инициирования сгорания требуется высокая энергия, необходимая для зажигания рабочей смеси, в форме высокого напряжения на электродах свечи зажигания и/или большой продолжительности искрового разряда. Для обеспечения требуемой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, нужна оптимизация или, соответственно, подгонка обычных систем зажигания. Возможными мероприятиями являются, в частности, следующие: рассчитанные для режима работы на обедненных смесях свечи зажигания с целесообразно незначительным зазором между электродами; конечные ступени зажигания или интегрированные в модули зажигания конечные ступени зажигания, которые пригодны для обеспечения целесообразно высокой энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси; катушки зажигания или интегрированные в модули зажигания катушки зажигания, которые при целесообразно высоком напряжении на электродах свечи зажигания в состоянии распределять энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, по свечам зажигания с целесообразно большой продолжительностью искрового разряда; и/или блоки управления двигателя и/или блоки управления поджига, которые в режиме работы на обедненных смесях посредством соответственно параметрически описанным характеристикам угла замкнутого состояния контактов могут реализовать целесообразно высокую энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, и напротив, в стехиометрическом режиме путем переключения на другие характеристики угла замкнутого состояния контактов могут обеспечивать меньшую энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, чтобы за счет этого, в частности, можно было снизить износ свечей зажигания.
Пригодными для режима работы на обедненных смесях концепциями систем зажигания являются, например, зажигание коронным разрядом и/или лазерное зажигание. Если системы зажигания такого типа имеются в распоряжении для серийного применения, то они обеспечивают высокий потенциал для дальнейшего сдвига в сторону обеднения смеси за границу пропусков зажигания обычной системы зажигания.
Еще одна проблема заключается в плохой характеристике параметра срабатывания двигателей в режиме работы на обедненных смесях при позитивных изменениях нагрузки. Противодействовать этому указанный способ эксплуатации может посредством соответствующих мер, связанных с системой управления. Так, при требовании по нагрузке в режиме холостого хода можно переключаться непосредственно с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим. Так как требуется более высокая нагрузка, то целесообразно произвести это очень быстро при постоянном открытом положении дроссельного устройства 11. Это дополнительное повышение нагрузки происходит предпочтительно при сохранении теперь стехиометрического режима или, например, для удаления скопившегося в глушителе кислорода, предпочтительно с избытком топлива, т.е. в обогащенном режиме.
Данное изобретение не ограничивается рассмотренными выше предпочтительными примерами осуществления. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, которые точно так же используют основные идеи данного изобретения и потому подпадают под его объем защиты. Кроме того, данное изобретение притязает на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения независимо от тех признаков и пунктов формулы, на которые они ссылаются.
Перечень ссылочных обозначений
1 картер двигателя
2 головка цилиндра
3 поршень
4 камера сгорания
5 выпускной клапан
6 впускной клапан
7 турбокомпрессор
8 турбина
9 компрессор
10 воздушный фильтр
11 дроссельный клапан
12 кривошипно-шатунный механизм
13 уровень масла
14 отходящий газ, идущий к установке по очистке ОГ
15 наддувочный воздух, идущий к охладителю наддувочного воздуха
16 наддувочный воздух, идущий от охладителя наддувочного воздуха
17 выпускное отверстие
18 установка по очистке ОГ, в частности, содержащее (трехкомпонентный) катализатор и предпочтительно глушитель
19 катализатор, в частности, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор
20 лямбда-зонд после катализатора
21 лямбда-зонд перед катализатором
22 Кулачковый вал
23 Датчик частоты вращения кулачкового вала
24 коленчатый вал
25 датчик частоты вращения коленчатого вала
26 свеча зажигания
V устройство.
1. Способ эксплуатации устройства (V), содержащего двигатель внутреннего сгорания, выполненный с возможностью эксплуатации в режиме работы на обедненных смесях и в стехиометрическом режиме, картер (1) двигателя, по меньшей мере одну камеру (4) сгорания и предпочтительно одно дроссельное устройство (11) для подачи через него наддувочного воздуха от охладителя наддувочного воздуха в камеру (4) сгорания, при котором двигатель внутреннего сгорания на холостом ходу переключают на режим работы на обедненных смесях и эксплуатируют в режиме работы на обедненных смесях, так что, в частности, снижается перепад давлений между картером (1) двигателя и камерой (4) сгорания.
2. Способ эксплуатации по п.1, при котором в камеру (4) сгорания через дроссельное устройство (11) подводят наддувочный воздух от охладителя наддувочного воздуха, и в режиме работы на обедненных смесях это дроссельное устройство (11) открывают шире, чем в стехиометрическом режиме.
3. Способ эксплуатации по п.1, при котором в режиме работы на обедненных смесях осуществляют лямбда-регулирование у границы пропусков зажигания и/или режим работы на обедненных смесях осуществляют у границы пропусков зажигания.
4. Способ эксплуатации по п.3, при котором у границы пропусков зажигания осуществляют адаптивное лямбда-регулирование.
5. Способ эксплуатации по п.3, при котором для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания у границы пропусков зажигания заданное значение числа лямбда указывают как целевое значение и при требуемом режиме работы на обедненных смесях устанавливают посредством лямбда-регулирования в замкнутом контуре регулирования с привлечением результатов измерений лямбда-зондов (20, 21) перед катализатором (19) и после него.
6. Способ эксплуатации по любому из пп.3-5, при котором актуальное заданное значение числа лямбда запоминают, предпочтительно в газораспределительном механизме двигателя для управления двигателем внутреннего сгорания, когда с режима работы на обедненных смесях переключаются на стехиометрический режим, а при повторном режиме работы на обедненных смесях это запомненное в прошлый раз текущее заданное значение числа лямбда используют как новое заданное значение числа лямбда.
7. Способ эксплуатации по п.4, при котором указанное предпочтительно адаптивное лямбда-регулирование включает в себя проверку того, происходит ли сгорание в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, для чего предпочтительно рассматривается ускорение коленчатого вала (24) за рабочий такт после воспламенения топливовоздушной смеси, причем если в рассматриваемый промежуток времени не происходит никакого поддающегося измерению ускорения, то энергию, необходимую для зажигания топливовоздушной смеси, повышают, причем если это повышение энергии, необходимой для зажигания рабочей смеси, не дает эффекта, то топливовоздушную смесь в отклонение от целевого значения лямбда обогащают до тех пор, пока двигатель внутреннего сгорания не будет работать без пропусков зажигания, причем затем топливовоздушную смесь сдвигают в направлении целевого значения лямбда, пока оно не будет достигнуто, или вновь не констатируют по меньшей мере один пропуск зажигания.
8. Способ эксплуатации по п.1, при котором в режиме работы на обедненных смесях для инициирования сгорания в камере (4) сгорания реализуют более высокое напряжение на электродах свечей зажигания и/или большую продолжительность искрового разряда, чем в стехиометрическом режиме.
9. Способ эксплуатации по п.1, при котором в режиме работы на обедненных смесях применяют одну или несколько других характеристик «свечи зажигания-угол замкнутого состояния контактов», чем в стехиометрическом режиме.
10. Способ эксплуатации по п.1, при котором в режиме работы на обедненных смесях реализуют систему двойного зажигания, зажигание коронным разрядом и/или лазерное зажигание.
11. Способ эксплуатации по п.1, при котором при позитивном требовании по нагрузке к двигателю внутреннего сгорания в режиме холостого хода производят переключение с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим, и это переключение с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим выполняют при постоянном открытом положении дроссельного устройства (11).
12. Способ эксплуатации по п.1, при котором при позитивном требовании по нагрузке к двигателю внутреннего сгорания в режиме холостого хода производят непосредственное переключение с режима работы на обедненных смесях на стехиометрический режим.
13. Способ эксплуатации по п.11 или 12, при котором дальнейшее повышение нагрузки осуществляют при сохранении стехиометрического режима или с избытком топлива.
14. Способ эксплуатации по п.1, при котором отходящий газ из двигателя внутреннего сгорания подают в турбокомпрессор отработавших газов и/или в установку по очистке отработавших газов.
15. Способ эксплуатации по п.14, при котором используют установку по очистке отработавших газов, которая содержит трехкомпонентный каталитический нейтрализатор и/или глушитель.
16. Безрельсовое транспортное средство, в частности, транспортное средство хозяйственного назначения, содержащее систему, выполненную с возможностью осуществления способа эксплуатации по любому из пп.1-15.
