Способ и система для запуска двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к способу и системе для запуска двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение управления напряжением двигателя-генератора при высоких скоростях вращения. Предложены способ и система для функционирования электрического поворотного устройства (ЭПУ), функционально соединенного с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). ЭПУ функционирует в качестве двигателя в соответствии с первой стратегией управления и в качестве генератора в соответствии со второй стратегией управления, отличающейся от первой стратегии управления. Система содержит блок управления двигателем, выполненный с возможностью управления функционированием ЭПУ в соответствии с первой и второй стратегиями управления. Для запуска ДВС доступны процедуры электрического и вспомогательного запуска путем подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, которое коаксиально установлено на коленчатом валу ДВС. Вспомогательный запуск включает подачу электрического питания на ЭПУ при использовании стартера обратного хода для вращения коленчатого вала. Также доступна процедура ручного запуска. Источник питания заряжается посредством ЭПУ при работе ДВС. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 1 табл., 16 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США № 62/254,421, поданной 12 ноября 2015 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящая технология относится к способу и системе для запуска двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Для запуска двигателя внутреннего сгорания небольших транспортных средств, таких как снегоход, иногда предложен стартер обратного хода. Для запуска двигателя пользователь тянет за шнур стартера обратного хода, что вызывает вращение коленчатого вала двигателя. Если коленчатый вал вращается достаточно быстро, двигатель может быть запущен. В противном случае, за шнур следует потянуть снова до тех пор, пока двигатель не запустится.
[0004] Для облегчения запуска двигателя некоторые транспортные средства были снабжены системой для электрического запуска. Данная система состоит из электрического двигателя, известного как стартер, который входит в зацепление и поворачивает ведомую шестерню, соединенную с коленчатым валом через механизм Бендикса™, когда ключ зажигания повернут или кнопка запуска нажата пользователем. Стартер поворачивает коленчатый вал достаточно быстро для обеспечения запуска двигателя и, как только двигатель был запущен, выводит ведомую шестерню из зацепления и выключается. Транспортное средство имеет батарею для подачи электрического тока на стартер для поворачивания коленчатого вала.
[0005] Несмотря на большое удобство для пользователя, системы для электрического запуска описанного выше типа имеют некоторые недостатки. Батарея, стартер и связанные с ними компоненты добавляют веса транспортному средству. Как может быть понятно, дополнительный вес уменьшает топливную эффективность транспортного средства и может повлиять на управление транспортным средством. В случае снегоходов, данный вес также усложняет заезд снегохода на заснеженную верхнюю точку. Эти системы для электрического запуска также требуют дополнительных этапов сборки при производстве транспортного средства и занимают пространство внутри транспортного средства.
[0006] Для перезарядки батареи и для выдачи электрического тока, необходимого для функционирования различных компонентов транспортного средства сразу после того, как был запущен двигатель, с коленчатым валом двигателя функционально соединен электрический генератор. По мере того, как коленчатый вал поворачивает ротор электрического генератора, генератор вырабатывает электричество.
[0007] В последние годы некоторые транспортные средства были снабжены блоками двигателя-генератора, также называемыми стартер-генераторами, которые заменяют стартер и электрический генератор. Двигатель-генератор функционально соединен с коленчатым валом способом, подобным вышеупомянутому электрическому генератору. Блок двигателя-генератора может быть использован в качестве стартера или в качестве генератора. За счет подачи тока на блок двигателя-генератора, блок двигателя-генератора функционирует в качестве стартера и поворачивает коленчатый вал для обеспечения возможности запуска двигателя. Когда двигатель-генератор функционирует в качестве генератора, вращение коленчатого вала приводит к вырабатыванию электричества двигателем-генератором. Как может быть понятно, использование таких систем устраняет некоторые недостатки систем для запуска, использующих отдельные стартеры и электрические генераторы.
[0008] Для запуска двигателя, крутящий момент, прилагаемый к коленчатому валу для его поворота, должен быть достаточно большим для преодоления компрессии внутри цилиндров двигателя, являющейся результатом перемещения поршней вверх в своих соответствующих цилиндрах по мере вращения коленчатого вала. Для выдачи данной величины крутящего момента, блок двигателя-генератора должен быть достаточно крупным для надлежащего функционирования в качестве стартера.
[0009] Другая проблема относится к управлению двигателем-генератором. При функционировании в качестве стартера, двигатель-генератор в целом функционирует при низких скоростях вращения, достаточных для обеспечения возможности возникновения воспламенения в двигателем внутреннего сгорания. Данное функционирование требует выдачи некоторого напряжения на двигатель-генератор системой для электрического запуска. При функционировании в качестве генератора, двигатель-генератор выдает электрическое питание в широком диапазоне скоростей вращения двигателя внутреннего сгорания, зачастую намного превышающих скорость вращения для запуска. Без конкретных решений по управлению напряжением, двигатель-генератор, функционирующий при высоких скоростях вращения, может вырабатывать напряжения, которые намного превосходят нужды различных компонентов транспортного средства.
[0010] Таким образом, существует необходимость в способе и системе для запуска двигателя внутреннего сгорания, которые устраняют по меньшей мере некоторые из вышеуказанных недостатков.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Целью настоящей технологии является устранение по меньшей мере некоторых неудобств, присутствующих в уровне техники.
[0012] В настоящей технологии предложена система, поддерживающая процедуру электрического запуска для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), и способ электрического запуска ДВС, который использует электрическое поворотное устройство (ЭПУ), соединенное с коленчатым валом, для запуска двигателя. Способ обеспечивает возможность электрического запуска двигателя с помощью источника питания, который меньше и легче, чем традиционные батареи. Для запуска двигателя, электрическое питание подается от источника питания на ЭПУ в соответствии с первой стратегией управления для вращения коленчатого вала, так что может происходить впрыскивание и воспламенение топлива. Сразу после того, как двигатель был запущен, независимо от того, был ли он запущен вручную путем потягивания за шнур стартера обратного хода или с помощью процедуры электрического запуска, электрическое питание подается от ЭПУ на вспомогательное приспособление в соответствии со второй стратегией управления. Например, вспомогательное приспособление может состоять из источника питания, который может быть перезаряжен ввиду последующей команды на электрический запуск. Процедура электрического запуска может быть выполнена зависящей от исходного напряжения источника питания, равняющегося или превышающего минимальное пороговое значение. Первая стратегия управления специально разработана для обеспечения достаточного крутящего момента для вращения коленчатого вала без полного сокращения энергии, хранящейся в источнике питания. Вторая стратегия управления специально разработана так, что электрическое питание доставляется на вспомогательное приспособление, например, на источник питания, при напряжении, которое остается по существу постоянным для широкого диапазона скоростей вращения коленчатого вала.
[0013] В настоящей технологии также предложен способ запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал. Способ включает холодный запуск ДВС с последующей остановкой ДВС и затем с перезапуском ДВС с помощью процедуры электрического запуска. Холодный запуск ДВС осуществляют с помощью стартера обратного хода. Когда ДВС запущен, электрическое поворотное устройство (ЭПУ), установленное на валу, функционирует в качестве генератора для зарядки источника питания, который меньше и легче, чем традиционные батареи. После остановки ДВС, процедура электрического запуска использует источник питания для подачи электрического питания на ЭПУ, которое теперь функционирует в качестве стартера.
[0014] В настоящей технологии дополнительно предложен способ и система для вспомогательного запуска ДВС. Когда коленчатый вал вращается с помощью стартера обратного хода, электрическое питание подается от источника питания на ЭПУ для содействия запуску ДВС. Когда ДВС запущен, независимо от того, был ли он запущен вручную путем потягивания за шнур стартера обратного хода с помощью процедуры вспомогательного запуска для облегчения задачи потягивания за шнур стартера обратного хода, или с помощью процедуры электрического запуска, электрическое питание также подается от ЭПУ на вспомогательное приспособление. Процедура электрического запуска и процедура вспомогательного запуска могут быть выполнены зависящими от исходного напряжения источника питания, равняющегося или превышающего минимальное пороговое значение. Процедура электрического запуска и процедура вспомогательного запуска специально разработаны для обеспечения достаточного крутящего момента для вращения коленчатого вала без полного сокращения энергии, хранящейся в источнике питания. Некоторые реализации могут включать процедуру электрического запуска или процедуру вспомогательного запуска. Другие реализации могут включать как процедуру электрического запуска, так и процедуру вспомогательного запуска.
[0015] В соответствии с первым аспектом настоящей технологии, предложен способ запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал. Способ включает вращение коленчатого вала с помощью стартера обратного хода для запуска ДВС, подачу электрического питания от электрического поворотного устройства (ЭПУ), коаксиально установленного на коленчатом валу для зарядки источника питания, при работе ДВС, остановку ДВС и подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ для вращения коленчатого вала для перезапуска ДВС.[0016] В некоторых реализациях настоящей технологии подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ осуществляют в ответ на обнаружение команды на запуск ДВС.
[0017] В некоторых реализациях настоящей технологии подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от значения, выданного датчиком, и от сравнения между значением и заранее определенным пороговым значением.
[0018] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика напряжения для измерения напряжения источника питания, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между напряжением источника питания и пороговым значением напряжения электрического запуска.
[0019] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения электрического запуска.
[0020] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика температуры воздуха для измерения температуры воздуха, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой воздуха и минимальной температурой воздуха.
[0021] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
[0022] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика температуры контроллера для измерения температуры контроллера для ДВС, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой контроллера для ДВС и минимальной температурой для контроллера.
[0023] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если температура контроллера ниже минимальной температуры для контроллера.
[0024] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование таймера для измерения временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ и максимальным временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0025] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ превышает максимальный временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0026] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает прекращение подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение источника питания падает ниже порогового значения остаточного напряжения запуска.
[0027] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает обнаружение скорости вращения коленчатого вала, причем подача электрического питания от ЭПУ на источник питания происходит, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
[0028] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[0029] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает функционирование ЭПУ в качестве стартера и в качестве генератора.
[0030] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания от генератора на вспомогательное приспособление.
[0031] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ функционирует в качестве генератора, когда выработанное напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
[0032] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает преобразование электрического питания, выработанного ЭПУ, из выработанного напряжения во вспомогательное напряжение и подачу электрического питания при вспомогательном напряжении на вспомогательное приспособление.
[0033] В некоторых реализациях настоящей технологии выработанное напряжение больше, чем вспомогательное напряжение.
[0034] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает впрыскивание топлива в камеру сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и воспламенение топлива в камере сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС из его положения ВМТ.
[0035] В соответствии с первым аспектом настоящей технологии, предложена система для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал. Система содержит электрическое поворотное устройство (ЭПУ), выполненное с возможностью коаксиальной установки на коленчатом валу, стартер обратного хода, выполненный с возможностью приведения коленчатого вала во вращение для запуска ДВС, источник питания, электрически соединенный с ЭПУ, и блок управления двигателем (БУД), выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от ЭПУ к источнику питания при работе ДВС, остановки ДВС и управления подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ для вращения коленчатого вала для перезапуска ДВС.
[0036] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит активируемый пользователем переключатель, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью приема команд на остановку и на перезапуск ДВС.
[0037] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью выдачи измерения на БУД.
[0038] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит первый датчик напряжения, выполненный с возможностью измерения напряжения источника питания, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение ниже порогового значения напряжения электрического запуска.
[0039] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД выполнен с возможностью прекращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение источника питания падает ниже порогового значения остаточного напряжения запуска.
[0040] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик температуры воздуха, выполненный с возможностью измерения температуры воздуха, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
[0041] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик температуры контроллера, выполненный с возможностью измерения температуры БУД, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура БУД ниже минимальной температуры БУД.
[0042] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит таймер для измерения временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ, причем БУД выполнен с возможностью прекращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ после максимального временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0043] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик положения, выполненный с возможностью измерения скорости вращения коленчатого вала, причем БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
[0044] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит второй датчик напряжения, выполненный с возможностью измерения напряжения ЭПУ, причем БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
[0045] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[0046] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ выполнено с возможностью функционирования в качестве стартера и в качестве генератора.
[0047] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ выполнено с возможностью подачи электрического питания на вспомогательное приспособление.
[0048] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит преобразователь напряжения, выполненный с возможностью преобразования напряжения, выработанного генератором, во вспомогательное напряжение.
[0049] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД реализован на одном процессоре.
[0050] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД реализован на одном модуле, содержащем первый процессор, выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от ЭПУ на источник питания и для управления подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ, и второй процессор, выполненный с возможностью управления функцией впрыскивания топлива и функцией воспламенения ДВС.
[0051] В соответствии с третьим аспектом настоящей технологии, предложен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий систему для запуска ДВС, ДВС дополнительно содержит коленчатый вал, цилиндр, головку цилиндра, соединенную с цилиндром, и поршень, функционально соединенный с коленчатым валом и размещенный в цилиндре, причем цилиндр, головка цилиндра и поршень определяют камеру сгорания с переменным объемом между ними.
[0052] В некоторых реализациях настоящей технологии ДВС дополнительно содержит топливную форсунку, функционально соединенную с БУД, и систему зажигания, функционально соединенную с БУД, причем БУД выполнен с возможностью приведения топливной форсунки в действие для впрыскивания топлива в камеру сгорания по мере передвижения поршня в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и для приведения системы зажигания в действие для воспламенения топлива в камере сгорания по мере передвижения поршня из его положения ВМТ.
[0053] В соответствии с четвертым аспектом настоящей технологии, предложен способ запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал. Способ включает вращение коленчатого вала с помощью стартера обратного хода и подачу электрического питания от источника питания на электрическое поворотное устройство (ЭПУ), коаксиально установленное на коленчатом валу, для запуска ДВС, при вращении коленчатого вала.
[0054] В некоторых реализациях настоящей технологии электрическое питание подают от источника питания на ЭПУ для запуска ДВС при вращении коленчатого вала, если напряжение источника питания соответствует или превышает пороговое значение напряжения вспомогательного запуска.
[0055] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания от ЭПУ для зарядки источника питания при работе ДВС.
[0056] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает остановку ДВС, выдачу индикации ручного запуска, если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения вспомогательного запуска, выдачу индикации вспомогательного запуска, если напряжение источника питания соответствует или превышает пороговое значение напряжения вспомогательного запуска и если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения электрического запуска, и выдачу индикации электрического запуска, если напряжение источника питания соответствует или превышает пороговое значение напряжения электрического запуска.
[0057] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика положения для обнаружения вращения коленчатого вала перед подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ.
[0058] В некоторых реализациях настоящей технологии подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от значения, выданного датчиком, и от сравнения между значением и заранее определенным пороговым значением.
[0059] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика температуры воздуха для измерения температуры воздуха, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой воздуха и пороговым значением минимальной температуры воздуха.
[0060] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
[0061] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование датчика температуры контроллера для измерения температуры контроллера для ДВС, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой контроллера для ДВС и минимальной температурой для контроллера.
[0062] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если температура контроллера ниже минимальной температуры для контроллера.
[0063] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает использование таймера для измерения временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ, причем подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ и максимальным временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0064] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска, если временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ превышает максимальный временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0065] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
[0066] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[0067] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает функционирование ЭПУ в качестве стартера и в качестве генератора.
[0068] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания от генератора на вспомогательное приспособление.
[0069] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ функционирует в качестве генератора, когда выработанное напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
[0070] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает преобразование электрического питания, выработанного ЭПУ, из выработанного напряжения во вспомогательное напряжение и подачу электрического питания при вспомогательном напряжении на вспомогательное приспособление.
[0071] В некоторых реализациях настоящей технологии выработанное напряжение больше, чем вспомогательное напряжение.
[0072] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает впрыскивание топлива в камеру сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и воспламенение топлива в камере сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС из его положения ВМТ.
[0073] В соответствии с пятым аспектом настоящей технологии, предложена система для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал. Система содержит электрическое поворотное устройство (ЭПУ), выполненное с возможностью коаксиальной установки на коленчатом валу, стартер обратного хода, выполненный с возможностью приведения коленчатого вала во вращение для запуска ДВС, источник питания, датчик положения, выполненный с возможностью обнаружения вращения коленчатого вала, и блок управления двигателем (БУД), функционально соединенный с датчиком положения и выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ для запуска ДВС, когда датчик положения указывает на вращение коленчатого вала.
[0074] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД выполнен с возможностью управления подачей электрического питания от ЭПУ для зарядки источника питания при работе ДВС.
[0075] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда датчик положения указывает на то, что скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
[0076] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик напряжения, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью измерения напряжения ЭПУ, причем БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
[0077] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик напряжения, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью измерения напряжения источника питания, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение источника питания находится ниже порогового значения напряжения вспомогательного запуска.
[0078] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит дисплей, функционально соединенный с БУД, причем БУД выполнен с возможностью остановки ДВС, приведения дисплея в действие для выдачи индикации ручного запуска, если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения вспомогательного запуска, приведения дисплея в действие для выдачи индикации вспомогательного запуска, если напряжение источника питания соответствует или превышает пороговое значение напряжения вспомогательного запуска и если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения электрического запуска, и приведения дисплея в действие для выдачи индикации электрического запуска, если напряжение источника питания соответствует или превышает пороговое значение напряжения электрического запуска.
[0079] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью измерения температуры воздуха, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
[0080] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью измерения температуры БУД, причем БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура БУД ниже минимальной температуры БУД.
[0081] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит таймер, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью измерения временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ, причем БУД выполнен с возможностью прекращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ после максимального временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ.
[0082] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[0083] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ выполнено с возможностью функционирования в качестве стартера и в качестве генератора.
[0084] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ выполнено с возможностью подачи электрического питания на вспомогательное приспособление.
[0085] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит преобразователь напряжения, выполненный с возможностью преобразования напряжения, выработанного генератором, во вспомогательное напряжение.
[0086] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД реализован на одном процессоре.
[0087] В некоторых реализациях настоящей технологии БУД реализован на одном модуле, содержащем первый процессор, выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от ЭПУ на источник питания и для управления подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ, и второй процессор, выполненный с возможностью управления функцией впрыскивания топлива и функцией воспламенения ДВС.
[0088] В соответствии с шестым аспектом настоящей технологии, предложен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий систему для запуска ДВС, ДВС дополнительно содержит коленчатый вал, цилиндр, головку цилиндра, соединенную с цилиндром, и поршень, функционально соединенный с коленчатым валом и размещенный в цилиндре, причем цилиндр, головка цилиндра и поршень определяют камеру сгорания с переменным объемом между ними.
[0089] В некоторых реализациях настоящей технологии ДВС дополнительно содержит топливную форсунку, функционально соединенную с БУД, и систему зажигания, функционально соединенную с БУД, причем БУД выполнен с возможностью приведения топливной форсунки в действие для впрыскивания топлива в камеру сгорания по мере передвижения поршня в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и для приведения системы зажигания в действие для воспламенения топлива в камере сгорания по мере передвижения поршня из его положения ВМТ.
[0090] В соответствии с седьмым аспектом настоящей технологии, предложен способ функционирования электрического поворотного устройства (ЭПУ), функционально соединенного с двигателем внутреннего сгорания. Способ включает функционирование ЭПУ в качестве двигателя в соответствии с первой стратегией управления и функционирование ЭПУ в качестве генератора в соответствии со второй стратегией управления, отличающейся от первой стратегии управления.[0091] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает переключение с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда скорость вращения двигателя внутреннего сгорания равна или выше минимального порогового значения вращения.
[0092] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает переключение с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда напряжение ЭПУ равно или выше порогового значения вырабатываемого напряжения.
[0093] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает переключение с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда ЭПУ функционировало в соответствии с первой стратегией управления на протяжении по меньшей мере минимального временного интервала.
[0094] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает функционирование ЭПУ в качестве генератора в первой стратегии управления перед переключением с первой стратегии управления на вторую стратегию управления.
[0095] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ функционирует в качестве стартера для двигателя внутреннего сгорания при управлении ЭПУ в соответствии с первой стратегией управления.
[0096] В некоторых реализациях настоящей технологии используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления электрическим преобразователем, соединенным между ЭПУ и источником питания, причем первая стратегия управления включает первые вычисления для определения первых широт и первых моментов времени импульсов, поданных на электрический преобразователь, причем вторая стратегия управления включает вторые вычисления, отличающиеся от первых вычислений, для определения вторых широт и вторых моментов времени импульсов, поданных на электрический преобразователь.
[0097] В некоторых реализациях настоящей технологии первая стратегия управления включает векторное управление, включающее управление подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ на основе заранее определенного запроса крутящего момента, достаточного для приведение во вращение двигателя внутреннего сгорания.
[0098] В некоторых реализациях настоящей технологии первая стратегия управления включает векторное управление, включающее определение запроса скорости, достаточной для запуска двигателя внутреннего сгорания, и управление подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ на основе определенного запроса скорости.
[0099] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает, при функционировании ЭПУ в качестве генератора, шунтирование выхода ЭПУ, если ЭПУ вырабатывает напряжение, которое превышает максимальное пороговое значение напряжения.
[00100] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ при функционировании в соответствии с первой стратегией управления и подачу электрического питания от ЭПУ на вспомогательное приспособление при функционировании в соответствии со второй стратегией управления.
[00101] В некоторых реализациях настоящей технологии при функционировании в соответствии со второй стратегией управления ЭПУ подает электрическое питание на вспомогательное приспособление с желаемым напряжением в пределах широкого диапазона скорости вращения двигателя внутреннего сгорания.
[00102] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[00103] В некоторых реализациях настоящей технологии вспомогательное приспособление представляет собой источник питания, ЭПУ функционирует в качестве генератора для зарядки источника питания при функционировании в соответствии со второй стратегией управления.
[00104] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу электрического питания на ЭПУ с помощью первой стратегии управления в ответ на обнаружение команды на запуск двигателя внутреннего сгорания.
[00105] В некоторых реализациях настоящей технологии электрическое питание подают с помощью первой стратегии управления, если напряжение источника питания равно или выше первого минимального порогового значения напряжения.
[00106] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает прекращение подачи электрического питания, если напряжение источника питания падает ниже второго минимального порогового значения напряжения, которое ниже, чем первое минимальное пороговое значение напряжения.
[00107] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает выдачу индикации ручного запуска при прекращении подачи электрического питания.
[00108] В некоторых реализациях настоящей технологии первая стратегия управления включает подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ, а способ дополнительно включает обнаружение команды на запуск двигателя внутреннего сгорания и выдачу индикации ручного запуска, если напряжение источника питания ниже первого минимального порогового значения напряжения.
[00109] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ представляет собой многофазный двигатель-генератор, функционирующий в качестве стартера и в качестве генератора.
[00110] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает шунтирование одной или более фаз многофазного двигателя-генератора при функционировании в качестве генератора, если многофазный двигатель-генератор вырабатывает напряжение, которое превышает максимальное пороговое значение напряжения.
[00111] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает регулирование напряжения, вырабатываемого многофазным двигателем-генератором, в режиме рассеивания.
[00112] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает регулирование напряжения, вырабатываемого многофазным двигателем-генератором, в последовательном режиме.
[00113] В некоторых реализациях настоящей технологии двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, головку цилиндра, соединенную с цилиндром, поршень, размещенный в цилиндре, причем цилиндр, головка цилиндра и поршень определяют камеру сгорания с переменным объемом между ними, и коленчатый вал, функционально соединенный с поршнем, причем ЭПУ функционально соединено с коленчатым валом.
[00114] В некоторых реализациях настоящей технологии способ дополнительно включает подачу топлива в камеру сгорания по мере передвижения поршня в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и воспламенение топлива в камере сгорания по мере передвижения поршня из его положения ВМТ.
[00115] В некоторых реализациях настоящей технологии подача топлива в камеру сгорания включает впрыскивание топлива в камеру сгорания.
[00116] В соответствии с восьмым аспектом настоящей технологии, предложена система для функционирования электрического поворотного устройства (ЭПУ), функционально соединенного с двигателем внутреннего сгорания. Система содержит блок управления двигателем, выполненный с возможностью управления функционированием ЭПУ в качестве двигателя в соответствии с первой стратегией управления, и для управления функционированием ЭПУ в качестве генератора в соответствии со второй стратегией управления, отличающейся от первой стратегии управления.
[00117] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, функционально соединенный с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью переключения с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда скорость вращения двигателя внутреннего сгорания равна или выше минимального порогового значения вращения.
[00118] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик напряжения ЭПУ, функционально соединенный с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью переключения с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда напряжение ЭПУ равно или выше порогового значения вырабатываемого напряжения.
[00119] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит таймер, функционально соединенный с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью использования информации о моментах времени из таймера для переключения с первой стратегии управления на вторую стратегию управления, когда ЭПУ функционировало в соответствии с первой стратегией управления на протяжении по меньшей мере минимального временного интервала.
[00120] В некоторых реализациях настоящей технологии блок управления двигателем выполнен с возможностью функционирования ЭПУ в качестве генератора в первой стратегии управления перед переключением с первой стратегии управления на вторую стратегию управления.
[00121] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ функционирует в качестве стартера для двигателя внутреннего сгорания при управлении ЭПУ в соответствии с первой стратегией управления.
[00122] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит источник питания и электрический преобразователь, электрически соединенный с ЭПУ и с источником питания, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления электрическим преобразователем, причем первая стратегия управления включает первые вычисления для определения первых широт и первых моментов времени импульсов, поданных на электрический преобразователь, причем вторая стратегия управления включает вторые вычисления, отличающиеся от первых вычислений, для определения вторых широт и вторых моментов времени импульсов, поданных на электрический преобразователь.
[00123] В некоторых реализациях настоящей технологии первая стратегия управления включает векторное управление, включающее управление подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ на основе заранее определенного запроса крутящего момента, достаточного для приведения во вращение двигателя внутреннего сгорания, посредством блока управления двигателем.
[00124] В некоторых реализациях настоящей технологии первая стратегия управления включает векторное управление, включающее определение запроса скорости, достаточной для запуска двигателя внутреннего сгорания, блоком управления двигателем, и управление, посредством блока управления двигателем, подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ на основе определенного запроса скорости.
[00125] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит электрический преобразователь, электрически соединенный с выходом ЭПУ, и датчик напряжения на выходе ЭПУ, функционально соединенный с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения электрического преобразователя в действие для шунтирования выхода ЭПУ при функционировании ЭПУ в качестве генератора, если ЭПУ вырабатывает напряжение, которое превышает максимальное пороговое значение напряжения.
[00126] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик положения коленчатого вала, функционально соединенный с блоком управления двигателем и выполненный с возможностью обнаружения механического положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью вычисления эквивалентного электрического угла двигателя-генератора на основе механического положения коленчатого вала и числа полюсных пар двигателя-генератора, инициирования шунтирования выхода ЭПУ синхронно с возрастанием напряжения двигателя-генератора.
[00127] В некоторых реализациях настоящей технологии блок управления двигателем реализован на одном процессоре.
[00128] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит вспомогательное приспособление и источник питания, электрически соединенный с ЭПУ, причем при функционировании в соответствии с первой стратегией управления, блок управления двигателем активирует подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ, и при функционировании в соответствии со второй стратегией управления, блок управления двигателем активирует подачу электрического питания от ЭПУ на вспомогательное приспособление.
[00129] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ выполнен с возможностью подачи электрического питания на вспомогательное приспособление с желаемым напряжением в пределах широкого диапазона скорости вращения двигателя внутреннего сгорания при функционировании в соответствии со второй стратегией управления.
[00130] В некоторых реализациях настоящей технологии источник питания выбирают из батареи и конденсаторной емкости.
[00131] В некоторых реализациях настоящей технологии вспомогательное приспособление представляет собой источник питания, ЭПУ функционирует в качестве генератора для зарядки источника питания при функционировании в соответствии со второй стратегией управления.
[00132] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик команды на запуск, причем датчик команды на запуск функционально соединен с блоком управления двигателем и блок управления двигателем выполнен с возможностью активации подачи электрического питания на ЭПУ с помощью первой стратегии управления в ответ на обнаружение команды на запуск двигателя внутреннего сгорания.
[00133] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит датчик напряжения источника питания, причем датчик напряжения источника питания функционально соединен с блоком управления двигателем и блок управления двигателем выполнен с возможностью активации подачи электрического питания с помощью первой стратегии управления, если напряжение источника питания равно или выше первого минимального порогового значения напряжения.
[00134] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит дисплей, причем дисплей функционально соединен с блоком управления двигателем, и блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения дисплея в действие для выдачи индикации ручного запуска, если напряжение источника питания ниже первого минимального порогового значения напряжения.
[00135] В некоторых реализациях настоящей технологии блок управления двигателем выполнен с возможностью активации прекращения подачи электрического питания, если напряжение источника питания падает ниже второго минимального порогового значения напряжения, которое ниже, чем первое минимальное пороговое значение напряжения.
[00136] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит дисплей, причем дисплей функционально соединен с блоком управления двигателем, и блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения дисплея в действие для выдачи индикации ручного запуска при прекращении подачи электрического питания.
[00137] В некоторых реализациях настоящей технологии ЭПУ представляет собой многофазный двигатель-генератор, функционирующий в качестве стартера и в качестве генератора.
[00138] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит инвертор, электрически соединенный с многофазным выходом многофазного двигателя-генератора, и датчик напряжения на многофазном выходе многофазного двигателя-генератора, функционально соединенный с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения инвертора в действие для шунтирования одной или более фаз многофазного двигателя-генератора при функционировании в качестве генератора, если многофазный двигатель-генератор вырабатывает напряжение, которое превышает максимальное пороговое значение напряжения.
[00139] В некоторых реализациях настоящей технологии инвертор выполнен с возможностью регулирования напряжения, вырабатываемого многофазным двигателем-генератором, в режиме рассеивания.
[00140] В некоторых реализациях настоящей технологии инвертор выполнен с возможностью регулирования напряжения, вырабатываемого многофазным двигателем-генератором, в последовательном режиме.
[00141] В некоторых реализациях настоящей технологии двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, головку цилиндра, соединенную с цилиндром, поршень, размещенный в цилиндре, причем цилиндр, головка цилиндра и поршень определяют камеру сгорания с переменным объемом между ними, и коленчатый вал, функционально соединенный с поршнем, причем ЭПУ функционально соединено с коленчатым валом.
[00142] В некоторых реализациях настоящей технологии система дополнительно содержит систему для подачи топлива, функционально соединенную с блоком управления двигателем, и систему зажигания, функционально соединенную с блоком управления двигателем, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения системы для подачи топлива в действие для подачи топлива в камеру сгорания по мере передвижения поршня в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и для приведения системы зажигания в действие для воспламенения топлива в камере сгорания по мере передвижения поршня из его положения ВМТ.
[00143] В некоторых реализациях настоящей технологии система для подачи топлива дополнительно содержит топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыскивания топлива в камеру сгорания.
[00144] В некоторых реализациях настоящей технологии система для подачи топлива дополнительно содержит датчик абсолютного положения, функционально соединенный с блоком управления двигателем и выполненный с возможностью обнаружения механического положения коленчатого вала, причем блок управления двигателем выполнен с возможностью приведения системы для подачи топлива и системы зажигания в действие для, соответственно, впрыскивания и воспламенения топлива в камере сгорания, в соответствии с механическим положением коленчатого вала.
[00145] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества реализаций настоящей технологии станут понятны из следующего описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00146] Для улучшенного понимания настоящей технологии, а также ее других аспектов и дополнительных признаков, делается ссылка на следующее описание, которое следует использовать вместе с сопроводительными чертежами, где:
[00147] Фигура 1 представляет собой вид снегохода в перспективе справа сбоку;
[00148] Фигура 2 представляет собой вид в перспективе с передней левой стороны двигателя внутреннего сгорания снегохода по фигуре 1;
[00149] Фигура 3 представляет собой вид в вертикальном разрезе сзади двигателя по фигуре 2;
[00150] Фигура 4 представляет собой вид в поперечном сечении двигателя по Фигуре 2, взятый по линии 4-4 на Фигуре 3;
[00151] Фигура 5 представляет собой вид в поперечном сечении двигателя по Фигуре 2, взятый по линии 5-5 на Фигуре 4, с ведущим блоком БКП, установленным на коленчатом валу двигателя;
[00152] Фигура 6 представляет собой схематическую диаграмму компонентов системы управления двигателем по Фигуре 2;
[00153] Фигура 7 представляет собой блок-диаграмму системы управления с двумя стратегиями для подачи электрического питания между конденсаторной емкостью и электрическим поворотным устройством (ЭПУ) по Фигуре 6;
[00154] Фигура 8 представляет собой блок-диаграмму схемы управления энергией для конденсаторной емкости по Фигуре 6;
[00155] Фигура 9 представляет собой логическую диаграмму способа запуска двигателя по Фигуре 2, в соответствии с реализацией;
[00156] Фигура 10 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример вариаций сопротивлений крутящего момента двигателя с зависимостью от времени вместе с соответствующими вариациями скорости вращения двигателя;
[00157] Фигура 11 представляет собой логическую диаграмму способа запуска двигателя по Фигуре 2, в соответствии с другой реализацией;
[00158] Фигура 12 представляет собой диаграмму цепи, показывающую соединения между инвертором, конденсаторной емкостью и двигателем-генератором по Фигуре 6;
[00159] Фигура 13 представляет собой блок-диаграмму типичной реализации привода векторного управления;
[00160] Фигура 14 представляет собой блок-диаграмму электрической системы, в соответствии с реализацией настоящей технологии;
[00161] Фигура 15 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример последовательности для изменения стратегии управления для подачи электрического питания между конденсаторной емкостью и электрическим поворотным устройством (ЭПУ) вместе с соответствующими вариациями скорости вращения двигателя; и
[00162] Фигура 16 представляет собой другую временную диаграмму, показывающую пример влияния стратегий управления на обмен током между конденсаторной емкостью и ЭПУ и на напряжение системы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[00163] Способ и система для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также способ и система для вспомогательного запуска ДВС, будут описаны в отношении снегохода 10. Однако предполагается, что способ и система могут быть использованы в других транспортных средствах, таких как, но без ограничения, транспортные средства для езды по бездорожью, мотоцикл, мопед, трехколесное автомобильное транспортное средство, лодка, приводимая подвесным двигателем или внутренним двигателем, и транспортное средство повышенной проходимости (ТСПП). Также предполагается, что способ и система могут быть использованы в устройствах, отличных от транспортных средств, которые имеют двигатель внутреннего сгорания, таких как генератор. Способ и система также будут описаны в отношении двухтактного, однорядного, двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 24. Однако предполагается, что способ и система могут быть использованы с двигателем внутреннего сгорания, имеющим один или более цилиндров, и, в случае многоцилиндровых двигателей, имеющим однорядную или другую конфигурацию, таким как V-образный двигатель, а также 4-тактные двигатели.
Транспортное средство
[00164] Переходя теперь к Фигуре 1, снегоход 10 содержит передний конец 12 и задний конец 14, которые совместно определены в направлении движения снегохода 10 вперед. Снегоход 10 содержит раму 16, которая имеет туннель 18, опорную часть 20 и часть 22 переднего узла подвески. Туннель 18 состоит из одной или более частей листового металла, размещенных для образования вывернутой U-образной формы, которая спереди соединена с опорной частью 20 двигателя и проходит назад от нее вдоль продольной оси 23. ДВС 24 (схематически изображенный на Фигуре 1) установлен на опорной части 20 двигателя на раме 16. ДВС 24 более подробно описан ниже. Две лыжи 26 расположены на переднем конце 12 снегохода 10 и прикреплены к части 22 переднего узла подвески рамы 16 посредством узла 28 передней подвески. Узел 28 передней подвески содержит узлы 29 амортизатора, стойки 30 лыж и поддерживающие кронштейны 32. Шариковые шарниры и рулевые тяги (не показаны) функционально соединяют лыжи 26 с рулевой колонкой 34. Рулевое устройство в форме руля 36 прикреплено к верхнему концу рулевой колонки 34 для обеспечения возможности вращения приводом стоек 30 лыж и, следовательно, лыж 26, для управления снегоходом 10.
[00165] Бесконечная приводная гусеница 38 размещена в целом под туннелем 18 и функционально соединена с ДВС 24 через БКП 40 (схематически изображенную пунктирными линиями на Фигуре 1), которая будет описана более подробно ниже. Бесконечная приводная гусеница 38 приводится в действие вокруг узла 42 задней подвески для приведения снегохода 10 в движение. Узел 42 задней подвески содержит пару направляющих 44 скольжения, находящихся в скользящем контакте с бесконечной приводной гусеницей 38. Узел 42 задней подвески также содержит множество амортизаторов 46, которые могут дополнительно содержать спиральные пружины (не показаны), окружающие один или более амортизаторов 46. Предусмотрены рычаги 48 и 50 подвески для прикрепления направляющих 44 скольжения к раме 16. В узле 42 задней подвески также предусмотрено множество паразитных колес 52. Также предполагаются другие типы и геометрии узлов задней подвески.
[00166] На переднем конце 12 снегохода 10 в обтекателе 54 заключен ДВС 24 и БКП 40, тем самым обеспечивая наружную обшивку, которая защищает ДВС 24 и БКП 40. Обтекатель 54 содержит капот и одну или более боковых панелей, которые могут быть открыты для обеспечения возможности доступа к ДВС 24 и БКП 40, когда это необходимо, например, для осмотра или обслуживания ДВС 24 и/или БКП 40. Ветровой щит 56 соединен с обтекателем 54 вблизи переднего конца 12 снегохода 10. В качестве альтернативы, ветровой щит 56 может быть соединен непосредственно с рулем 36. Ветровой щит 56 действует в качестве ветрового стекла для понижения силы воздуха, воздействующей на водителя, при движении снегохода 10 вперед.
[00167] Сиденье 58 мотоциклетного типа расположено над туннелем 18. С противоположных сторон снегохода 10 под сиденьем 58 расположены подножки 60 для размещения ступней водителя.
Двигатель внутреннего сгорания
[00168] Обращаясь теперь к Фигурам 2-5, будут описаны ДВС 24 и БКП 40. ДВС 24 функционирует по двухтактному принципу. ДВС 24 имеет коленчатый вал 100, который вращается вокруг горизонтально расположенной оси, которая проходит в целом поперек продольной оси 23 снегохода 10. Коленчатый вал приводит в действие БКП 40 для передачи крутящего момента на бесконечную приводную гусеницу 38 для приведения снегохода 10 в движение.
[00169] БКВ 40 содержит ведущий блок 62, соединенный с коленчатым валом 100 для вращения с коленчатым валом 100, и ведомый блок (не показан), соединенный с одним концом поперечно установленного передаточного вала (не показан), который поддерживается на раме 16 посредством подшипников. Противоположный конец поперечно установленного передаточного вала соединен с ведущим элементом редукторного привода (не показан), а ведомый элемент редукторного привода соединен с ведущим мостом (не показан), несущим зубчатые колеса (не показаны), которые образуют приводное соединение с приводной гусеницей 38.
[00170] Ведущий блок 62 БКП 40 содержит пару противоположно размещенных шкивов 64 и 66 ременной передачи в форме усеченного конуса, между которыми находится приводной ремень (не показан). Приводной ремень изготовлен из резины, но предполагается, что он может быть изготовлен из металлических звеньев или из полимера. Ведущий блок 62 будет более подробно описан ниже. Ведомый блок содержит пару шкивов ременной передачи в форме усеченного конуса, между которыми находится приводной ремень. Приводной ремень обмотан вокруг как ведущего блока 62, так и ведомого блока. Крутящий момент, передаваемый на ведомый блок, обеспечивает необходимую прижимную силу на приводной ремень через его механическое устройство, чувствительное к крутящему моменту, для эффективной передачи крутящего момента на другие компоненты силового агрегата.
[00171] Как описано выше, ведущий блок 62 содержит пару противоположно размещенных шкивов 64 и 66 ременной передачи в форме усеченного конуса, как можно увидеть на Фигуре 5. Оба шкива 64 и 66 вращаются вместе с коленчатым валом 100. Шкив 64 зафиксирован в осевом направлении относительно коленчатого вала 100 и, таким образом, называется фиксированным шкивом 64. Фиксированный шкив 64 также зафиксирован без возможности вращения относительно коленчатого вала 100. Шкив 66 может передвигаться вперед или назад от фиксированного шкива 64 в осевом направлении коленчатого вала 100 для изменения передаточного числа БКП 40 и, таким образом, называется подвижным шкивом 66. Как можно увидеть на Фигуре 5, фиксированный шкив 64 размещен между подвижным шкивом 66 и ДВС 24.
[00172] Фиксированный шкив 64 установлен на валу 68 фиксированного шкива. Фиксированный шкив 64 запрессован на валу 68 фиксированного шкива таким образом, что фиксированный шкив 64 вращается с валом 68 фиксированного шкива. Предполагается, что фиксированный шкив 64 может быть соединен с валом 68 фиксированного шкива другими известными способами для того, чтобы фиксированный шкив 64 был зафиксирован относительно вала 68 фиксированного шкива в осевом направлении и без возможности вращения. Как можно увидеть на Фигуре 5, вал 68 фиксированного шкива является полым и имеет усеченную полую часть. Усеченная полая часть принимает конец коленчатого вала 100 для передачи крутящего момента от ДВС 24 на ведущий блок 62. Соединитель 70 вставлен в наружный конец (т.е. на левой стороне Фигуры 5) ведущего блока 62, внутрь вала 68 фиксированного шкива и вкручен в конец коленчатого вала 100 для предотвращения осевого смещения вала 68 фиксированного шкива относительно коленчатого вала 100. Предполагается, что вал 68 фиксированного шкива может быть соединен с коленчатым валом 100 другими известными способами для того, чтобы вал 68 фиксированного шкива был зафиксирован относительно коленчатого вала 100 в осевом направлении и без возможности вращения. Также предполагается, что коленчатый вал 100 может представлять собой вал 68 фиксированного шкива.
[00173] Крышка 72 вставлена в наружный конец вала 68 фиксированного шкива с помощью конусообразного соединения. Соединитель 70 также вставлен через крышку 72 для соединения крышки 72 с валом 68 фиксированного шкива. Предполагается, что крышка 72 может быть соединена с валом 68 фиксированного шкива с помощью других средств. Радиальная наружная часть крышки 72 образует кольцо 74. Кольцевой резиновый демпфер 76 соединен с кольцом 74. Другое кольцо 78 соединено с резиновым демпфером таким образом, что резиновый демпфер 76 размещен между кольцами 74, 78. В настоящей реализации резиновый демпфер 76 вулканизирован к кольцам 74, 78, но предполагается, что они могут быть соединены друг с другом с помощью других средств, как, например, с помощью адгезива. Также предполагается, что демпфер 76 может быть изготовлен из материала, отличного от резины.
[00174] Ступица 80 размещена вокруг вала 68 фиксированного шкива и в осевом направлении между кольцом 78 и подвижным шкивом 66. Ступица 80 также зафиксирована в осевом направлении относительно фиксированного шкива 64. В кольце 74, демпфере 76 и кольце 78 выполнены отверстия (не показаны). Соединители (не показаны) вставлены через отверстия в кольце 74, демпфере 76, кольце 78 и ступице 80 для соединения кольца 78 со ступицей 80. В результате, крутящий момент передается между валом 68 фиксированного шкива и ступицей 80 через крышку 72, резиновый демпфер 76 и кольцо 78. Демпфер 76 демпфирует вариации крутящего момента от вала 68 фиксированного шкива, являющиеся результатом событий возгорания в ДВС 24. Таким образом, ступица 80 вращается с валом 68 фиксированного шкива.
[00175] Вал 82 подвижного шкива размещен вокруг вала 68 фиксированного шкива. Подвижный шкив 66 запрессован на валу 82 подвижного шкива таким образом, что подвижный шкив 66 вращается и передвигается в осевом направлении с валом 82 подвижного шкива. Предполагается, что подвижный шкив 66 может быть соединен с валом 82 подвижного шкива другими известными способами для того, чтобы подвижный шкив 66 был зафиксирован относительно вала 82 в осевом направлении и без возможности вращения. Также предполагается, что подвижный шкив 66 и вал 82 подвижного шкива могут быть выполнены за единое целое.
[00176] Для передачи крутящего момента от ступицы 80 на подвижный шкив 104 предусмотрен узел для передачи крутящего момента, состоящий из трех узлов 84 ролика, соединенных с подвижным шкивом 66. Узлы 84 ролика входят в зацепление со ступицей 80 так, чтобы обеспечивать осевое смещение подвижного шкива с низким трением относительно ступицы 80 и чтобы устранять или, по меньшей мере, сводить к минимуму вращение подвижного шкива 66 относительно ступицы 80. Как описано выше, крутящий момент передается от фиксированного шкива 64 на ступицу 80 через демпфер 76. Ступица 80 входит в зацепление с узлами 84 роликов, которые передают крутящий момент на подвижный шкив 66 с отсутствием или с очень небольшим мертвым ходом. В результате, ступица 80 считается зафиксированной без возможности вращения относительно подвижного шкива 66. Предполагается, что в некоторых реализациях узел для передачи крутящего момента может иметь больше или меньше трех узлов 84 ролика.
[00177] Как можно видеть на Фигуре 5, прижимной элемент в форме спиральной пружины 86 размещен внутри полости 88, определенной радиально между валом 82 подвижного шкива и ступицей 80. По мере передвижения подвижного шкива 66 и вала 82 подвижного шкива в осевом направлении к фиксированному шкиву 64 пружина 86 сжимается. Пружина 86 смещает подвижный шкив 66 и вал 82 подвижного шкива от фиксированного шкива 64 к их положению, показанному на Фигуре 5. Предполагается, что в некоторых реализациях подвижный шкив 66 может быть смещен от фиксированного шкива 64 механизмами, отличными от пружины 86.
[00178] Ступица 80 имеет три плеча 90, размещенные на 120 градусах друг от друга. Три ролика 92 соединены с тремя плечами 90 ступицы 80 с возможностью вращения. Три центрифужных привода 94 шарнирно соединены с тремя кронштейнами (не показаны), образованными подвижных шкивом 66. Каждый ролик 92 выровнен с соответствующим одним из центрифужных приводов 94. Поскольку ступица 80 и подвижный шкив 66 зафиксированы без возможности вращения друг относительно друга, ролики 92 остаются выровненными с их соответствующими центрифужными приводами 94 при вращении валов 68, 82. Центрифужные приводы 94 размещены на 120 градусах друг от друга. Центрифужные приводы 94 и узлы 84 роликов размещены в шахматном порядке и размещены на 60 градусах друг от друга. Предполагается, что ролики 92 могут быть шарнирно соединены с кронштейнами подвижного шкива 66, и что центрифужные приводы 94 могут быть соединены с плечами 90 ступицы 80. Также предполагается, что может быть больше или меньше трех приводов 94, в случае чего будет соответствующее количество плеч 90, роликов 92 и кронштейнов подвижного шкива. Также предполагается, что ролики 92 могут быть опущены и заменены поверхностями, по которым могут скользить центрифужные приводы 94 по мере их вращения.
[00179] В настоящей реализации каждый центрифужный привод 94 содержит плечо 96, которое вращается вокруг моста 98, соединенного с его соответствующим кронштейном подвижного шкива 66. Положение плеч 96 относительно их мостов 98 может быть регулируемым. Предполагается, что положение плеч 96 относительно их мостов 98 может быть нерегулируемым. Дополнительные подробности в отношении центрифужных приводов по типу центрифужного привода 94 могут быть найдены в международной патентной публикации WO2013/032463 A2, опубликованной 7 марта 2013 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
[00180] Представленное выше описание ведущего блока 62 соответствует одной предполагаемой реализации ведущего блока, который может быть использован с ДВС 24. Дополнительные подробности в отношении ведущих блоков по типу ведущего блока 62 могут быть найдены в международной патентной публикации WO 2015/151032 A1, опубликованной 8 октября 2015 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Предполагается, что могут быть использованы другие типы ведущих блоков.
[00181] ДВС 24 имеет картер 102, заключающий в себе часть коленчатого вала 100. Как можно увидеть на Фигурах 2, 3 и 5, коленчатый вал 100 выступает из картера 102. Предполагается, что коленчатый вал 100 может приводить в движение ведомый вал, соединенный непосредственно с концом коленчатого вала 100 или смещенный от коленчатого вала 100 и приводимый с помощью средств привода, таких как шестерни, для приведения ведущего блока 62 в движение. Также предполагается, что коленчатый вал 100 может приводить в движение, например, с помощью шестерней, вал противовеса, заключенный в части картера 102, и что ведущий блок 62 может быть соединен с валом противовеса, в случае чего, коленчатый вал 100 не должен выступать из картера 102 для этой цели. Блок 104 цилиндров размещен над картером 102 и соединен с ним. Блок 104 цилиндров, как показано, определяет два цилиндра 106A, 106B (Фигура 5). Головка 108 цилиндра размещена над блоком 104 цилиндров и соединена с ним.
[00182] Как наилучшим образом видно на Фигуре 5, коленчатый вал 100 поддерживается в картере 102 с помощью подшипников 110. Коленчатый вал 100 имеет две шатунных шейки 112A, 112B. В изображенной реализации, в которой два цилиндра 106A, 106B размещены на одной линии, шатунные шейки 112A, 112B находятся на 180 градусах друг от друга. Предполагается, что шатунные шейки 112A, 112B могут находиться на других углах друг от друга для учета других схем размещения цилиндров, таких как в V-образном двигателе. Шатун 114A соединен с шатунной рейкой 112A на одном конце и с поршнем 116A через поршневой палец 118A на другом конце. Как можно увидеть, поршень 116A размещен в цилиндре 106A. Подобным образом, шатун 114B соединен с шатунной рейкой 112B на одном конце и с поршнем 116B через поршневой палец 118B на другом конце. Как можно увидеть, поршень 116B размещен в цилиндре 106B. Вращение коленчатого вала 100 обуславливает совершение возвратно-поступательных движений поршнями 116A, 116B внутри их соответствующих цилиндров 106A, 106B. Головка 108 цилиндра, цилиндр 106A и поршень 116A определяют камеру 120A сгорания с переменным объемом между ними. Подобным образом, головка 108 цилиндра, цилиндр 106B и поршень 116B определяют камеру 120B сгорания с переменным объемом между ними. Предполагается, что блок 104 цилиндров может определять более двух цилиндров 106, в случае чего, ДВС 24 будет снабжен соответствующим количеством поршней 116 и шатунов 114.
[00183] Воздух подается в картер 102 через пару воздухозаборных отверстий 122 (только одно из которых показано на Фигуре 4), выполненных в задней части блока 104 цилиндров. Пара корпусов 124 дроссельной заслонки соединена с парой воздухозаборных отверстий 122. Каждый корпус 124 дроссельной заслонки имеет дроссельную заслонку 126, которая может вращаться для управления потоком воздуха к ДВС 24. Двигатели (не показаны) используются для изменения положения дроссельных заслонок 126, но предполагается, что могут быть использованы тросы дросселя, соединенные с дроссельным рычагом. Также предполагается, что для изменения положения обеих дроссельных заслонок 126 может использоваться единый двигатель. В каждом воздухозаборном отверстии 122 предусмотрена пара пластинчатых клапанов 128 (Фигура 4). Пластинчатые клапаны 128 обеспечивают возможность поступления воздуха в картер 102, но предотвращают выход воздуха из картера 102 через воздухозаборные отверстия 122.
[00184] По мере совершения поршнями 116A, 116B возвратно-поступательных движений воздух из картера 102 проходит в камеры 120A, 120B сгорания через продувочные отверстия 130. Топливо впрыскивается в камеры 120A, 120B сгорания топливными форсунками 132a, 132b соответственно. Топливные форсунки 132a, 132b установлены на головке 108 цилиндра. Топливные форсунки 132a, 132b соединены топливопроводами и/или направляющими (не показаны) с одним или более топливными насосами (не показаны), которые откачивают топливо из топливного бака 133 (Фигура 1) снегохода 10. В изображенной реализации топливные форсунки 132a, 132b представляют собой форсунки непосредственного впрыска топлива E-TEC™, однако предполагаются другие типы форсунок. Топливовоздушная смесь в камере 120A, 120B сгорания воспламеняется посредством свечей 134a, 134b зажигания соответственно (не показаны на Фигурах 2-5, но схематически изображены на Фигуре 6). Свечи 134a, 134b зажигания установлены на головке 108 цилиндра.
[00185] Для отведения отработанных газов, являющихся результатом сгорания топливовоздушной смеси в камерах 120A, 120B сгорания, каждый цилиндр 116A, 116B определяет одно основное выпускное отверстие 136A, 136B соответственно и два вспомогательных выпускных отверстия 138A, 138B соответственно. Предполагается, что каждый цилиндр 116A, 116B может иметь только одно, два или более трех выпускных отверстий. Выпускные отверстия 136A, 136B (Фигура 4), 138A, 138B соединены с выпускным коллектором 140. Выпускной коллектор соединен с передней частью блока 104 цилиндров. Выпускные клапаны 142A, 142B, установленные на блоке 104 цилиндров, управляют степенью открытия выпускных отверстий 136A, 136B, 138A, 138B. В настоящей реализации выпускные клапаны 142A, 142B представляют собой выпускные клапаны R.A.V.E.™, но предполагаются другие типы клапанов. Также предполагается, что выпускные клапаны 142A, 142B могут быть опущены.
[00186] Электронное поворотное устройство (ЭПУ) соединено с концом коленчатого вала 100, являющимся противоположным концу коленчатого вала 100, который соединен с ведущим блоком 62. В настоящей реализации ЭПУ представляет собой двигатель-генератор 144 (Фигура 5), а более конкретно - трехфазный двигатель-генератор 144 переменного тока, такой как, например, двигатель с постоянными магнитами. Предполагается, что двигатель-генератор может содержать ряд полюсных пар, вырабатывающих электрическое питание, циклирующее со скоростью, в несколько раз превышающую скорость вращения коленчатого вала 100. Кроме того, предполагается, что могут быть использованы другие типы двигателей-генераторов, в том числе, например, многофазные двигатели-генераторы или полифазные двигатели-генераторы. Также предполагается, что двигатель-генератор 144 может быть соединен с другим валом, функционально соединенным с коленчатым валом 100, с помощью, например, шестерней или ремней. Двигатель-генератор 144, как предполагается из его названия, может функционировать в качестве двигателя или в качестве генератора, и может переключаться между этими функциями. При некоторых условиях, как описано в настоящем документе ниже, двигатель-генератор 144 функционирует в режиме работы двигателя, питающегося или от небольшой батареи (не показана), или от конденсаторной емкости 145 (показанного на Фигуре 6).
[00187] Батарея, которая меньше и легче, чем таковая, которая обычно используется для холодного запуска ДВС 24, может быть использована для процедуры электрического запуска и/или для процедуры вспомогательного запуска, что будет описано в настоящем документе ниже. В качестве альтернативы, процедура электрического запуска и/или процедура вспомогательного запуска могут быть основаны на использовании конденсаторной емкости 145. Неограничивающие примеры конденсаторных емкостей включают конденсатор с высокой емкостью, ультраконденсатор (U-CAP), электрический двухслойный конденсатор и суперконденсатор. Небольшая батарея или конденсаторная емкость 145 подает электрическое питание на двигатель-генератор 144 для поворота коленчатого вала 100. Конденсаторная емкость 145 может аккумулировать относительно большие количества энергии. По меньшей мере в одной реализации конденсаторная емкость 145 содержит множество конденсаторов, собранных последовательно, каждый конденсатор из последовательности, возможно, содержит несколько конденсаторов, установленных параллельно, так что конденсаторная емкость 145 может выдерживать напряжения в целом в пределах диапазона рабочего напряжения форсунок непосредственного впрыска топлива. В контексте настоящего раскрытия делаются ссылки на конденсаторную емкость 145, как на единый блок. Без ограничения и из соображений краткости, реализации, в которых процедура электрического запуска или процедура вспомогательного запуска, или обе, реализуются с помощью конденсаторной емкости 145, вместе с двигателем-генератором 144 будут описаны в настоящем документе ниже.
[00188] При функционировании в качестве генератора, двигатель-генератор 144 поворачивается коленчатым валом 100 и вырабатывает электричество, которое подается на конденсаторную емкость 145 и на другие электрические компоненты ДВС 24 и снегохода 10. Обмен электрическим питанием между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 происходит через электрический преобразователь. В реализациях, в которых двигатель-генератор 144 представляет собой трехфазный двигатель, электрический преобразователь представляет собой трехфазный инвертор 146. Также предполагается использование многофазного или полифазного инвертора вместе с многофазным или полифазным двигателем-генератором. Стратегии управления двигателем-генератором 144, применимые к его функциями мониторинга и вырабатывания, и влияние этих стратегий на конденсаторную емкость 145 и на инвертор 146 описаны в настоящем документе ниже.
[00189] Как можно увидеть на Фигуре 5, двигатель-генератор 144 имеет статор 148 и ротор 150. Статор 148 размещен вокруг коленчатого вала 100 снаружи картера 102 и прикреплен к картеру 102. Ротор 150 соединен с помощью шлицев с концом коленчатого вала 100 и частично заключает в себе статор 148. Корпус 152 размещен над двигателем-генератором 144 и соединен с картером 102. Накладка 154 соединена с концом корпуса 152.
[00190] Пользователю могут быть доступны три процедуры запуска снегохода 10. Первая процедура содержит процедуру ручного запуска, которая основана на использовании стартера 156 обратного хода. Вторая процедура запуска содержит процедуру электрического запуска. Третья процедура запуска содержит процедуру вспомогательного запуска. Одна или обе из процедур электрического и вспомогательного запуска могут присутствовать в любой реализации снегохода 10. Далее ниже будут описаны вторая и третья процедуры запуска. Как можно увидеть на Фигуре 5, стартер 156 обратного хода размещен внутри пространства, определенного корпусом 152 и накладкой 154, между накладкой и двигателем-генератором 144. Стартер 156 обратного хода имеет шнур 158, намотанный вокруг катушки 160. Храповой механизм 162 выборочно соединяет катушку 160 с ротором 150. Для запуска ДВС 24 с помощью стартера 156 обратного хода при процедуре ручного запуска пользователь тянет за рукоятку 163 (Фигура 3), соединенную с концом шнура 158. Это поворачивает катушку 160 в направлении, которое приводит к блокировке храпового механизма 162, тем самым поворачивая ротор 150 и коленчатый вал 100. Вращение коленчатого вала 100 приводит к совершению поршнями 116A, 116B возвратно-поступательных движений, что обеспечивает возможность осуществления впрыскивания топлива и воспламенения, тем самым запуская ДВС 24. Когда ДВС 24 запущен, вращение коленчатого вала 100 относительно катушки 160 выводит из зацепления храповой механизм 162 и, в результате, коленчатый вал 100 не поворачивает катушку 160. Когда пользователь отпускает рукоятку, пружина (не показана) поворачивает катушку 160, тем самым наматывая шнур 158 вокруг катушки 160.
[00191] В настоящей реализации как ведущий блок 62, так и двигатель-генератор 144, установлены на коленчатом валу 100. Предполагается, что как ведущий блок 62, так и двигатель-генератор 144, могут быть установлены на валу, отличном от коленчатого вала 100, таком как, например, вал противовеса. В настоящей реализации ведущий блок 62, двигатель-генератор 144 и стартер 56 обратного хода все вращаются вокруг оси вращения коленчатого вала 100 и расположены коаксиально с ней. Предполагается, что ведущий блок 62, двигатель-генератор 144 и стартер 56 обратного хода все могут вращаться вокруг оси вращения вала, отличного от коленчатого вала 100, такого как, например, вал противовеса, и расположены коаксиально с ней. Также предполагается, что, по меньшей мере, один из ведущего блока 62, двигателя-генератора 144 и стартера 56 обратного хода может вращаться вокруг другой оси. В настоящей реализации ведущий блок 62 размещен на одной стороне ДВС 24, а как двигатель-генератор 144, так и стартер 56 обратного хода, размещены на другой стороне ДВС 24. Предполагается, что двигатель-генератор и/или стартер 56 обратного хода могут быть размещены на той же стороне ДВС 24, что и ведущий блок 62.
Система управления двигателем внутреннего сгорания
[00192] Доступные процедуры запуска снегохода 10 содержат процедуру электрического запуска, процедуру вспомогательного запуска и процедуру ручного запуска. Фигура 6 представляет собой схематическую диаграмму компонентов системы управления двигателем по Фигуре 2. Управление компонентами, используемыми для запуска ДВС 24 в процедуре электрического запуска и в процедуре вспомогательного запуска, выполняется блоком управления двигателем (БУД) 164, как будет разъяснено ниже. БУД 164 также используется для управления функционированием ДВС 24 после того, как он был запущен. БУД 164 изображен в виде одного физического модуля (далее показан на Фигуре 14), содержащего один процессор (также на Фигуре 14), например, один микроконтроллер. Другие конфигурации находятся в пределах настоящего раскрытия. Например, предполагается, что признаки БУД 164 могут быть реализованы с помощью множества сопроцессоров, например, двух или более микроконтроллеров. Также предполагается, что различные задачи БУД 164 могут быть разделены между двумя или более микропроцессорами, интегрированными в один электронный модуль, или двумя или более микропроцессорами, распределенными по различным электронным модулям. В качестве неограничивающего примера, один электронный модуль может содержать первый процессор, выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 и для управления подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144, и второй процессор, выполненный с возможностью управления функцией впрыскивания топлива и функцией воспламенения ДВС. Для инициирования процедуры электрического запуска или процедуры вспомогательного запуска ДВС 24, БУД 164 принимает входные данные от компонентов, размещенных слева от БУД 164 на Фигуре 6, некоторые из которых являются необязательными и не присутствуют во всех реализациях, как будет описано ниже. Используя эти входные данные, БУД 164 получает информацию от карт 166 управления в отношении того, каким образом следует управлять компонентам, размещенными справа от БУД 164 на Фигуре 6, для запуска ДВС 24. Карты 166 управления хранятся в электронном устройстве для хранения данных, таком как статическое оперативное запоминающее устройство (СОЗУ), электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) или флэш-накопитель. Предполагается, что вместо или в дополнение к картам 166 управления, БУД 164 может использовать алгоритмы управления для управления компонентами, размещенными справа от БУД 164 на Фигуре 6. В настоящей реализации БУД 164 соединен с различными компонентами, изображенными на Фигуре 6, через проводные соединения; однако предполагается, что он может быть соединен с одним или более из этих компонентов беспроводным образом.
[00193] Активируемый пользователем переключатель 168 электрического запуска, которым снабжен снегоход 10, например, командная кнопка, установленная на руле 36 или вблизи него, отправляет сигнал на БУД 164 о том, что пользователь желает запустить ДВС 24, когда он активирован. Переключатель 168 электрического запуска также может представлять собой переключатель, активируемый ключом, датчик или любой другой тип устройства, с помощью которого пользователь может выдать входные данные на БУД 164 о том, что ДВС 24 подлежит запуску. По меньшей мере, в одной реализации переключатель 168 электрического запуска может представлять собой датчик, функционально соединенный со шнуром 158 стартера 156 обратного хода и с БУД 164. Некоторая тяга, например, простое дерганье оператором за шнур 158, может быть обнаружена этим датчиком, приводя к инициированию процедуры электрического запуска ДВС 24, при условии наличия всех условий для процедуры электрического запуска.
[00194] Датчик 170 положения коленчатого вала размещен вблизи коленчатого вала 100 для того, чтобы обнаруживать положение коленчатого вала 100. Датчик 170 положения коленчатого вала отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении положения коленчатого вала 100, на БУД 164. В настоящей реализации датчик 170 положения коленчатого вала представляет собой датчик абсолютного положения, такой как, например, синусно-косинусный кодер на эффекте Холла. На основе изменения сигнала, принятого от датчика 170 положения коленчатого вала, БУД 164 также может определить угловое положение коленчатого вала 100. Предполагается, что датчик 170 положения коленчатого вала может, в качестве альтернативы, обнаруживать положение элемента, отличного от коленчатого вала 100, который поворачивается вместе коленчатым валом 100, такого как, например, ротор 150 двигателя-генератора 144, и может определять положение коленчатого вала 100 из положения этого элемента. Также предполагается использование датчика относительного положения для обнаружения положения коленчатого вала 170, как разъяснено в настоящем документе ниже.
[00195] Процедура вспомогательного запуска может быть инициирована при условии, что описанные в настоящем документе ниже условия соблюдены, когда вращение коленчатого вала 100 инициировано пользователем, тянущим за шнур 158 стартера 156 обратного хода. Датчик 170 положения коленчатого вала информирует БУД 170 о вращении коленчатого вала 100.
[00196] Датчик 167 напряжения, например, вольтметр, выдает измерения напряжения конденсаторной емкости 145 на БУД 164. Как разъяснено в настоящем документе более подробно ниже, БУД 164 использует это измерение напряжения для определения того, достаточно ли запаса энергии конденсаторной емкости 145 для запуска ДВС 24 с помощью процедуры электрического запуска или для оказания помощи при процедуре вспомогательного запуска.
[00197] Необязательно, для определения того, может ли быть запущен двигатель с помощью процедуры электрического запуска или процедуры вспомогательного запуска, могут быть использованы другие датчики, как разъяснено ниже в настоящем документе. Эти необязательные датчики включают, например, датчик 172 температуры двигателя, датчик 174 температуры воздуха, датчик 176 атмосферного давления воздух, датчик 178 температуры выхлопных газов, таймер 180 и датчик 182 температуры БУД.
[00198] Датчик 172 температуры двигателя установлен на ДВС 24 для обнаружения температуры одного или более из картера 102, блока 104 цилиндров, головки 108 цилиндра, и температуры охлаждающей жидкости двигателя. Датчик 172 температуры двигателя отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении обнаруженной температуры, на БУД 164.
[00199] Датчик 174 температуры воздуха установлен на снегоходе 10, например, в воздухозаборной системе, для обнаружения температуры воздуха, подаваемого в ДВС 24. Датчик 174 температуры воздуха отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении температуры воздуха, на БУД 164.
[00200] Датчик 176 атмосферного давления воздуха установлен на снегоходе 10, например, в воздухозаборной системе, для обнаружения атмосферного давления воздуха. Датчик 176 атмосферного давления воздуха отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении атмосферного давления воздуха, на БУД 164.
[00201] Датчик 178 температуры выхлопных газов установлен на выпускном коллекторе 140 или другой части выхлопной системы снегохода 10 для обнаружения температуры выхлопных газов. Датчик 178 температуры выхлопных газов отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении температуры выхлопных газов, на БУД 164.
[00202] Таймер 180 соединен с БУД 164 для выдачи информации в отношении количества времени, пройденного с момента остановки ДВС 24, на БУД 164. Таймер 180 может представлять собой активный таймер, который запускается тогда, когда ДВС 24 останавливается. В качестве альтернативы, функция таймера 180 может быть получена из календаря и функции часов БУД 164 или другого электронного компонента. В такой реализации БУД 164 записывает в логи время и дату, когда ДВС 24 был остановлен, и ищет эти данные для определения того, как много времени прошло с момента остановки ДВС 24, когда БУД 164 принимает сигнал от переключателя 168 электрического запуска о том, что пользователь желает запустить ДВС 24.
[00203] Датчик 182 температуры БУД установлен на физическом модуле (не показан), который содержит один или более процессоров (не показаны), выполненных с возможностью реализации функций БУД 164. Датчик 182 температуры БУД отправляет сигнал, являющийся показательным в отношении температуры этого модуля, на БУД 164.
[00204] Предполагается, что один или более датчиков 172, 174, 176, 178, 182 и таймер 180 могут быть опущены. Также предполагается, что один или более датчиков 172 , 172, 174, 176, 178, 182 и таймер 180 могут быть использованы только при определенных условиях. Например, датчики 178, 180 температуры выхлопных газов и давления могут быть использованы только тогда, когда ДВС 24 недавно был остановлен, в случае чего, некоторые выхлопные газы по-прежнему будут присутствовать в выхлопной системе, или после первого возгорания топливовоздушной смеси в одной или более камер 120A, 120B сгорания.
[00205] БУД 164 использует входные данные, принятые, по меньшей мере, от некоторых из переключателя 168 электрического запуск, датчиков 167, 170, 172, 174, 176, 178, 182 и таймера 180, для извлечения одной или более соответствующих карт 166 управления и для управления двигателем-генератором 144, топливными форсунками 132a, 132b и свечами 134a, 134b зажигания с помощью этих входных данных и/или карт 166 управления с целью запуска ДВС 24, в зависимости от ситуации. Входные данные и карты 166 управления также используются для управления функционированием ДВС 24 сразу после того, как он был запущен.
[00206] БУД 164 также соединен с дисплеем 186, которым снабжен снегоход 10, вблизи руля 36 для выдачи информации пользователю снегохода 10, такой как, например, скорость двигателя, скорость транспортного средства, температура масла и уровень топлива.
[00207] Переходя теперь к Фигуре 7, будут описаны подробности электронной системы для процедур электрического и вспомогательного запуска ДВС 24. Фигура 7 представляет собой блок-диаграмму системы управления с двумя стратегиями для подачи электрического питания между конденсаторной емкостью и ЭПУ по Фигуре 6. Некоторые компоненты, включенные в представленное выше описание Фигуры 6, воспроизведены на Фигуре 7 для более подробного представления их функционирования.
[00208] Подача электрического питания между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 происходит через инвертор 146. БУД 164 включает или иным образом функционально соединен с переключателем 184 стратегий, который выполнен с возможностью изменения стратегии управления для подачи электрического питания между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 между, по меньшей мере, двумя (2) различными стратегиями управления. БУД 164 управляет инвертором 146 через переключатель 184 стратегий.
[00209] Для запуска ДВС 24 с помощью процедуры электронного запуска, пользователь снегохода 10 вводит входные данные в переключатель 168 электрического запуска, например, путем нажатия на командную кнопку. БУД 164 информируется об этой команде. В ответ БУД 164 может управлять подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 на основе заранее определенного значения крутящего момента, или запроса крутящего момента, достаточного для приведения коленчатого вала 100 во вращение для запуска ДВС 24. В варианте БУД 164 может определять запрос крутящего момента. Определение запроса крутящего момента выполняется с учетом того, что ожидается, что ДВС 24 будет иметь сопротивление крутящего момента с высокой степенью неоднородности; в качестве альтернативы, вместо определения запроса крутящего момента, БУД 164 может определять запрос скорости, применяемой к коленчатому валу 100, для управления количеством питания, которое двигатель-генератор 144 должен подать на коленчатый вал 100 для запуска ДВС 24. Напряжение конденсаторной емкости 145 обнаруживается датчиком 167 напряжения и выдается на БУД 164. Если это напряжение ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, которое составляет минимальное напряжение конденсаторной емкости 145 для процедуры электрического запуска, БУД 164 определяет то, что конденсаторная емкость 145 не выдерживает достаточно энергии для выдачи запроса крутящего момента или запроса скорости, достаточной для запуска ДВС 24 с помощью процедуры электрического запуска. Следовательно, БУД 164 не разрешает запуск ДВС 24 с помощью процедуры электрического запуска и активирует дисплей 186 для отображения индикации «ручного запуска» или индикации «вспомогательного запуска» в реализациях, где эта опция доступна. Если говорить в общем, пороговое значение VMinE напряжения электрического запуска основано на определении достаточного заряда конденсаторной емкости 145, обеспечивая возможность успешной процедуры электрического запуска в большинстве рабочих условий. Если это минимальное пороговое значение напряжения для процедуры электрического запуска соблюдено, БУД 164 активирует подачу электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 через инвертор 146 в первой стратегии управления, инициируя вращение коленчатого вала 100. БУД 164 также приводит в действие топливные форсунки 132a и 132b для впрыскивания топлива в камеры 120A, 120B сгорания и приводит в действие свечи 134a и 134b зажигания для воспламенения топлива в камерах 120A, 120B сгорания. Как указано в настоящем документе выше, ДВС 24 может содержать один или более цилиндров, а указание на две (2) камеры 120A и 120B сгорания сделано лишь в целях иллюстрации. Если эти операции успешны, вращение коленчатого вала 100 достигает минимального порогового значения вращения, соответствующего успешному запуску ДВС 24. После этого, когда скорость коленчатого вала 100 равна или выше минимального порогового значения вращения, БУД 164 управляет подачей электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 по-прежнему через инвертор 146 для активации зарядки конденсаторной емкости 145. Подача электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 в целом выполняется во второй стратегии управления, отличающейся от первой стратегии управления. Также предполагается вариант, в котором подача электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 выполняется в первой стратегии управления при низких скоростях вращения коленчатого вала 100 или при низких потребностях в торможении и во второй стратегии управления при высоких скоростях вращения коленчатого вала 100.
[00210] Датчик 188 тока может быть использован для оптимизации потребления тока конденсаторной емкостью 145 и оптимизации использования этой энергии. Датчик 188 тока выдает на БУД 164 индикацию об энергии от конденсаторной емкости 145, потребляемой во время процедуры электрического запуска. В реализации датчик 188 тока содержит комбинацию датчиков фазового тока (явным образом не показаны), предусмотренных на двух (2) фазах двигателя-генератора 144. Кодирование измерений с этих двух (2) датчиков фазового тока выдает надежную оценку тока, протекающего между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144. Как показано на Фигуре 13, измерения тока могут быть получены по всем трем (3) фазам двигателя-генератора 144. В качестве альтернативы, использование энергии конденсаторной емкостью 145 может быть оптимизировано без датчиков тока, например, может быть использован подход с незамкнутым контуром, имеющим заранее определенный шаблон запроса крутящего момента, применяемый БУД 164 для активации всех последовательностей проворачивания. Также возможно оптимизировать использование энергии конденсаторной емкостью 145 на основе запроса скорости с надежно настроенными регуляторами или на основе заранее определенного шаблона многошаговых запросов скорости.
[00211] Электрический запуск ДВС 24 может быть безуспешным даже если исходные условия для процедуры электрического запуска изначально присутствовали. Например, это может произойти, если во время подачи электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 датчик 167 напряжения обнаруживает, что напряжение конденсаторной емкости 145 падает ниже порогового значения VMinR остаточного напряжения, которое ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, перед тем, как скорость вращения коленчатого вала 100 достигает минимального порогового значения вращения, соответствующего успешному запуску ДВС 24. При таких условиях БУД 164 активирует подачу питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 и приводит в действие дисплей 186 для выдачи индикации ручного запуска или индикации вспомогательного запуска в реализациях, где эта опция доступна. Если говорить в общем, пороговое значение VMinR остаточного напряжения соответствует минимальному заряду конденсаторной емкости 145, которое, как ожидается, является достаточным для обеспечения возможности впрыскивания в камеры 120A, 120B сгорания и его воспламенения топлива, причем коленчатый вал 100 продолжает вращение.
[00212] Для запуска ДВС 24 с помощью процедуры вспомогательного запуска пользователь снегохода 10 тянет за шнур 158 стартера 156 обратного хода, инициируя вращение коленчатого вала 100. Датчик 170 положения коленчатого вала информирует БУД 170 о вращении коленчатого вала 100. В ответ БУД 164 может управлять подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 для помощи в приведении коленчатого вала 100 во вращение для запуска ДВС 24. Необязательно, напряжение конденсаторной емкости 145 обнаруживается датчиком 167 напряжения и выдается на БУД 164. В данном случае, если это напряжение ниже порогового значения VMinA напряжения вспомогательного запуска, которое составляет минимальное напряжение конденсаторной емкости 145 для процедуры вспомогательного запуска, БУД 164 определяет то, что конденсаторная емкость 145 не выдерживает достаточно энергии для содействия запуску ДВС 24 и БУД 164 не позволяет запуск ДВС 24 с помощью процедуры вспомогательного запуска, вместо этого приводя дисплей 186 в действие для отображения индикации «ручного запуска». Если говорить в общем, пороговое значение VMinA напряжения вспомогательного запуска основано на определении достаточного заряда конденсаторной емкости 145, обеспечивая возможность успешной процедуры вспомогательного запуска в заранее определенных рабочих условиях. В реализациях, в которых присутствует процедура как электрического запуска, так и вспомогательного запуска, пороговое значение VMinA напряжения вспомогательного запуска ниже, чем пороговое значение VMinE напряжения электрического запуска. Если это минимальное пороговое значение напряжения для процедуры вспомогательного запуска соблюдено, БУД 164 активирует подачу электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 через инвертор 146 в первой стратегии управления, содействуя вращению коленчатого вала 100. БУД 164 также приводит в действие топливные форсунки 132a и 132b для впрыскивания топлива в камеры 120A, 120B сгорания и приводит в действие свечи 134a и 134b зажигания для воспламенения топлива в камерах 120A, 120B сгорания. Как указано в настоящем документе выше, ДВС 24 может содержать один или более цилиндров, а указание на две (2) камеры 120A и 120B сгорания сделано лишь в целях иллюстрации. Если эти операции успешны, вращение коленчатого вала 100 достигает минимального порогового значения вращения, соответствующего успешному запуску ДВС 24. После этого ДВС 24 функционирует так, как разъяснено в представленном выше описании процедуры электрического запуска.
[00213] Фигура 8 представляет собой блок-диаграмму схемы управления энергией для конденсаторной емкости 145 по Фигуре 6. Цепь 200 показывает то, каким образом, в реализации, БУД 164 и конденсаторная емкость 145 электрическим образом соединены с помощью переключателя 168 электрического запуска, который показан в виде командной кнопки. Конденсаторная емкость 145 изображена в виде суммы конденсаторов 202 меньшего размера, соединенных последовательно. Как указано ранее, каждый из этих конденсаторов 202 меньшего размера в действительности может состоять из множества конденсаторов, соединенных параллельно. Каждый из конденсаторов 202 меньшего размера может выдерживать относительно низкое напряжение, примененное к нему. Конденсаторная емкость 145, образованная последовательной суммой конденсаторов 202 меньшего размера, может выдерживать номинальное напряжение цепи 200, которое также представляет собой номинальное напряжение электрических систем снегохода 10, с добавлением коэффициента запаса для внезапного перенапряжения. Напряжение, присутствующее на конденсаторной емкости 145, определяется между клеммами 204 и 206, которые электрически соединены с датчиком 167 напряжения, показанным на представленных ранее Фигурах.
[00214] Цепь 200 выдает выходное напряжение между отведением 208 и заземлением 210, когда цепь 200 активна. Когда цепь 200 неактивна, конденсаторная емкость 145 отсоединена от заземления 210 посредством транзистора Q1 на эффекте металл-оксид-полупроводник (МОП), который в это время выключен и, следовательно, открывает цепь. Также предполагается замена МОП-транзистора Q1 биполярным транзистором, например, биполярным транзистором с изолированным затвором (БТИЗ).
[00215] Конденсатор C1 присутствует между отведением 208 и заземлением 210. Ролью конденсатора C1 является фильтрация вариаций напряжения на выходе 204 в пользу различных электрических компонентов снегохода 10, в том числе, например, топливных форсунок 132a и 132b, фар и тому подобного. Напряжение между отведением 208 и заземлением 210, которое является напряжением системы для снегохода 10, является приблизительно таким же, как и номинальное напряжение конденсаторной емкости 145, хотя рабочие напряжения между различными состояниями системы могут не быть постоянными все время.
[00216] Когда ДВС 24 был остановлен на протяжении продолжительного времени, например, более нескольких часов, напряжение на конденсаторной емкости 145 падает ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска и ниже порогового значения VMinA вспомогательного запуска, и цепь 200 не запитывается. Таким образом, для запуска ДВС 24 требуется обращение к процедуры ручного запуска. Когда ДВС 24 был остановлен на протяжении относительно непродолжительного времени, длительность чего в большей части зависит от способности к накоплению энергии конденсаторной емкостью 145, напряжение на конденсаторной емкости 145 может быть равно или выше порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, в случае чего доступна процедура электрического запуска. Если напряжение конденсаторной емкости 145 ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, но при этом, по меньшей мере, равно или больше порогового значения VMinA вспомогательного запуска, может быть доступна процедура вспомогательного запуска. Ниже в настоящем документе более подробно описана процедура вспомогательного запуска.
[00217] Когда напряжение конденсаторной емкости 145, по меньшей мере, равно или больше порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, пользователь может нажать на переключатель 168 электрического запуска (командную кнопку) для активации процедуры электрического запуска. Действие пользователя обнаруживается детектором 212 состояния кнопки БУД 164. Положение детектора 212 состояния кнопки, относящегося к клемме 206, становится параллельным конденсаторной емкости 145, когда переключатель 168 электрического запуска нажат. В то же время, электрическое питание подается от конденсаторной емкости 145 на БУД 164, пробуждая БУД 164. В зависимости от специфических реализаций, детектор 212 состояния кнопки может принять простой краткий электрический контакт, обеспеченный переключателем 168 электрического запуска, для инициирования процедуры электрического запуска. В качестве альтернативы, детектор 212 состояния кнопки может требовать удерживания переключателя 168 электрического запуска нажатым на протяжении нескольких секунд. Также предполагается вариант, в котором детектор 212 состояния кнопки отсутствует, в котором переключатель 168 электрического запуска должен быть нажат до тех пор, пока ДВС 24 по факту не запустится. После обнаружения команды на электрический запуск, детектор 212 состояния кнопки отправляет сигнал на цепь 214 пробуждения БУД 164. Цепь 214 пробуждения управляет следующими операциями.
[00218] Изначально цепь 214 пробуждения применяет сигнал к драйверу 216 транзистора Q1. Транзистор Q1 включается, эффективным образом располагая конденсаторную емкость 145 параллельно конденсатору C1. Цепь 214 пробуждения может управлять драйвером 216 для включения и выключения транзистора Q1 с высокой частотой для предотвращения протекания избыточного тока от конденсаторной емкости 145 на конденсатор C1. Электрической проводимостью через транзистор Q1 можно управлять сначала с небольшим циклом нагрузки, увеличивающимся со снижением разницы напряжения между конденсатором C1 и конденсаторной емкостью 145. Вне зависимости от этого, конденсатор C1 быстро заряжается для достижения напряжения конденсаторной емкости 145. Напряжение конденсаторной емкости 145 может снижаться медленно, но этот эффект ограничен тем фактом, что конденсатор C1 намного меньше конденсаторной емкости 145. После того, как конденсатор C1 был заряжен, электрический запуск продолжается с управлением БУД 164 подачей питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 через отведение 208, которое соединено с инвертором 146.
[00219] Сразу после того, как процедура электрического запуска была успешно завершена, при холостом ходе двигателя, двигатель-генератор 144 может изначально иметь ограниченную емкость вырабатывания энергии. Вспомогательные приспособления снегохода 10, в том числе, например, топливные форсунки 132a и 132b и фары, требуют некоторого количества питания. Для функционирования транспортного средства более важно запитать эти вспомогательные приспособления, чем перезарядить конденсаторную емкость 145. Для того, чтобы предотвратить падение напряжения конденсатора C1, на отведении 208, при холостом ходе ДВС 24, БУД 164 может, необязательно, управлять драйвером 216 для выключения транзистора Q1 до тех пор, пока коленчатый вал 100 не станет вращаться со скоростью, большей заранее определенного порогового значения вращения. Сразу после того, как ДВС 24 достиг достаточной скорости, напряжение на отведении 208 теперь является достаточным, БУД 164 может вновь управлять драйвером 216 и транзистором Q1 для размещения конденсаторной емкости 145 параллельно с конденсатором C1. Еще раз, для того, чтобы предотвратить протекание избыточного тока от конденсатора C1 на конденсаторную емкость 145 и чтобы предотвратить избыточное падение напряжения на отведении 208, транзистор Q1 может быть включен и выключен сначала в небольшом цикле нагрузки, увеличивающимся со снижением разницы напряжения между конденсатором C1 и конденсаторной емкостью 145. Таким образом, транзистором Q1 можно управлять для регулирования скорости зарядки конденсаторной емкости 145, при этом учитывая доступность электрического питания при любой скорости ДВС 24.
[00220] Необязательно, БУД 164 может интегрировать схему автоматического выключения, которая может прерывать все электрические функции снегохода 10 в случае системного сбоя.
[00221] В таблице I представлена последовательность событий, содержащая процедуру ручного запуска ДВС 24 с последующей командой на процедуру электрического запуска, принятую по прошествии времени ожидания, которое не превышает возможности системы для электрического запуска. В таблице I указания на «ШИМ» относятся к «широтно-импульсной модуляции», технологии, используемой в первой и второй стратегиях управления, как разъяснено в настоящем документе ниже.
| Т И П |
Событие | Состояние БУД 164 | Напряжение C1 | Напряжение конденсаторной емкости 145 | Цикл нагрузки драйвера 216 | Двигатель-генератор 144 |
| Р У Ч Н А Я |
Исходные условия | ВЫКЛ | 0 вольт | 0 вольт | 0% | Остановлен |
| Тяга за шнур (1ый раз) | Пробуждение | Возрастание | 0 вольт | 0% | Скорость возрастания | |
| Тяга за шнур (2ой раз) | Пуск | Возрастание до номинального напряжения | 0 вольт | 0% | Возрастание до числа скорости холостого хода | |
| Отпускание шнура | Воспламенение / ШИМ | Номинальное напряжение | Возрастание, но меньше номинального напряжения | Частичное для обеспечения возможности зарядки конденсаторной емкости | Скорость холостого хода | |
| Готовность к применению тормоза | Воспламенение / ШИМ | Номинальное напряжение | Возрастание, но меньше номинального напряжения | Частичное для обеспечения возможности зарядки конденсаторной емкости | Медленная зарядка | |
| Частичное или полное торможение | Воспламенение / ШИМ | Номинальное напряжение | Номинальное напряжение | 100% | Зарядка | |
| - | Остановка | Выключение | Падение | Номинальное напряжение | 0% | Скорость падения |
| Время ожидания | ВЫКЛ | Вблизи 0 вольт | Меньше номинального напряжения, но равно или выше VMinE | 0% | Остановлен | |
| Э ЛЕ КТ РИ ЧЕ СК И Й |
Команда на электрический запуск | Пробуждение | Вблизи 0 вольт | Меньше номинального напряжения, но равно или выше VMinE | 0% | Остановлен |
| --- | Воспламенение / ШИМ | Уравнивание до напряжения конденсаторной емкости | Незначительное уменьшение | Частично для обеспечения возможности уравнивания напряжения | Остановлен | |
| --- | Прокручивание | Равно напряжению конденсаторной емкости | Снижение, но по-прежнему равно или выше VMinR | 100% | Скорость возрастания | |
| --- | Пуск | Возрастание | Возрастание | 100% | Возрастание до числа скорости холостого хода | |
| Готовность к применению тормоза | Воспламенение / ШИМ | Номинальное напряжение | Номинальное напряжение | 100% | Скорость холостого хода |
Таблица I
[00222] По меньшей мере, в реализации, в которой топливные форсунки 132a и 132b представляют собой форсунки непосредственного впрыска топлива, обе пороговых значения VMinE и VMinR напряжения могут быть определены в пределах диапазона рабочего напряжения форсунок непосредственного впрыска топлива так, что если напряжения конденсаторной емкости 145 не достаточно для впрыскивания топлива форсунками непосредственного впрыска топлива в цилиндры 106A, 106B, попытка процедуры электрического запуска не предпринимается или прерывается в случае неудачи.
Процедура электрического запуска
[00223] Фигура 9 представляет собой логическую диаграмму способа запуска двигателя по Фигуре 2, в соответствии с реализацией. Последовательность, показанная на Фигуре 9, содержит множество операций, некоторые из которых могут быть выполнены в переменном порядке, некоторые операции, возможно, выполняются одновременно, а некоторые операции являются необязательными. Способ начинается с операции 300, когда ДВС 24 снегохода 10 останавливают. Напряжение конденсаторной емкости 145 измеряется датчиком 167 напряжения на операции 302. В той же операции 302 дисплей 186 может выдать индикацию «автоматического запуска», если напряжение соответствует или превышает пороговое значение VMinE напряжения электрического запуска и если другие условия для процедуры электрического запуска, описанные в настоящем документе ниже, соблюдены. Пользователь активирует переключатель 168 электрического запуска, что обнаруживается детектором 212 состояния кнопки на операции 304. На операции 306 БУД 164 выполняет сравнение между напряжением конденсаторной емкости 145 и пороговым значением VMinE напряжения электрического запуска для определения того, возможно ли инициировать процедуру электрического запуска для ДВС 24. Если определено, что напряжение конденсаторной емкости 145 ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, процедура электрического запуска предотвращается. В противном случае на операции 308 выполняется верификация того, что температура двигателя, измеренная датчиком 172 температуры двигателя, соответствует или превышает пороговое значение T0 температуры двигателя. Процедура электрического запуска предотвращается, если это пороговое значение для температуры двигателя не соблюдено. В противном случае на операции 310 выполняется верификация того, что датчик 182 температуры БУД выдает показание температуры БУД 164, которое соответствует или превышает пороговое значение T1 температуры БУД. Процедура электрического запуска предотвращается, если это пороговое значение для температуры БУД не соблюдено. Могут иметь место дополнительные операции, относящиеся к использованию измерений, полученных от других датчиков, включенных в приведенное выше описание Фигуры 6. Эти измерения могут быть выданы на БУД 164 датчиком 174 температуры воздуха, датчиком 176 температуры атмосферы или таймером 180. БУД 164 могут быть выполнены дополнительные тесты на основе этих измерений для определения вероятности того, что процедура электрического запуска будет успешной или нет, или для определения значения крутящего момента, достаточного для приведения коленчатого вала 100 во вращение. Например, процедура электрического запуска может быть сделана зависящей, в БУД 164, от таймера 180, информирующего БУД 164 о том, что период времени с момента остановки ДВС 24 находится ниже заранее определенного значения времени, когда пользователь активирует переключатель 168 электрического запуска на операции 304. На основе периода времени с момента остановки ДВС 24 представляется возможным оценить то, упадет ли напряжение конденсаторной емкости 145 ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, зная максимальное напряжение заряда конденсаторной емкости 145 из предыдущей последовательности запуска ДВС 24, и на основе типичной утечки энергии конденсаторной емкости 145.
[00224] Независимо от того, предотвращена ли процедура электрического запуска ввиду того, что напряжения конденсаторной емкости 145 не достаточно (операция 306), ввиду того, что температура двигателя слишком низкая (операция 308), ввиду того, что температура БУД слишком низкая (операция 310), способ переходит к операции 312. На операции 312 БУД 164 активирует дисплей 186 для отображения «Ручной запуск» или некоторого другого сообщения, указывающего пользователю снегохода 10 о необходимости ручного запуска снегохода 10 с помощью стартера 156 обратного хода (т.е. путем тяги за рукоятку 163). В реализациях, где доступна процедура вспомогательного запуска, дисплей 186 может, вместо этого, отобразить «Вспомогательный запуск» или некоторое другое аналогичное сообщение при условии, что текущие условия позволяют использовать данную процедуру. За отображением индикации ручного запуска или индикации вспомогательного запуска на операции 312 может следовать любое решение, принимаемое БУД 164, об отказе в переходе к процедуре электрического запуска. Предполагается, что вместо выдачи сообщения на дисплей 186, БУД 164 может активировать слышимый звуковой сигнал или выдать некоторый другой тип обратной связи пользователю снегохода 10, указывающей на необходимость ручного запуска снегохода 10 с помощью стартера 156 обратного хода. Процедура ручного запуска или процедура вспомогательного запуска может быть инициирована, когда пользователь тянет за шнур 158 стартера 156 обратного хода. Если условия для процедуры вспомогательного запуска соблюдены, данная процедура может быть инициирована так, как описано в настоящем документе ниже. В противном случае, когда условия для процедуры вспомогательного запуска не соблюдены, процедура ручного запуска может быть инициирована на операции 314, когда в ответ на обнаружение функционирования стартера 156 обратного хода пользователем снегохода 10 БУД 164 инициирует процедуру управления двигателем, связанную с использованием стартера 156 обратного хода, для запуска ДВС 24 с помощью стартера 156 обратного хода. Затем на операции 316 БУД 164 определяет, был ли ДВС 24 успешно запущен с помощью стартера 156 обратного хода. Если нет, то операция 314 повторяется. Также предполагается, что если на операции 316 определено, что ДВС 24 не был успешно запущен, то способ может вернуться к операции 312 для повторного отображения сообщения. Если на операции 316 определено, что ДВС 24 был успешно запущен, то способ переходит к операциям 318 и 320, эти последние две (2) операции выполняются одновременно. На операции 318 БУД 164 управляет ДВС 24 в соответствии со стратегией или стратегиями управления, предназначенными для использования сразу после того, как ДВС 24 был запущен. На операции 320 БУД 164 управляет инвертором 146 для активации подачи питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145, заряжая конденсаторную емкость 145, с помощью второй стратегии управления при напряжении, которое остается достаточно постоянным для широкого диапазона скоростей вращения коленчатого вала 100. Это может быть достигнуто путем шунтирования БУД 164 одной или более Фаз A, B и C двигателя-генератора 144, если во второй стратегии управления двигатель-генератор 144 вырабатывает напряжение, которое превышает максимальное пороговое значение напряжения. БУД 164 может линейно регулировать напряжение, вырабатываемое двигателем-генератором 144, и может использовать последовательный режим регулирования или режим шунтирования. Максимальное пороговое значение напряжения, например, может равняться или несколько превышать номинальное напряжение цепи 200.
[00225] Если на операциях 306, 308 и 310 БУД 164 определяет, что напряжение конденсаторной емкости равно или выше порогового значения VMinE напряжения электрического запуска и что температурные условия и любое другое условие также соблюдено, способ продолжается на операции 322, на которой БУД 164 управляет драйвером 216 транзистора Q1 для расположения конденсаторной емкости 145 параллельно конденсатору C1 для уравнивания их напряжений. После этого на операции 324 БУД 164 получает значение углового положения коленчатого вала 100 от датчика 170 положения коленчатого вала. Эта операция 324 может продолжаться непрерывным образом во время полной процедуры электрического запуска, так что последующие операции могут быть оптимизированы в соответствии с переменным угловым положением коленчатого вала 100. Предполагается, что операции 322 и 324 могут быть опущены или заменены другими действиями. Например, процедура электрического запуска может выполняться независимо от углового положения коленчатого вала 100 за счет обеспечения конденсаторной емкости 145, батареи или другого источника питания, обладающего достаточной способностью накапливать энергию, для вращения коленчатого вала 100, игнорируя его фактическое угловое положение.
[00226] Процедура электрического запуска переходит к операции 326 и продолжается на операциях 328, 330 и, при необходимости, операции 332. Эти операции начинаются в последовательности, как показано на Фигуре 9, но затем выполняются одновременно до тех пор, пока не будет понятно, что процедура электрического запуска прошла успешно, или до тех пор, пока она должна быть прервана.
[00227] На операции 326 БУД 164 определяет значение крутящего момента, достаточное для приведения коленчатого вала 100 во вращение, и инициирует подачу питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 через инвертор 146 в соответствии с первой стратегией управления, которая адаптирует подачу питания на основе определенного значения крутящего момента. Передача питания приводит коленчатый вал 100 во вращение. Необязательно, БУД 164 может определять значение крутящего момента подэтапами, в которых первый подэтап включает подачу электрического питания от конденсаторной емкости 145 на трехфазный двигатель-генератор 144 в соответствии с первым значением крутящего момента для активации медленного поворота коленчатого вала с первой скоростью вращения до тех пор, пока поршень не выйдет из своего положения верхней мертвой точки (ВМТ), на основе информации, выданной датчиком 170 положения коленчатого вала и на основе содержания карт 166 управления, второй подэтап включает подачу электрического питания от конденсаторной емкости 145 на трехфазный двигатель-генератор 144 в соответствии со вторым значением крутящего момента, которое больше первого значения крутящего момента, для активации поворота коленчатого вала со второй скоростью вращения, которая выше первой скорости вращения.
[00228] Пока выполняется операция 326, в частности пока выполняется второй подэтап, если операция 326 включает два подэтапа, способ переходит к операции 328, в которой БУД 164 активирует топливные форсунки 132a, 132b для впрыскивания топлива в камеры 132a, 132b сгорания и активирует свечи 134a, 134b зажигания для воспламенения топлива в камерах 134a, 134b сгорания, тем самым ускоряя вращение коленчатого вала 100. Угловое положение коленчатого вала 100 170 может быть использовано БУД 164 для надлежащего расчета времени для впрыскивания и воспламенения топлива. В конкретной реализации датчик 170 положения представляет собой датчик абсолютного положения, который может определять положение коленчатого вала 100, пока он неподвижен, перед запуском ДВС 24. Данная технология обеспечивает точные моменты времени для впрыскивания и воспламенения топлива при очень низкой скорости вращения ДВС 24, такой как когда ДВС 24 запускается. Данная технология уменьшает изменения потерпевшей неудачу процедуры пуска ввиду недостаточного сгорания внутри камер 102A, 120B сгорания, это недостаточное сгорание является результатом неточных моментов времени для впрыскивания или воспламенения топлива, вычисленного из неточного положения коленчатого вала. Данная технология дополнительно способствует ускоренной синхронизации между всеми компонентами ДВС 24, которые полагаются на положение коленчатого вала 100, при сравнении с использованием датчиков положения, которым необходимо вращение коленчатого вала 100 для определения его положения. Также предполагается использование механических активаторов (не показаны), функционально соединенных с коленчатым валом 100, для управления моментами времени для впрыскивания и воспламенения. Кроме того, предполагается, что количество топлива, подлежащего впрыскиванию и воспламенению, применяемое БУД 164 на операции 328, может быть оценено с помощью любого известного способа, необязательно, в зависимости от одного или более из температуры двигателя, температуры воздуха, атмосферного давления и температуры выхлопных газов, эти значения выдаются на БУД 164 различными датчиками, показанными на Фигуре 6.
[00229] Пока операции 326 и 328 выполняются, способ переходит к операции 300, на которой БУД 164 сравнивает скорость вращения коленчатого вала 100 с минимальным пороговым значением вращения для определения того, был ли ДВС 24 успешно запущен с помощью процедуры электрического запуска. Если скорость вращения коленчатого вала 100 равна или выше минимального порогового значения вращения, ДВС 24 был успешно запущен, процедура электрического запуска заканчивается и способ переходит к операциям 318 и 320, которые описаны в настоящем документе выше.
[00230] Если на операции 330 БУД 164 определяет, что ДВС 24 еще не был запущен, скорость вращения коленчатого вала 100 ниже минимального порогового значения вращения, способ продолжается на операции 332, на которой БУД 164 вновь выполняет мониторинг напряжения конденсаторной емкости 145. Ожидается, что это напряжение будет в некоторой степени уменьшено, поскольку энергия, ранее хранившаяся в конденсаторной емкости 145, была израсходована во время операций 326 и 328. Однако если оставшееся напряжение конденсаторной емкости 145 равно или выше пороговому значению VMinR остаточного напряжения, процедура электрического запуска возвращается к операциям 326 и 328, которые по-прежнему выполняются, и затем к операции 330. Однако если БУД 164 на операции 332 определяет, что напряжение конденсаторной емкости упало ниже порогового значения VMinR остаточного напряжения, способ переходит к операции 334, где БУД 164 прекращает подачу питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 и прекращает операции 326 и 328. После этого способ переходит от операции 334 к операции 312, которая описана в настоящем документе выше, на которой БУД 164 активирует дисплей 186 для отображения индикации ручного запуска или индикацию вспомогательного запуска в реализациях, где данная опция доступна, при этом после операции 312 следуют операции 314, 316, 318 и 320 в случае ручного запуска.
[00231] Фигура 10 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример вариаций сопротивления крутящего момента двигателя с зависимостью от времени вместе с соответствующими вариациями скорости вращения. График 400 показывает вариацию сопротивления крутящего момента ДВС 24 в Ньютон-метрах (Нм) с зависимостью от времени в секундах. График 400 был получен из модели Simulink™. График 402 показывает соответствующую вариацию скорости вращения коленчатого вала 100 в одной и той же временной шкале. При моделировании двухцилиндровый ДВС 24 запускают, когда поршень сперва достигает положения вблизи ВМТ. По прошествии менее 0,1 секунды сопротивление крутящего момента становится отрицательным, поскольку поршень прошел мимо своей ВМТ. Сжатие, присутствующее в камере сгорания, толкает поршень и ускоряет вращение коленчатого вала 100. Приблизительно на 0,12 секунды БУД 164 управляет крутящим моментом, применяемым к коленчатому валу 100 двигателем-генератором 144, ускоряя вращение коленчатого вала 100. Скорость вращения коленчатого вала 100 достигает самого высокого положения приблизительно на 0,17 секунды, поскольку поршень теперь сжимает газы, присутствующие в камере сгорания. Скорость вращения снижается по мере приближения поршня к его ВМТ. ВМТ достигается приблизительно на 0,32 секунды. Происходит успешное воспламенение, после чего скорость вращения коленчатого вала 100 быстро увеличивается, тогда как сопротивление крутящего момента на двигателе-генераторе 144 становится в целом отрицательным, следуя форме зубчатой волны, поскольку поршень циклически двигается вверх и вниз в своем цилиндре.
Процедура вспомогательного запуска
[00232] Фигура 11 представляет собой логическую диаграмму способа запуска двигателя по Фигуре 2, в соответствии с другой реализацией. Последовательность, показанная на Фигуре 11, содержит множество операций, некоторые из которых могут быть выполнены в переменном порядке, некоторые операции, возможно, выполняются одновременно, а некоторые операции являются необязательными. Способ начинается с операции 600, когда ДВС 24 снегохода 10 останавливают. Напряжение конденсаторной емкости 145 измеряется датчиком 167 напряжения на операции 602. В той же операции 602 дисплей 186 может выдать индикацию «вспомогательного запуска», если напряжение соответствует или превышает пороговое значение VMinA напряжения вспомогательного запуска и если другие условия для процедуры вспомогательного запуска, описанные в настоящем документе ниже, соблюдены. На операции 604 пользователь инициирует вращение коленчатого вала 100 путем тяги за шнур 158 стартера 156 обратного хода. На операции 606 датчик 170 положения коленчатого вала обнаруживает исходное вращение коленчатого вала 100 и информирует БУД 164 о вращении. Обнаружение исходного положения коленчатого вала 100 может зависеть от обнаружения датчиком 170 положения коленчатого вала того, что скорость вращения коленчатого вала 100 соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения. На операции 608 БУД 164 выполняет сравнение между напряжением конденсаторной емкости 145 и пороговым значением VMinA напряжения вспомогательного запуска для определения того, возможно ли инициировать процедуру вспомогательного запуска для ДВС 24. Если определено, что напряжение конденсаторной емкости 145 ниже порогового значения VMinA напряжения вспомогательного запуска, процедура вспомогательного запуска предотвращается. В противном случае на операции 610 выполняется верификация того, что температура двигателя, измеренная датчиком 172 температуры двигателя, соответствует или превышает пороговое значение T0 температуры двигателя. Процедура вспомогательного запуска предотвращается, если это пороговое значение для температуры двигателя не соблюдено. В противном случае на операции 612 выполняется верификация того, что датчик 182 температуры БУД выдает показание температуры БУД 164, которое соответствует или превышает пороговое значение T1 температуры БУД. Процедура вспомогательного запуска предотвращается, если это пороговое значение для температуры БУД не соблюдено. Могут иметь место дополнительные операции, относящиеся к использованию измерений, полученных от других датчиков, включенных в приведенное выше описание Фигуры 6. Эти измерения могут быть выданы на БУД 164 датчиком 174 температуры воздуха, датчиком 176 температуры атмосферы или таймером 180. БУД 164 могут быть выполнены дополнительные тесты на основе этих измерений для определения вероятности того, что процедура вспомогательного запуска будет успешной или нет. Например, процедура вспомогательного запуска может быть выполнена зависящей, в БУД 164, от таймера 180, информирующего БУД 164 о том, что период времени с момента остановки ДВС 24 ниже заранее определенного значения времени, когда пользователь тянет за шнур 158 стартера 156 обратного хода, на операции 604. На основе периода времени с момента остановки ДВС 24 представляется возможным оценить то, упадет ли напряжение конденсаторной емкости 145 ниже порогового значения VMinA напряжения вспомогательного запуска, зная максимальное напряжение заряда из предыдущей последовательности запуска ДВС 24, и на основе типичной утечки энергии конденсаторной емкости 145.
[00233] За отображением индикации ручного запуска на операции 614 может следовать любое решение, принимаемое БУД 164, об отказе в переходе к процедуре вспомогательного запуска. Независимо от того, предотвращена ли процедура вспомогательного запуска ввиду того, что напряжения конденсаторной емкости 145 не достаточно (операция 608), ввиду того, что температура двигателя слишком низкая (операция 610), ввиду того, что температура БУД слишком низкая (операция 612), способ переходит к операции 614. На операции 614 дисплей 186 может отобразить «Ручной запуск». После операции 614 пользователь может продолжить тянуть за шнур 158 стартера 156 обратного хода на операции 616. Операция 616 может продолжаться до тех пор, пока на операции 618 не будет обнаружено, что ДВС 24 был надлежащим образом запущен. Управление ДВС 24 и подачей электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 происходит на 620 и 622, которые являются такими же или эквивалентными операциям 318 и 320 по Фигуре 9, включающим, в реализации, управление ДВС 24 с помощью описанных выше стратегий управления.
[00234] Если на операциях 608, 610 и 612 БУД 164 определяет, что напряжение конденсаторной емкости равно или выше порогового значения VMinA напряжения вспомогательного запуска и что температурные условия и любое дополнительное условие также соблюдено, способ продолжается на операции 624, на которой БУД 164 управляет драйвером 216 транзистора Q1 для расположения конденсаторной емкости 145 параллельно конденсатору C1 для уравнивания их напряжений.
[00235] Процедура вспомогательного запуска переходит к операции 626 и продолжается на операциях 628, 630 и, при необходимости, операции 632. Эти операции начинаются в последовательности, как показано на Фигуре 11, но затем выполняются одновременно до тех пор, пока не будет понятно, что процедура вспомогательного запуска прошла успешно, или до тех пор, пока она должна быть прервана.
[00236] На операции 626 БУД 164 инициирует подачу питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 через инвертор 146. Эта передача питания ускоряет вращение коленчатого вала 100 и уменьшает количество усилий, которые пользователь должен приложить для тяги за шнур 158 стартера 156 обратного хода. Необязательно, БУД 164 может определять значение крутящего момента таким же способом, как описано в представленном выше описании операции 326 (Фигура 9).
[00237] Пока выполняется операция 626, способ переходит к операции 628, в которой БУД 164 активирует топливные форсунки 132a, 132b для впрыскивания топлива в камеры 132a, 132b сгорания и активирует свечи 134a, 134b зажигания для воспламенения топлива в камерах 134a, 134b сгорания, тем самым ускоряя вращение коленчатого вала 100. Угловое положение коленчатого вала 100 может быть использовано БУД 164 для надлежащего расчета времени для впрыскивания и воспламенения топлива. Также предполагается использование механических активаторов (не показаны), функционально соединенных с коленчатым валом 100, для управления моментами времени для впрыскивания и воспламенения. Кроме того, предполагается, что количество топлива, подлежащего впрыскиванию и воспламенению, применяемое БУД 164 на операции 628, может зависеть от одного или более из температуры двигателя, температуры воздуха, атмосферного давления и температуры выхлопных газов, эти значения выдаются на БУД 164 различными датчиками, показанными на Фигуре 6.
[00238] Пока 626 и 628 выполняются, способ переходит к операции 630, на которой БУД 164 сравнивает скорость вращения коленчатого вала 100 с минимальным пороговым значением вращения для определения того, был ли ДВС 24 успешно запущен с помощью процедуры вспомогательного запуска. Если скорость вращения коленчатого вала 100 равна или выше минимального порогового значения вращения, ДВС 24 был успешно запущен, процедура вспомогательного запуска заканчивается и способ переходит к 620 и 622, которые описаны в настоящем документе выше.
[00239] Если на операции 630 БУД 164 определяет, что ДВС 24 еще не был запущен, скорость вращения коленчатого вала 100 ниже минимального порогового значения вращения, способ продолжается на операции 632, на которой БУД 164 вновь выполняет мониторинг напряжения конденсаторной емкости 145. Ожидается, что это напряжение будет в некоторой степени уменьшено, поскольку энергия, ранее хранившаяся в конденсаторной емкости 145, была израсходована во время 626 и 628. Однако если оставшееся напряжение конденсаторной емкости 145 равно или выше пороговому значению остаточного напряжения, процедура вспомогательного запуска возвращается к операциям 626 и 628, которые по-прежнему выполняются, и затем к операции 630. В одном варианте пороговое значение остаточного напряжения, применимое к процедуре вспомогательного запуска, может быть таким же значением VMinR, как и в случае процедуры электрического запуска. В другом варианте может быть использовано другое пороговое значение остаточного напряжения при условии, что количество питания, поданного на двигатель-генератор 144 конденсаторной емкостью 145, дополняет усилие пользователя, тянущего за шнур 158 стартера 156 обратного хода. Однако если БУД 164 на операции 632 определяет, что напряжение конденсаторной емкости упало ниже порогового значения VMinR остаточного напряжения, способ переходит к операции 634, где БУД 164 прекращает подачу питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 и прекращает операции 626 и 628. После этого способ переходит от операции 634 к операции 614, которая описана в настоящем документе выше, на которой БУД 164 активирует дисплей 186 для отображения индикации ручного запуска, при этом после операции 614 следуют операции 616, 618, 620 и 622.
[00240] В реализации снегоход 10 может быть выполнен с возможностью поддержки любой одной из процедур ручного, электрического и вспомогательного запуска. В такой реализации операция 312 (Фигура 9) может выдавать индикацию ручного запуска или вспомогательного запуска в зависимости от напряжения конденсаторной емкости 145. Если напряжение конденсаторной емкости ниже порогового значения VMinE напряжения электрического запуска, при этом соответствуя или превышая пороговое значение VMinA напряжения вспомогательного запуска, операция 312 по Фигуре 9 может выдавать индикацию вспомогательного запуска и после нее может следовать операция 604 по Фигуре 11, если пользователь тянет за шнур 158 стартера 156 обратного хода. Также в данной реализации после запуска ДВС 24 с помощью процедуры вспомогательного запуска ДВС 24 может быть остановлен, а дисплей 186 может выдать индикацию о доступной процедуре запуска в зависимости от текущих условий, отправленных на БУД 164 различными датчиками.
Реализации стратегий управления
[00241] Как разъяснено в настоящем документе выше, БУД 164 управляет инвертором 146 через переключатель 184 стратегий. С этой целью БУД 164 генерирует управляющие импульсы, которые применяются к переключателю 184 стратегий. Эти управляющие импульсы генерируются по отдельности в двух (2) стратегиях управления. По меньшей мере, в одной реализации эффект этих управляющих импульсов зависит от внутренней структуры инвертора 144. Фигура 12 представляет собой диаграмму цепи, показывающую соединения инвертора 146, конденсаторной емкости 145 и двигателя-генератора 144 по Фигуре 6. Как показано на Фигуре 12, инвертор 146 имеет три фазы, каждая фаза электрически соединена с соответствующей фазой трехфазного двигателя-генератора 144. Более подробно, инвертор 146 образован тремя (3) ветвями переключения, каждая ветвь переключения содержит пару МОП-транзисторов T1, T2, T3, T4, T5 и T6, совпадающих с соответствующими диодами D2, D1, D3, D2, D6 и D5 обратной цепи. Например, первая ветвь, образующая первую фазу, содержит верхний транзистор T1, совпадающий с диодом D2 обратной цепи, и нижний транзистор T2, совпадающий с диодом D1 обратной цепи. Вторая ветвь, образующая вторую фазу, содержит транзисторы T3 и T4, совпадающие с диодами D4 и D3 соответственно, тогда как третья ветвь, образующая третью фазу, содержит транзисторы T5 и T6, совпадающие с диодами D6 и D5 соответственно. Также, в качестве замены МОП-транзисторам, предполагаются биполярные транзисторы, например, БТИЗ, или любые другие силовые электронные переключатели. Каждый транзистор T1-T6 имеет соответствующий затвор G1-G6, через который может быть применен сигнал или управляющий импульс под управлением БУД 164 через переключатель 184 стратегий прямо или через драйвер затвора (не показан) для включения (замкнутая цепь) или выключения (незамкнутая цепь) соответствующих транзисторов T1-T6. Диоды D1-D6 обратной цепи используются для уменьшения переходного перенапряжения, которое происходит после включения и выключения транзисторов T1-T6.
[00242] Например, когда двигатель-генератор 144 находится в рабочем режиме двигателя, используемого в качестве стартера для ДВС 24, первый управляющий импульс применяется к затвору G1 для установления замкнутой цепи для транзистора T1. Ток протекает от плюсовой пластины конденсаторной емкости 145 через транзистор T1 и достигает фазы двигателя-генератора 144, определенной между входом A и нейтральным соединением между фазами двигателя-генератора 144, далее - «Фаза А». После этого, первый управляющий импульс удаляется из затвора G1, так что транзистор T1 становится незамкнутой цепью. В то же время, второй управляющий импульс применяется к затвору G2, активируя включение транзистора T2. Теперь ток протекает в противоположном направлении в Фазе A двигателя-генератора 144, возвращаясь к отрицательной пластине конденсаторной емкости 145 через транзистор T2. В результате этой последовательности включения и выключения транзисторов T1 и T2, переменный ток протекает в Фазе A двигателя-генератора 144.
[00243] Ток, протекающий в Фазу A двигателя-генератора 144, должен выйти через одну или обе других фазы двигателя-генератора 144. «Фаза B» определена между вводом B и нейтральным соединением. «Фаза C» определена между вводом C и нейтральным соединением. Ток протекает от Фазы A через Фазу B или Фазу C, или обе фазы B и C, в зависимости от того, включен ли один или оба транзистора T4 или T6 управляющими импульсами, примененными к их соответствующим затворам G4 или G6, когда транзистор T1 также включен. Ток, выходящий из двигателя-генератора 144 через одну или обе Фазы B и/или C, возвращается на отрицательную пластину конденсаторной емкости 145 через один или оба транзистора T4 и/или T6. Диоды D1-D6 обратной цепи содействуют поддержанию фазового тока индукции во время периодов обратной цепи.
[00244] Для функционирования двигателя-генератора 144 в качестве традиционного трехфазного двигателя ток может протекать одновременно во всех трех (3) Фазах A, B и C, а управление выдержкой временем различных транзисторов T1-T6 разделено 120 градусами. Однако предполагаются другие рабочие режимы двигателя-генератора 144, в которых ток протекает не одновременно во всех трех (3) Фазах A, B и C.
[00245] Примеры параметров, которые могут быть рассмотрены путем программирования БУД 164 на управление подачей электрического питания в обеих стратегиях, включают, без ограничения, ток и напряжение каждой фазы, ток и напряжение в каждой из Фаз A, B и C двигателя-генератора 144, угловое положение и скорость вращения коленчатого вала 100. БУД 164 использует эти значения для определения электромагнитного крутящего момента двигателя-генератора 144, данный крутящий момент имеет положительное значение, когда двигателя-генератора 144 используется во время процедуры электрического запуска или процедуры вспомогательного запуска, и отрицательное значение при использовании в рабочем режиме генератора.
[00246] Первая стратегия управления использует технологию, называемую векторным управлением или управлением ориентацией поля (УОП). Первая стратегия управления используется в основном для управления подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 для активации или содействия вращению коленчатого вала 100 при процедуре электрического запуска или при процедуре вспомогательного запуска ДВС 24. В одной реализации БУД 164 определяет запрос крутящего момента, достаточного для приведения коленчатого вала 100 во вращение. В другой реализации БУД 164 определяет запрос скорости, применяемой к коленчатому валу 100, достаточной для активации воспламенения и запуска ДВС 24. Это определение запроса скорости или запроса крутящего момента может быть выполнено БУД 164, применяя заранее определенное значение или шаблон запроса скорости или крутящего момента на основе содержания карт 166 управления. БУД 164 может увеличивать запрос крутящего момента, если применение крутящего момента не приводит к вращению коленчатого вала 100. БУД 164 может увеличивать запрос скорости, если вращения коленчатого вала 100 недостаточно для обеспечения возможности воспламенения и запуска ДВС 24. В качестве альтернативы, БУД 164 может вычислять запрос скорости или крутящего момента на основе комбинации параметров, включая, в неограничивающем примере, математическое представление внутренних компонентов ДВС 24, и на основе углового положения коленчатого вала 100. БУД 16 управляет подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 на основе определенного запроса скорости или запроса крутящего момента посредством генерирования управляющих импульсов, применяемых к транзисторам, выбранным из T1-T6. Используя векторное управление, БУД 164 вычисляет количество, моменты времени и ширину различных управляющих импульсов, так что количество электрического питания, протекающего от конденсаторной емкости 145 через инвертор 146 и на двигатель-генератор 144, удовлетворяет определенному запросу скорости или крутящего момента. Такой способ управления транзисторами T1-T6 путем применения тактовых импульсов к их затворам G1-G6, каждый из импульсов имеет вычисленную ширину, известен как широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
[00247] Фигура 13 представляет собой блок-диаграмму типичной реализации привода векторного управления. Привод 500 векторного управления по Фигуре 13 может быть реализован, по меньшей мере, частично в БУД 164. Входные данные на привод векторного управления содержат заданную точку 504 для требуемой скорости (запрос скорости), которая определена, как достаточная для запуска ДВС 24. Эта заданная точка 504 применяется для контура 506 управления низкой скоростью. Другие входные данные привода 500 векторного управления содержат измерения 508a, 508b и 508c тока для трех фаз двигателя-генератора 144 и измерение 510 напряжения, полученные от инвертора 146 и/или от двигателя-генератора 144. Эти измерения тока и напряжения применяются к аналогово-цифровому преобразователю (АЦП) 512. Измерения 514 углового положения коленчатого вала (сигналы uA, uS кодера) применяют к квадратурному таймеру 516. Квадратурный таймер 516 вычисляет текущее положение коленчатого вала 100. АЦП 512 вычисляет оцифрованное значение 518 напряжения и оцифрованные значения 520a, 520b и 520c тока для трех фаз двигателя-генератора 144. Эти оцифрованные значения и текущее положение коленчатого вала 100, вычисленное квадратурным таймером 516, выдаются на быстродействующий контур 524 управления током. Текущее положение 522 коленчатого вала 100 преобразуется в текущую (измеренную) скорость 526 вычислителем 528 скорости в контуре 506 управления низкой скоростью. Разницу 528 между измеренной скоростью 526 и требуемой заданной точкой 504 скорости применяют к первому пропорционально-интегральному (ПИ) контроллеру 530, который, в свою очередь, выдает изображение 532 тока в запросе крутящего момента, который применен в качестве заданной точки (Isq_req) к быстродействующему контуру 524 управления током.
[00248] Как разъяснено в настоящем документе выше, в некоторых вариантах может быть желательно управлять двигателем-генератором 144 так, чтобы он подавал электрическое питание на конденсаторную емкость 145 в соответствии с первой стратегией управления, по меньшей мере, при низких скоростях вращения коленчатого вала 100. С этой целью необязательный модуль 534 для ослабления поля, имеющий внутреннюю карту, ослабляет значения на его выходе на основе измеренной скорости 526 коленчатого вала 100 для выдачи изображения 536 тока магнитного поля двигателя-генератора 144 в качестве дополнительной заданной точки (Isd_req), применяемой к быстродействующему контуру 524 управления током.
[00249] В быстродействующем контуре 524 управления током преобразование 538 Кларка преобразует измерения 520a, 520b и 520c трехфазного тока в двухфазную модель 540. Преобразование 542 Парка, в которое поданы значения 523 синуса и косинуса текущего положения 522 коленчатого вала 100, вычисленные синусно-косинусным преобразователем 525, дополнительно преобразует эту модель 540 для выдачи стационарного изображения 544 тока текущего крутящего момента двигателя-генератора 144 (Isq) и стационарного изображения 546 тока текущего магнитного поля двигателя-генератора (Isd). Выводы 544 и 546 этой модели, соответственно, сравниваются с заданной точкой 532 Isq_req и с заданной точкой 536 Isq_req (если используется) и разницы между ними, соответственно, подаются на второй и третий ПИ-контроллеры 548, 550. Обратное преобразование 552 Парка применяется к стационарным запросам Uq 554 и Ud 556 напряжения, выдаваемым вторым и третьим ПИ-контроллерами 548, 550, обратное преобразование 552 Парка использует значения 523 синуса и косинуса текущего положения 522 коленчатого вала 100 для выдачи выходных данных 558, 560 обратного преобразования 552 Парка, которые применяют к преобразованию 562 пространственно-векторной модуляции в широтно-импульсную модуляцию (ПВ-ШИМ). В свою очередь, преобразование 562 ПВ-ШИМ выдает трехфазное управление 564 на модуль 566 ШИМ, который генерирует импульсы 502, которые БУД 164 выдает для применения к затворам G1-G6 инвертора 146.
[00250] БУД 164 может управлять подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 на основе заранее определенного значения крутящего момента, или запроса крутящего момента, достаточного для приведения коленчатого вала 100 во вращение для запуска ДВС 24. Однако с учетом того, что величина крутящего момента, требуемого для вращения коленчатого вала 100, перед воспламенением в цилиндре (или цилиндрах) варьируется на основе углового положения коленчатого вала 100 относительно положения верхней мертвой точки (ВМТ) каждого поршня, также предполагается вычисление переменного крутящего момента. В варианте угловое положение коленчатого вала 100 выдается датчиком 170 положения коленчатого вала или, в качестве альтернативы, датчиком относительного положения. При использовании датчика относительного положения в каждой рабочей последовательности БУД 164 перед инициированием вращения коленчатого вала 100 БУД 164 намагничивает две из трех фаз двигателя-генератора 144 переменного тока, перемещая и затем блокируя ротор двигателя-генератора 144 и, тем самым, блокируя коленчатый вал 100, который к нему прикреплен, в известном итеративном электрическом углу. Отсюда непрерывно вычисляются положения вращения коленчатого вала 100 из счетчика импульсов, принятых от датчика относительного положения. Абсолютное положение коленчатого вала 100 вычисляется и из этого вычисления получают электрический угол для выполнения векторного управления. В конкретной реализации предполагается инкрементальный кодер, выдающий 1024 импульсов на оборот коленчатого вала 100. Также возможно бездатчиковое управление положением коленчатого вала, хотя в данном решении выдача высокого крутящего момента при очень низкой угловой скорости коленчатого вала 100 может быть достаточно проблематичной. Независимо от этого, в варианте, включенном в представленное выше описание операции 326 (Фигура 9), БУД 164 вычисляет или иным образом определяет запрос крутящего момента на основе углового положения коленчатого вала 100, выданного датчиком 170 положения коленчатого вала, значения запроса крутящего момента обновляются в различных точках вращения коленчатого вала 100. В результате, запрос крутящего момента может быть оптимизирован, так что его достаточно для вращения коленчатого вала 100, когда он достигает различных угловых положений, при этом используя настолько мало энергии, хранящейся в конденсаторной емкости 145, насколько это возможно. В конкретном варианте БУД 164 управляет величиной крутящего момента, применяемого на двигателе-генераторе 144, так что он поворачивается с очень низкой скоростью до тех пор, пока заданный поршень 116A, 116B не пройдет свою ВМТ в первый раз. Во время этого краткого периода времени газ медленно выходит из камеры 120A, 120B сгорания, в которой расположен этот заданный поршень 116A, 116B. На данной операции конденсаторная емкость 145 выдает очень малое количество энергии. Как только поршень 116A, 116B вышел из своей ВМТ, коленчатый вал 100 получил, по меньшей мере, некоторый толчок. Затем БУД 164 увеличивает запрос крутящего момента на двигатель-генератор 144, так что коленчатый вал 100 вращается со скоростью, достаточной для обеспечения возможности впрыскивания топлива в камеру 120A, 120B сгорания по мере передвижения поршня 116A, 116B к своему положению ВМТ, воспламенение происходит в камере 120A, 120B сгорания как только поршень переместился из своей ВМТ. Это увеличение запроса крутящего момента может быть линейным до тех пор, пока не будет достигнута заранее определенная заданная точка крутящего момента, так что скорость вращения коленчатого вала 100 увеличивается постепенно.
[00251] После запуска ДВС 24, независимо от того, был ли ДВС 24 запущен с помощью процедуры ручного запуска, процедуры вспомогательного запуска или процедуры электрического запуска, коленчатый вал 100 приводит в действие двигатель-генератор 144 при переменной скорости вращения, которая большую часть времени существенно превышает скорость вращения, используемую в ходе любой из процедур запуска. Сразу после запуска ДВС 24 функционирование двигателя-генератора 144 переключается на режим функционирования в качестве генератора. В реализации БУД 164 может определять скорость вращения коленчатого вала 100 на основе последовательных показаний, выданных датчиком 170 положения коленчатого вала, и активировать двигатель-генератор 144 для начала подачи электрического питания на конденсаторную емкость 145, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения. В этой точке или вскоре после нее БУД 164 начинает управление переключателем 184 стратегий и инвертором 146 с помощью второй стратегии управления. Необязательно, первая стратегия управления может быть использована в режиме функционирования в качестве генератора до тех пор, пока измерение напряжения, выданное датчиком 167 напряжения, не будет соответствовать или превышать пороговое значение вырабатываемого напряжения. Пороговое значение вырабатываемого напряжения может быть установлено, например, несколько ниже номинального напряжения конденсаторной емкости 145.
[00252] Вторая стратегия управления использует технологию «шунтирования». Вывод двигателя-генератора 144, являющегося в этот момент генератором, используется для зарядки конденсаторной емкости 145, для подачи электрического питания на форсунки 132a, 132b, для зажигания свечей 134a, 134b зажигания и, в целом, для подачи электрического питания на электрические вспомогательные приспособления снегохода 10. С этой целью БУД 164 изменяет положение переключателя 184 стратегий, так что электрическое питание теперь протекает от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 по-прежнему через инвертор 146. БУД 164 выполняет мониторинг напряжения конденсаторной емкости 145 посредством измерений, полученных от датчика 167 напряжения. На основе этих измерений напряжения БУД 164 генерирует управляющие импульсы, которые применяются посредством переключателя 184 стратегий к затворам G1-G6 транзисторов T1-T6 в инверторе 146. ШИМ по-прежнему применяется БУД 164 к затворам G1-G6, но теперь в соответствии со второй стратегией управления.
[00253] Если выходное напряжение двигателя-генератора 144 выше его номинального значения или выше его номинального значения плюс заранее определенный коэффициент погрешности, управление инвертором 146 выполняет БУД 164 для снижения напряжения, при котором электрическое питание доставляется от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145. С этой целью в одном рабочем режиме регулирования с рассеянием напряжения БУД 164 может генерировать управляющие импульсы, применяемые к различным затворам G2, G4 и G6, для эффективного обхода или «шунтирования» одной или более фаз двигателя-генератора 144, в то же время не применяя управляющий импульс к затворам G1, G3 и G5 для того, чтобы оставить транзисторы T1, T3 и T5 непроводящими (незамкнутая цепь). Например, применение импульсов к затворам G2 и G6 активирует включение транзисторов T2 и T6 и они становятся проводящими. В результате, между Фазами А и С двигателя-генератора 144 вместе с транзисторами T2 и T6 образуется замкнутый контур. При этом условии от двух (2) фаз двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 не подается электрическое питание. Длительность (ширина) и моменты времени импульсов, применяемых к затворам G2 и G6, влияет на длительность времени, когда Фазы А и С отводятся, влияя, в свою очередь, на напряжение зарядки, применяемое к конденсаторной емкости 145. ШИМ может быть применена к любой паре нижних транзисторов T2, T4 и T6, так что они могут быть замкнуты в желаемое время для шунтирования пары фаз двигателя-генератора 144. С течением времени БУД 164 фактически может модифицировать определение того, какая пара транзисторов составляет часть шунтирования для того, чтобы предотвратить их перегрев, обусловленный потерями проводимости в инверторе 146. С этой целью регулирование напряжения в режиме шунтирования включает последовательную активацию транзисторов T2, T4 и T6. В результате, подача электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 может выполняться при желаемом напряжении в пределах широкого диапазона скорости вращения коленчатого вала 100. Также предполагается последовательный режим регулирования напряжения, в котором диоды D1, D3 и D5 обратной цепи необязательно могут быть заменены дополнительными транзисторами (не показаны), установленными обратно параллельно транзисторам T1, T3 и T5, эти дополнительные транзисторы включаются и выключаются в зависимости от необходимости обеспечения возможности перезарядки конденсаторной емкости 145 током от двигателя-генератора 144, не превышая значение номинального напряжения.
[00254] В конкретной реализации регулирование напряжения в режиме шунтирования может извлекать пользу из измерений, выданных датчиком 170 положения. В данной реализации датчик 170 положения обеспечивает БУД 164 возможность определения механического положения коленчатого вала 100. БУД 164 вычисляет эквивалентный электрический угол путем умножения механического положения коленчатого вала 100 на известное количество полюсных пар двигателя-генератора 144. Если выходное напряжение двигателя-генератора 144 выше заранее определенного значения, начиная от возрастания напряжения в любой одной из фаз A, B или C, все три (3) фазы последовательно отводятся синхронно с функционированием двигателя-генератора 144. Данная последовательность шунтирования может быть повторена, когда выходное напряжение двигателя-генератора 144 вновь возрастает выше заранее определенного значения.
[00255] Если напряжение конденсаторной емкости 145 равняется или ниже его номинального значения, БУД 164 управляет инвертором 146 для подачи доступного электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 без шунтирования любой из Фаз A, B или C. При этом условии, которое может, например, иметь место в случае краткой длительности после запуска ДВС 24, управление подачей электрического питания может рассматриваться в качестве нейтрального режима управления, отличающегося от первой и второй стратегий управления. В нейтральном режиме управления инвертор 146 действует в качестве трехфазного двухполупериодного выпрямителя диодного моста, не обеспечивающего какое-либо регулирование напряжения или тока.
[00256] Фигура 14 представляет собой блок-диаграмму электрической системы, в соответствии с реализацией настоящей технологии. Цепь 700 содержит варианты элементов, включенных в представленное выше описание различных чертежей, эти элементы сгруппированы в подсистемы. Двигатель-генератор 144 является одной такой подсистемой. Другая подсистема представлена в виде модуля 702 управления, который, в реализации, содержит один физический модуль, содержащий процессор 703, запрограммированный на выполнение функций БУД 164, инвертор 146, датчик 182 температуры БУД и дополнительно содержит преобразователь 704 постоянного тока. Как показано, БУД 164 содержит соединения для переключателя 168 электрического запуска, для измерений, выдаваемых различными датчиками 170, 172, 174, 176 и 182, и соединения с затворами G1-G6 инвертора 146. В изображенном примере датчик 167 напряжения реализован в виде датчика 167DC напряжения постоянного тока, который измеряет напряжение конденсаторной емкости 145, и в виде датчика 167AC напряжения переменного тока, который измеряет напряжение на одной фазе двигателя-генератора 144, эти два компонента датчика 167 напряжения интегрированы в БУД 164. Также предполагается использование внешних датчиков напряжения, функционально соединенных с БУД 164. Третья подсистема 706 содержит конденсаторную емкость 145, а также зарядную цепь 705 и разрядную цепь 707, которые используют драйвер 216 и транзистор Q1 по Фигуре 8 для управления зарядкой и разрядкой конденсаторной емкости 145.
[00257] Цепь 700 функционирует при номинальном напряжении системы, которое, как правило, представляет собой напряжение конденсаторной емкости 145 при полном заряде. Четвертая подсистема 708 содержит компоненты снегохода 10, которые функционируют при напряжении системы. Эти компоненты могут содержать топливные форсунки 132a, 132b, электрический масляный насос 710, катушки 712 зажигания для свечей 134a, 134b зажигания и топливный насос 714. Пятая подсистема 716 содержит вспомогательные приспособления снегохода 10, которые функционируют при вспомогательном напряжении. Эти вспомогательные приспособления могут содержать многопортовую топливную форсунку (МПТФ) 718, фару 720, приборную панель 722, содержащую дисплей 186, ручки 724 руля с подогревом, установленные на руле 36, и выпускной клапан 726. Преобразователь 704 постоянного тока преобразует напряжение системы во вспомогательное напряжение и, таким образом, выдает электрическое питание на вспомогательные приспособления.
[00258] В реализации цепь 700 обычно функционирует при напряжении системы, составляющем 55 вольт, а некоторые вспомогательные приспособления снегохода обычно функционируют при вспомогательном напряжении, составляющем 12 вольт. В данной реализации преобразователь 704 постоянного тока представляет собой преобразователь 55В-12В. Эти значения напряжения системы и вспомогательного напряжения являются номинальными для данной реализации и могут варьироваться в соответствии с текущими условиями работы снегохода 10.
[00259] Фигура 15 представляет собой временную диаграмму, показывающую пример последовательности для изменения стратегии управления для подачи электрического питания между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 вместе с соответствующими вариациями скорости вращения двигателя. График 410 показывает вариацию стратегий управления для подачи электрического питания, применяемых БУД 164, с зависимостью от времени в секундах. На данном графике 410 «Стратегия 1» указывает на применение первой стратегии управления, в частности, использующей векторное управление, «Стратегия 2» указывает на применение второй стратегии управления, которая использует шунтирование фаз двигателя-генератора 144 для управления напряжением, применяемым для зарядки конденсаторной емкости 145, а «Нейтральная» указывает на применение нейтрального режима управления. В нейтральном режиме управления напряжение, вырабатываемое двигателем-генератором 144, просто может преобразовано в постоянный ток и применено для зарядки конденсаторной емкости 145, при условии, что пиковое напряжение обратной электродвижущей силы двигателя-генератора 144 выше номинального напряжения цепи 200, это условие обычно соблюдается, когда ДВС 24 достигает достаточной скорости вращения. График 412 показывает соответствующую вариацию скорости вращения коленчатого вала 100 в одной и той же временной шкале. В первой половине секунды функционирования после команды пользователя для процедуры электрического запуска ДВС 24 подача электрического питания между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 не происходит. Этот период используется для уравновешивания напряжений конденсаторной емкости 145 и конденсатора C1. Фактическая длительность этого периода может значительным образом варьироваться в зависимости от значения конденсатора С1. Период в диапазоне от 0,5 до приблизительно 1,1 секунды приблизительно соответствует периоду между 0 и 0,4 секунды, охваченному на графиках 400 и 402. БУД 164 использует первую стратегию управления (Стратегия 1) для управления подачей электрического питания от конденсаторной емкости 145 на двигатель-генератор 144 до тех пор, пока ДВС 24 фактически не будет запущен. Затем, между 1,1 и 1,3 секунды по мере ускорения ДВС 24, электрическое питание подается от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145 в нейтральном режиме управления. Когда коленчатый вал 100 достигает достаточной скорости вращения, приблизительно на 1,3 секунды, двигатель-генератор 144 начинает вырабатывание энергии при напряжении, которое склонно превышать номинальное напряжение конденсаторной емкости 145. Это происходит, когда БУД 164 начинает использовать вторую стратегию управления (Стратегия 2) для управления подачей электрического питания от двигателя-генератора 144 на конденсаторную емкость 145. Также предполагается вариант, в котором нейтральный режим управления не реализован, при котором БУД 164 начинает использовать вторую стратегию управления сразу после того, как ДВС 24 был успешно запущен.
[00260] Фигура 16 представляет собой другую временную диаграмму, показывающую пример влияния стратегий управления на обмен током между конденсаторной емкостью и ЭПУ и на напряжение системы. График 420 показывает напряжение одной из Фаз A, B или C двигателя-генератора 144 с зависимостью от времени в секундах и с зависимостью от стратегий управления. В первой стратегии управления БУД 164 управляет применением управляющих импульсов к двигателю-генератору 144 в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с очень быстрой частотой, которая, как правило, выражается в килогерцах. После этого, по мере начала запуска ДВС 24 в нейтральном режиме управления, двигатель-генератор 144 самостоятельно начинает вырабатывать напряжение, которое увеличивается до тех пор, пока режим не будет изменен на вторую стратегию управления, цикличность напряжения происходит с частотой, которая следует за вращением коленчатого вала 100. Можно наблюдать, что ввиду конфигурации инвертора 146, напряжение на каждой фазе двигателя-генератора меняется между нулем (0) вольт и номинальным напряжением системы без цикличности через отрицательные значения. График 422 показывает вариацию тока, протекающего между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144 по мере изменения БУД 164 первой стратегии управления на нейтральный режим управления и на вторую стратегию управления. Изначально в первой стратегии управления трехфазный ток протекает от конденсаторной емкости 145 к двигателю-генератору 144 через инвертор 146. Для большей части нейтральной стратегии управления все транзисторы T1-T6 инвертора являются незамкнутыми и ток протекает между конденсаторной емкостью 145 и двигателем-генератором 144. После запуска ДВС 24 каждой фазой двигателя-генератора 144 вырабатывается существенный ток. БУД 164 применяет шунтирование фаз двигателя-генератора 144 для предотвращения превышения напряжения на его выходе, как изображено сильными вариациями тока в правой части графика 422. График 424 показывает текущее напряжение, измеренное на конденсаторной емкости 145 по мере изменения БУД 164 первой стратегии управления на нейтральный режим управления и на вторую стратегию управления. Напряжение конденсаторной емкости 145 изначально уменьшается при подаче электрического питания на двигатель-генератор 144. После запуска ДВС 24 БУД 164 переводит систему в нейтральный режим управления. Разрядка диодов D1-D6 обратной цепи вызывает малое увеличение напряжения конденсаторной емкости 145. Размыкание транзистора Q1 в начале функционирования во второй стратегии управления временно изолирует конденсаторную емкость 145 от двигателя-генератора, так что электрическое питание, выработанное двигателем-генератором, в целом доступно для других нужд системы, таких как впрыскивание, воспламенение, управление и тому подобное. Повторное замыкание транзистора Q1 обеспечивает возможность зарядки конденсаторной емкости 145 при напряжении, которое колеблется вблизи номинального напряжения системы в соответствии с шунтирования двигателя-генератора 144.
[00261] Значения времени, значения скорости вращения и значения крутящего момента, изображенные на различных графиках 400, 402, 410, 412, 420, 422 и 424, представлены в целях иллюстрации и не ограничивают настоящее раскрытие. Фактические значения могут в большой степени зависеть от конструкции ДВС 24, двигателя-генератора 144, конденсаторной емкости 145 и от стратегии функционирования БУД 164.
Специалисту в данной области техники могут быть понятны модификации и изменения вышеописанных реализаций настоящей технологии. Например, предполагается, что ДВС 24 может быть снабжен системой декомпрессии. Система декомпрессии может сбрасывать давление в камерах 120A, 120B сгорания, тем самым уменьшая усилия сжатия, которые должны быть преодолены двигателем-генератором 144 на операциях 326 и 626, описанных выше. Таким образом, предполагается, что за счет снабжения системы декомпрессии двигатель-генератор 144 может быть даже меньше и легче, уменьшая размер и вес конденсаторной емкости 145 соответствующим образом. Приведенное выше описание предназначено для примера, а не в качестве ограничения. Таким образом, объем настоящей технологии не должен ограничиваться строго объемом прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал, включающий:
вращение коленчатого вала с помощью стартера обратного хода для запуска двигателя ДВС;
подачу электрического питания от электрического поворотного устройства (ЭПУ), коаксиально установленного на коленчатом валу, для зарядки источника питания, при работе двигателя ДВС;
остановку двигателя ДВС;
получение, при остановленном двигателе, выданного датчиком значения, соответствующего по меньшей мере заранее определенному пороговому значению,
и инициирование подачи электрического питания от источника питания на устройство ЭВУ для вращения коленчатого вала для перезапуска двигателя ДВС, в ответ на получение указанного значения, выданного датчиком.
2. Способ по п. 1, в котором подачу электрического питания от источника питания на ЭПУ осуществляют в ответ на обнаружение команды на запуск ДВС.
3. Способ по п. 1, в котором:
датчик представляет собой датчик напряжения;
значение, выданное датчиком, представляет собой напряжение источника питания; и
подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между напряжением источника питания и пороговым значением напряжения электрического запуска.
4. Способ по п. 3, дополнительно включающий выдачу ручного запуска, если напряжение источника питания ниже порогового значения напряжения электрического запуска.
5. Способ по п. 1, в котором:
датчик представляет собой датчик температуры воздуха;
значение, выданное датчиком, представляет собой температуру воздуха; и
подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой воздуха и минимальной температурой воздуха.
6. Способ по п. 5, дополнительно включающий выдачу ручного запуска, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
7. Способ по п. 1, в котором:
датчик представляет собой датчик температуры контроллера;
значение, выданное датчиком, представляет собой температуру контроллера для ДВС; и
подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между температурой контроллера для ДВС и минимальной температурой для контроллера.
8. Способ по п. 7, дополнительно включающий выдачу ручного запуска, если температура контроллера ниже минимальной температуры для контроллера.
9. Способ по п. 1, в котором:
датчик представляет собой таймер;
значение, выданное датчиком, представляет собой временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ; и
подача электрического питания от источника питания на ЭПУ зависит от сравнения между временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ и максимальным временным интервалом для подачи электрического питания на ЭПУ.
10. Способ по п. 9, дополнительно включающий запрос ручного запуска, если временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ превышает максимальный временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий прекращение подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение источника питания падает ниже порогового значения остаточного напряжения запуска.
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий обнаружение скорости вращения коленчатого вала, причем подача электрического питания от ЭПУ на источник питания происходит, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
13. Способ по п. 1, в котором источник питания представляет собой конденсаторную емкость.
14. Способ по любому из пп. 1-13, дополнительно включающий функционирование ЭПУ в качестве стартера и в качестве генератора.
15. Способ по п. 14, дополнительно включающий подачу электрического питания от генератора на вспомогательное приспособление.
16. Способ по п. 14, в котором ЭПУ переключают с функционирования в качестве двигателя на функционирование в качестве генератора, когда выработанное напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий:
преобразование электрического питания, выработанного ЭПУ, из выработанного напряжения во вспомогательное напряжение; и
подачу электрического питания при вспомогательном напряжении на вспомогательное приспособление.
18. Способ по п. 17, в котором выработанное напряжение больше, чем вспомогательное напряжение.
19. Способ по п. 1, дополнительно включающий впрыскивание топлива непосредственно в камеру сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС из положения остановки в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и воспламенение топлива в камере сгорания ДВС по мере передвижения поршня ДВС из его положения ВМТ.
20. Система для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего коленчатый вал, содержащая:
электрическое поворотное устройство (ЭПУ), выполненное с возможностью коаксиальной установки на коленчатом валу;
стартер обратного хода, выполненный с возможностью приведения коленчатого вала во вращение для запуска двигателя ДВС;
источник питания, электрически соединенный с устройством ЭПУ;
датчик, выполненный с возможностью выдачи результата измерения;
и блок управления двигателем (БУД), функционально соединенный с датчиком и выполненный с возможностью:
управления подачей электрического питания от устройства ЭПУ к источнику питания при работе двигателя ДВС;
остановки двигателя ДВС;
получения, при остановленном двигателе ДВС, выданного датчиком значения, соответствующего по меньшей мере заранее определенному пороговому значению,
и управления начальной подачей электрического питания от источника питания на устройство ЭПУ для вращения коленчатого вала для перезапуска двигателя ДВС, в ответ на получение указанного значения, выданного датчиком.
21. Система по п. 20, дополнительно содержащая активируемый пользователем переключатель, функционально соединенный с БУД и выполненный с возможностью приема команд на остановку и на перезапуск ДВС.
22. Система по п. 20, в которой:
датчик представляет собой первый датчик напряжения;
значение, выданное датчиком, представляет собой напряжение источника питания; и
БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение ниже порогового значения напряжения электрического запуска.
23. Система по п. 22, в которой БУД выполнен с возможностью прекращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если напряжение источника питания падает ниже порогового значения остаточного напряжения запуска.
24. Система по п. 20, в которой:
датчик представляет собой датчик температуры;
значение, выданное датчиком, представляет собой температуру воздуха; и
БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура воздуха ниже минимальной температуры воздуха.
25. Система по п. 20, в которой:
датчик представляет собой датчик температуры контроллера;
значение, выданное датчиком, представляет собой температуру БУД; и
БУД выполнен с возможностью предотвращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ, если температура БУД ниже минимальной температуры БУД.
26. Система по п. 20, в которой:
датчик представляет собой таймер;
значение, выданное датчиком, представляет собой временной интервал для подачи электрического питания на ЭПУ; и
БУД выполнен с возможностью прекращения подачи электрического питания от источника питания на ЭПУ после максимального временного интервала для подачи электрического питания на ЭПУ.
27. Система по п. 20, в которой:
датчик представляет собой датчик положения;
значение, выданное датчиком, представляет собой скорость вращения коленчатого вала; и
БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда скорость вращения коленчатого вала соответствует или превышает минимальное пороговое значение вращения.
28. Система по любому из пп. 20-27, дополнительно содержащая второй датчик напряжения, выполненный с возможностью измерения напряжения ЭПУ, причем БУД выполнен с возможностью инициирования подачи электрического питания от ЭПУ на источник питания, когда напряжение ЭПУ соответствует или превышает пороговое значение вырабатываемого напряжения.
29. Система по п. 20, в которой источник питания представляет собой конденсаторную емкость.
30. Система по п. 20, в которой ЭПУ выполнено с возможностью функционирования в качестве стартера и в качестве генератора.
31. Система по п. 30, в которой ЭПУ выполнено с возможностью подачи электрического питания на вспомогательное приспособление.
32. Система по п. 31, дополнительно содержащая преобразователь напряжения, выполненный с возможностью преобразования напряжения, выработанного генератором, во вспомогательное напряжение.
33. Система по п. 20, в которой БУД реализован на одном процессоре.
34. Система по п. 20, в которой БУД реализован на одном модуле, содержащем:
первый процессор, выполненный с возможностью управления подачей электрического питания от ЭПУ на источник питания и для управления подачей электрического питания от источника питания на ЭПУ; и
второй процессор, выполненный с возможностью управления функцией впрыскивания топлива и функцией воспламенения ДВС.
35. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий:
коленчатый вал;
систему по п. 20;
цилиндр;
головку цилиндра, соединенную с цилиндром; и
поршень, функционально соединенный с коленчатым валом и размещенный в цилиндре, причем цилиндр, головка цилиндра и поршень определяют камеру сгорания с переменным объемом между ними.
36. ДВС по п. 35, дополнительно содержащий:
топливную форсунку, функционально соединенную с БУД; и
систему зажигания, функционально соединенную с БУД;
причем БУД выполнен с возможностью приведения топливной форсунки в действие для впрыскивания топлива в камеру сгорания по мере передвижения поршня в направлении его положения верхней мертвой точки (ВМТ) и для приведения системы зажигания в действие для воспламенения топлива в камере сгорания по мере передвижения поршня из его положения ВМТ.
