Способ определения фазы двигателя без датчика кулачка (варианты) и блок контроллера двигателя

Способ определения фазы двигателя без датчика кулачка (варианты) и блок контроллера двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

В обычных системах двигателей с впрыском топлива необходимо знать положение каждого цилиндра, чтобы осуществить впрыск топлива в надлежащий момент времени. В обычных локомотивных дизельных двигателях каждый цилиндр осуществляет рабочий такт и такт выпуска. Маховик коленчатого вала, который введен в контакт с коленчатым валом и чувствителен к его движению, совершает два оборота при завершении рабочего такта и такта выпуска заданного цилиндра. Процесс управления двигателем, который управляет впрыском топлива в цилиндр во время рабочего хода, должен получать информацию от распределительного вала (который совершает один оборот на каждые два оборота коленчатого вала), чтобы можно было надлежащим образом определить, когда заданный цилиндр находится на своем рабочем такте или такте выпуска, т.е. на первом или втором обороте коленчатого вала. Этот тип эксплуатации обычно называют четырехтактным режимом.

Для некоторых двигателей установка датчика кулачка затруднительна и создает проблемы управления качеством во время сборки. Рабочая характеристика датчика кулачка связана с его установкой в двигателе. На расположение датчика кулачка влияют пространственные ограничения, которые приводят к размещению датчиков кулачков в областях избыточного ускорения. В области производства и сборки двигателей обычно считают, что возможность использования наименьшего количества деталей для достижения выполнения желательной функции увеличивает надежность и уменьшает затраты. Если бы можно было исключить датчик кулачка, то можно было бы исключить также механическую обработку, проводимую на крышке датчика кулачка и тактирование маховика. Желателен двигатель с впрыском топлива, выполненный с возможностью запуска и работы без потребности в сигнале кулачка.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является система согласно патенту США №6571776. Раскрытая в патенте США №6571776 система похожа на систему согласно настоящему изобретению тем, что осуществляется контроль за выдачей сигнала команды (сигнала на воспламенение) относительно окна впрыска. Однако вместо выдачи командных сигналов "не в фазе" согласно патенту США №6571776 осуществляют в данной рабочей фазе выдачу контрольных сигналов относительно предполагаемого положения кулачка для различных групп цилиндров. В частности, как показано, например, на Фиг.3, двигателем управляют 1) для обеспечения сигнала воспламенения при каждом обороте коленчатого вала (этап 106), пока не будет достигнуто заданное количество оборотов в минуту (этап 112); 2) для последующего обеспечения сигнала воспламенения для каждого последующего оборота относительно предполагаемого положения кулачка (этап 114); 3) для осуществления оперативного контроля за показателем рабочей характеристики двигателя (этап 116) и для изменения предполагаемого положения кулачка, если не увеличивается уровень рабочей характеристики двигателя.

Таким образом, сигналы на воспламенение сначала генерируются для каждого оборота, а затем - поочередно, и только затем осуществляется контроль за происходящим в двигателе. Согласно настоящему изобретению, с другой стороны, осуществляют оперативный контроль показателя рабочей характеристики двигателя, основываясь на командных сигналах, направленных к первой группе цилиндров, как на протяжении окна впрыска, так и в момент не в фазе с окном впрыска, например, во время множества следующих друг за другом оборотов. Другими словами, согласно патенту США №6571776 характеристика двигателя оценивается на основе фазовых сигналов на воспламенение, генерируемых при чередующихся вращениях, в то время как рабочая характеристика двигателя согласно настоящему изобретению оценивается на основе сигналов команды как на протяжении окна впрыска, так и в момент не в фазе с окном впрыска, при следующих друг за другом оборотах.

Согласно первому объекту настоящего изобретения создан способ определения фазы коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, содержащего множество цилиндров, последовательность воспламенения в которых реализуется за два оборота коленчатого вала, при этом в первой группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время одного оборота коленчатого вала, а во второй группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время другого оборота коленчатого вала, причем каждый цилиндр имеет конфигурацию, предусматривающую наличие окна впрыска, в котором обеспечивается впрыск топлива, причем согласно способу генерируют сигнал команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр из первой группы цилиндров на протяжении окна впрыска, генерируют сигнал команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр из первой группы цилиндров в момент не в фазе с окном впрыска, осуществляют оперативный контроль показателя рабочей характеристики двигателя, который чувствителен к воспламенению и отсутствию воспламенения в цилиндрах, и делают вывод о том, что фаза двигателя является правильной, на основании флуктуации в показателе двигателя в соответствии с генерированием сигналов команд впрыска на протяжении окна впрыска топлива и генерированием сигналов команд впрыска не в фазе с окном впрыска.

Предпочтительно показатель двигателя выбирают из группы, состоящей из скорости двигателя, ускорения коленчатого вала, температуры выхлопа и средней теплотворной способности топлива.

Предпочтительно двигатель является двигателем с V-образным расположением цилиндров, содержащим левый блок цилиндров, половина которых принадлежит первой группе и половина принадлежит второй группе, и правый блок цилиндров, половина которых принадлежит первой группе и половина принадлежит второй группе, при этом последовательностью воспламенения управляет первый блок контроллера двигателя, содержащий первый обрабатывающий модуль, обеспечивающий направление сигналов команд впрыска топлива для левого блока цилиндров, и второй обрабатывающий модуль, обеспечивающий направление сигналов команд впрыска топлива для правого блока цилиндров, при этом, по меньшей мере, один из первого и второго обрабатывающих модулей установлен в полудвухтактный режим.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ оценки рабочей характеристики отдельного цилиндра в двигателе внутреннего сгорания, содержащем коленчатый вал, функционально связанный с множеством поршней, расположенных во множестве цилиндров, причем согласно способу измеряют период времени первого интервала вращения коленчатого вала, соответствующий ожидаемому воспламенению в первом цилиндре, для получения первого измерения ускорения измеряют период времени второго интервала вращения коленчатого вала, соответствующий ожидаемому воспламенению для, по меньшей мере, трех цилиндров для получения второго измерения ускорения, уравнивают второе измерение ускорения в соответствии со значением, отображающим интервал вращения, по протяженности аналогичный первому интервалу вращения, для получения уравненного значения, и сравнивают первое измерение ускорения с уравненным значением, при этом разность между первым измерением ускорения с уравненным значением указывает различие в рабочей характеристике первого цилиндра по сравнению с другими цилиндрами двигателя.

Предпочтительно коленчатый вал содержит прикрепленный к нему вращающийся элемент, содержащий множество равноотстоящих друг от друга вокруг вращающегося элемента элементов, при этом первый интервал вращения выражен в градусах вращения, соответствующих расстоянию между двумя из упомянутых элементов, проходящими некоторую точку.

Предпочтительно второй интервал вращения представляет собой полный оборот вращающегося элемента.

Предпочтительно уравнивание предусматривает получение среднего значения ускорения для интервалов вращения, выраженных в градусах вращения, соответствующих расстоянию между двумя из упомянутых элементов.

Предпочтительно первое измерение и второе измерение получают при соблюдении условия работы двигателя, выбранного из группы, состоящей из таких условий, как: а) температура воды в двигателе стабильна в течение 120-180 секунд и превышает 100°F; б) скорость двигателя стабильна в течение 120-180 секунд и превышает 440 об/мин; в) количество топлива в двигателе стабильно в течение 120-180 секунд и превышает 1 мм³/такт; г) температура масла в двигателе стабильна в течение 120-180 секунд и превышает 100°F и д) комбинации указанных условий.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан компьютерный программный продукт для использования в локомотивных двигателях, содержащий используемый компьютером носитель информации, содержащий считываемые компьютером модули кода программы, воплощенные в используемом компьютером носителе информации, для направления сигналов команд топлива в левый блок цилиндров двигателя и правый блок цилиндров двигателя, считываемый компьютером первый модуль кода программы, предписывающий компьютеру вращать двигатель в режиме, выбранном из группы, состоящей из четырехтактного режима со сдвигом фаз, полного полудвухтактного режима, частичного полудвухтактного режима и полного двухтактного режима, считываемый компьютером второй модуль кода программы, предписывающий компьютеру переключать режим двигателя в режим, выбранный из группы, состоящей из четырехтактного режима в той же фазе, частичного полудвухтактного режима и полного полудвухтактного режима, считываемый компьютером третий модуль кода программы, предписывающий компьютеру наблюдение за изменениями в показателе двигателя, чувствительном к воспламенению в цилиндрах, и считываемый компьютером четвертый модуль кода программы, предписывающий компьютеру регулировать двигатель для достижения надлежащей фазы двигателя.

Согласно четвертому объекту настоящего изобретения создан компьютерный программный продукт для использования в локомотивном двигателе, содержащий используемый компьютером носитель информации, содержащий считываемые компьютером модули кода программы, воплощенные в используемом компьютером носителе информации, для определения фазы коленчатого вала двигателя, причем двигатель содержит множество цилиндров, последовательность воспламенения в которых реализуется за два оборота коленчатого вала, причем в первой группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время одного оборота коленчатого вала, а во второй группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время другого оборота коленчатого вала, при этом каждый цилиндр имеет конфигурацию, предусматривающую наличие окна впрыска, в котором обеспечивается впрыск топлива, считываемый компьютером первый модуль кода программы, предписывающий компьютеру генерировать сигнал команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр либо из первой группы, либо из второй группы цилиндров, на протяжении окна впрыска, считываемый компьютером второй модуль кода программы, предписывающий компьютеру генерировать сигнал команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр либо из первой группы, либо из второй группы цилиндров, в некоторый момент времени не в фазе с окном впрыска, и считываемый компьютером второй модуль кода программы, предписывающий компьютеру определить, какой оборот соответствует воспламенению в цилиндрах из первой группы цилиндров, на основании показателя двигателя, который чувствителен к воспламенению и отсутствию воспламенения в цилиндрах.

Согласно пятому объекту настоящего изобретения создан способ определения правильной фазы двигателя внутреннего сгорания без датчика кулачка, причем двигатель внутреннего сгорания содержит первую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время первого оборота коленчатого вала, и вторую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время второго оборота коленчатого вала, и блок контроллера двигателя, который принимает поток сигналов, чувствительный к вращению коленчатого вала, при этом согласно способу запускают двигатель в режиме, выбранном из группы, состоящей из четырехтактного режима со сдвигом фаз, истинного полудвухтактного режима и частичного полудвухтактного режима, устанавливают режим двигателя в режим, выбранный из группы, состоящей из четырехтактного режима в той же фазе и полного полудвухтактного режима, и наблюдают изменения в показателе двигателя, чувствительном к воспламенению в цилиндрах, при этом на основании изменений определяют правильную фазу двигателя.

Предпочтительно показателем двигателя является, по меньшей мере, один показатель, выбранный из группы, состоящей из скорости двигателя, ускорения коленчатого вала, температуры выхлопа и средней теплотворной способности топлива, при этом дополнительно управляют двигателем для достижения регулируемой скорости.

Предпочтительно при установке режима двигателя в четырехтактный режим с одинаковыми фазами сдвигают фазу двигателя на 360°.

Предпочтительно показателем двигателя является ускорение, а наблюдение осуществляют, когда двигатель находится в переходном состоянии.

Предпочтительно установка включает в себя установку двигателя в полный полудвухтактный режим, причем при определении фазы двигателя дополнительно предусматривает переключение двигателя в четырехтактный режим с одинаковыми фазами и регулирование двигателя до достижения определенной фазы двигателя.

Предпочтительно дополнительно наблюдают за показателем двигателя после изменения фазы двигателя и сдвигают фазу двигателя на 360°, если показатель двигателя свидетельствует, что определенная фаза двигателя является неправильной, на том основании, что в двигателе не происходит воспламенение.

Предпочтительно в случае прерывания потока сигналов дополнительно устанавливают двигатель в режим, выбранный из группы, состоящий из четырехтактного режима с одинаковыми фазами и полного полудвухтактного режима.

Согласно шестому объекту настоящего изобретения создан способ определения правильной фазы двигателя внутреннего сгорания без датчика кулачка, причем двигатель внутреннего сгорания содержит первую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время первого оборота коленчатого вала, и вторую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время второго оборота коленчатого вала, и блок контроллера двигателя, который принимает поток сигналов, чувствительный к вращению коленчатого вала, причем согласно способу запускают двигатель в режиме запуска, выбранном из группы, состоящей из четырехтактного режима со сдвигом фаз, истинного двухтактного режима, частичного полудвухтактного режима и полного полудвухтактного режима, и наблюдают изменения в ускорении двигателя в результате воспламенения или отсутствия воспламенения, либо в обоих этих случаях, при этом на основании изменений определяют правильную фазу двигателя.

Предпочтительно дополнительно устанавливают двигатель в режим, отличающийся от режима запуска, перед определением фазы двигателя.

Предпочтительно дополнительно устанавливают двигатель в четырехтактный режим с одинаковыми фазами и регулируют двигатель до достижения определенной фазы двигателя.

Предпочтительно дополнительно наблюдают за показателем двигателя после регулирования фазы двигателя и сдвигают фазу двигателя на 360°, если показатель двигателя свидетельствует, что определенная фаза двигателя является неправильной, на том основании, что в двигателе не происходит воспламенение.

Предпочтительно в случае прерывания потока сигналов дополнительно устанавливают двигатель в режим, выбранный из группы, состоящий из четырехтактного режима с одинаковыми фазами и полного полудвухтактного режима.

Предпочтительно наблюдение проводят во время переходного состояния двигателя.

Предпочтительно дополнительно управляют двигателем для достижения регулируемой скорости.

Согласно седьмому объекту настоящего изобретения создан способ определения правильной фазы двигателя внутреннего сгорания без датчика кулачка, причем двигатель внутреннего сгорания содержит первую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время первого оборота коленчатого вала, и вторую группу цилиндров, рабочий такт в которых осуществляется во время второго оборота коленчатого вала, и блок контроллера двигателя, который принимает поток сигналов, чувствительный к вращению коленчатого вала, причем согласно способу запускают двигатель в режиме запуска, выбранном из группы, состоящей из четырехтактного режима со сдвигом фаз, истинного двухтактного режима, частичного полудвухтактного режима и полного полудвухтактного режима, и наблюдают изменения в показателе двигателя, чувствительном к воспламенению в цилиндрах, при этом на основании изменений определяют правильную фазу двигателя.

Предпочтительно показателем двигателя является, по меньшей мере, один показатель, выбранный из группы, состоящей из скорости двигателя, ускорения коленчатого вала, температуры выхлопа и средней теплотворной способности топлива.

Предпочтительно дополнительно управляют двигателем для достижения регулируемой скорости.

Предпочтительно режимом запуска является полный полудвухтактный режим, показателем двигателя является скорость двигателя, а наблюдение изменений проводят во время переходного состояния двигателя.

Предпочтительно дополнительно устанавливают двигатель в режим, отличающийся от режима запуска, перед определением фазы двигателя.

Предпочтительно дополнительно переключают двигатель в четырехтактный режим с одинаковыми фазами и регулируют двигатель до достижения определенной фазы двигателя.

Предпочтительно дополнительно наблюдают за показателем двигателя после регулирования фазы двигателя и сдвигают фазу двигателя на 360°, если показатель двигателя свидетельствует, что определенная фаза двигателя является неправильной, на том основании, что в двигателе не происходит воспламенение.

Предпочтительно в случае прерывания потока сигналов дополнительно устанавливают двигатель в режим, выбранный из группы, состоящий из четырехтактного режима с одинаковыми фазами и полного полудвухтактного режима.

Согласно восьмому объекту настоящего изобретения создан блок контроллера двигателя, имеющий конфигурацию, обеспечивающую управление последовательностью воспламенения в двигателе внутреннего сгорания, содержащего множество цилиндров, последовательность воспламенения в которых осуществляется за два оборота коленчатого вала, причем в первой группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время одного оборота коленчатого вала, а во второй группе цилиндров рабочий такт предусматривается во время другого оборота коленчатого вала, при этом каждый цилиндр имеет конфигурацию, предусматривающую наличие окна впрыска, в котором обеспечивается впрыск топлива, а блок контроллера двигателя содержит первый обрабатывающий модуль, конфигурация которого обеспечивает генерирование сигнала команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр либо из первой группы, либо из второй группы цилиндров, на протяжении окна впрыска, второй обрабатывающий модуль, конфигурация которого обеспечивает генерирование сигнала команды впрыска топлива в, по меньшей мере, один цилиндр либо из первой группы, либо из второй группы цилиндров, в некоторый момент времени не в фазе с окном впрыска, и третий обрабатывающий модуль, конфигурация которого обеспечивает определение того, какой оборот соответствует воспламенению в цилиндрах из первой группы цилиндров, на основании показателя двигателя, который чувствителен к воспламенению и отсутствию воспламенения в цилиндрах.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе 12-цилиндрового двигателя с V-образным расположением цилиндров, которым можно управлять в соответствии с принципами данного изобретения;

Фиг.2 - вид в перспективе обычной системы впрыска топлива, которую можно использовать с вариантами осуществления данного изобретения;

Фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая последовательность воспламенения в типичном 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров;

Фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая проблему определения фазы двигателя без сигнала датчика кулачка;

Фиг.5 - схема, иллюстрирующая блок контролера двигателя, содержащий несколько разных процессоров, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.6 - диаграмма, иллюстрирующая манипулирование последовательностью воспламенения в 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров, которую можно воплотить для определения фазы двигателя, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.7 - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя, в соответствии с вариантом осуществления манипулирования, показанным на фиг.6, и оперативный контроль скорости двигателя;

Фиг.8 - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя, в соответствии с вариантом осуществления манипулирования, показанным на фиг.6, и оперативный контроль скорости двигателя;

Фиг.9 - диаграмма, иллюстрирующая манипулирование последовательностью воспламенения в 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров, которую можно воплотить для определения фазы двигателя, в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг.10а-b - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя в соответствии с вариантом осуществления манипулирования, проиллюстрированным на фиг.9, и оперативный контроль скорости двигателя; при этом на фиг.10а представлен сценарий, когда правый процессор находится в фазе, а на фиг.10b представлен сценарий, когда левый процессор находится в фазе;

Фиг.11а-b - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя, которую можно воплотить для определения фазы двигателя в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения; при этом на фиг.11а представлен сценарий, когда левый процессор находится в фазе, а на фиг.11b представлен сценарий, когда левый процессор находится не в фазе;

Фиг.12а-b - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя в соответствии с вариантом осуществления манипулирования, проиллюстрированным на фиг.11, и оперативный контроль скорости двигателя; при этом на фиг.12а представлен сценарий, когда левый процессор находится в фазе, а на фиг.12b представлен сценарий, когда правый процессор находится в фазе;

Фиг.13 - диаграмма, иллюстрирующая манипулирование последовательностью воспламенения в 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров, которую можно воплотить для определения фазы двигателя, в соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.14 - диаграмма, демонстрирующая определение фазы двигателя в соответствии с вариантом осуществления манипулирования, проиллюстрированным на фиг.13, и оперативный контроль скорости двигателя;

Фиг.15 - таблица команд, которую можно воплотить для передачи сообщений из главного процессора в левый и правый процессоры, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.16 - таблица команд, которую можно воплотить для передачи сообщений из левого и правого процессоров в главный процессор, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.17 - таблица функций, при выполнении которых используются команды, показанные на фиг.15 и 16;

Фиг.18 - таблица, отображающая файлы и функцию в главном процессоре, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.19 - таблица, отображающая файлы и функции в левом и правом процессорах, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

Фиг.20 - схема последовательности операций, иллюстрирующая один вариант осуществления данного изобретения, для оптимизации подачи топлива в отдельные цилиндры;

Фиг.21 - схема последовательности операций, отображающая один вариант осуществления данного изобретения, для идентификации неправильного воспламенения в цилиндрах;

Фиг.22а-b - графики согласно вариантам осуществления расчета скорости двигателя при работе в исследуемом варианте осуществления модальности и во время переходного процесса в двигателе; при этом на фиг.22а показан график согласно варианту осуществления, который предусматривает использование среднего значения скорости двигателя в начале и в конце оборота, а на фиг.22b показан график согласно варианту осуществления, который предусматривает использование скорости двигателя в одной точке в конце каждого оборота;

Фиг.23 - вариант осуществления, предусматривающий использование скользящих средних значений скорости двигателя для определения фазы двигателя; и

Фиг.24 - вариант осуществления, предусматривающий использование ускорение двигателя для определения фазы двигателя.

В случае двигателей, которые работают за счет впрыска топлива, наиболее типичная конфигурация включает в себя процессор, который управляет впрыском топлива блока цилиндров. Например, в 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров, как правило, один процессор будет управлять впрыском топлива блока шести цилиндров, а другой процессор будет управлять впрыском топлива другого блока шести цилиндров. Надлежащее тактирование впрыска для каждого цилиндра основано на положении коленчатого вала, с которым функционально сочленены цилиндры. Постоянный оперативный контроль положения коленчатого вала осуществляется, по меньшей мере, одним датчиком положения коленчатого вала, а информация в виде сигналов, формируемая датчиком положения коленчатого вала, используется для определения, где во время оборота на 360° находится коленчатый вал. В примере 12-цилиндрового двигателя с V-образным расположением цилиндров в течение двух оборотов коленчатого вала происходит воспламенение во всех двенадцати цилиндрах. Так, например, один цилиндр осуществляет рабочий такт во время первого оборота коленчатого вала и такт выпуска во время второго оборота коленчатого вала. Вместе с тем, не получая сигнал датчика кулачка, предназначенный для того, чтобы определить, на каком - первом или втором - положении находится коленчатый вал, приходится воплощать другой механизм определения поворота коленчатого вала.

Согласно одному аспекту данного изобретения создан способ определения фазы двигателя при запуске, не требующий использования сигнала датчика кулачка. Этот способ предусматривает изменение базовой последовательности команд, управляемой процессором, и оперативный контроль показателей двигателей в течение заданного периода времени. Как правило, показателем двигателя является скорость двигателя, но это может быть и ускорение двигателя, температура выхлопа, средняя теплотворная способность топлива или любая другая переменная, которая может быть чувствительной к воспламенению или отсутствию воспламенения в цилиндрах за некоторый период времени.

Фиг.1 иллюстрирует в целом возможный дизельный двигатель 10 с воспламенением от сжатия, в котором применяется электронная система управления топливом для использования в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Двигатель 10 может быть относительно большим дизельным двигателем, таким, как дизельные двигатели моделей FDL-12, FDL-16 или HDL, изготавливаемые General Motors Company в Гроув-Сити, штат Пенсильвания, США. Такой двигатель может включать в себя турбонагнетатель 12 и ряд инициализируемых силовых узлов или узлов впрыска топлива, обозначенных ссылочной позицией 14. Например, 12-цилиндровый двигатель имеет 12 таких силовых узлов, а 16-цилиндровый двигатель имеет 16 таких силовых узлов. Двигатель 10 дополнительно включает в себя воздуховпускной трубопровод 16, топливоподающую магистраль 18, предназначенную для подачи топлива в каждый из силовых узлов 14, водоподводящий трубопровод 20, используемый при охлаждении двигателя, смазочный насос 22 и водяной насос 24, причем все это известно в данной области техники. Промежуточный охладитель 26, соединенный с турбонагнетателем 12, облегчает охлаждение турбонагнетаемого воздуха перед тем, как он попадает в соответствующую камеру сгорания внутри одного из силовых узлов 14. Двигатель может быть двигателем с V-образным или прямолинейным расположением цилиндров, что тоже известно в данной области техники.

На фиг.2 показан один из множества силовых узлов 14, который включает в себя цилиндр 28 и соответствующий топливоподающий узел, обозначенный целиком ссылочной позицией 30 и предназначенный для подачи топлива в камеру сгорания внутри цилиндра 28. Каждый инициализируемый силовой узел может дополнительно включать в себя ось 32 коромысла воздушных клапанов для сообщения движения множеству пружинных воздушных клапанов, совместно обозначенных ссылочной позицией 34. Ось 32 коромысла воздушных клапанов соединена с толкателем 36 клапанов через коромысла 38 клапанов и приводится в действие тем способом, который известен в данной области техники.

Каждый инициализируемый силовой узел 14 дополнительно включает в себя гильзу 40 цилиндра, которая вставляется в расточенное отверстие (не показана) в блоке цилиндров двигателя 10. Инициализируемый силовой узел 14 включает в себя рубашку или литой кожух цилиндра для заключения в ней или в нем цилиндра 28 и связанных с ним компонентов. Для типичного двигателя 10, такого как используемый в локомотивах, возможный диапазон давления впрыска находится приблизительно между 5 килофунтов-сил на квадратный дюйм (кфн-с/кв.д) и 30 кфн-с/кв.д, но может быть и более широким диапазоном - в зависимости от двигателя. Возможный диапазон объемного расхода при подаче топлива находится между 50 мм³/такт и 2600 мм³/такт. Возможный диапазон рабочего объема цилиндра может составлять от примерно 1 литра до примерно 15 литров или более, в зависимости от двигателя. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными возможными диапазонами.

Топливоподающий узел 30 включает в себя механизм 42 впрыска топлива, соединенный с магистралью 44 впрыска под высоким давлением, которая по текучей среде сообщается с блоком 46 генерирования давления топлива, таким, как топливный насос. Эта конфигурация известна как конфигурация «насос-магистраль-форсунка». Блок 46 генерирования давления топлива нагнетает давление за счет срабатывания толкателя 48, который приводится в действие контуром кулачка на распределительном валу двигателя, предназначенным для включения подачи топлива. Топливоподающий узел 30 включает в себя шину 50 электронных сигналов, предназначенную для приема электронных сигналов из электронного контроллера, что будет описано ниже. Шина 50 электронных сигналов выдает управляющий сигнал на клапан 52 с электронным управлением, такой, как электромагнитный клапан, который образует часть топливоподающего узла 30.

Обращаясь к фиг.3, отмечаем, что здесь показана диаграмма, иллюстрирующая последовательность воспламенения в 12-цилиндровом двигателе с V-образным расположением цилиндров. Во время первого оборота 110 коленчатого вала воспламенение во всех цилиндрах 6Л 114, 2П 115, 2Л 116, 4П 117, 4Л 118 и 1П 119 происходит в этой последовательности. Во время второго оборота 112 коленчатого вала воспламенение в цилиндрах 1Л 120, 5П 121, 5Л 122, 3П 124, 3Л 125 и 6П 126 соответственно происходит в этой последовательности. Как показано на фиг.4, цилиндры, изображенные в верхнем ряду 220 под заголовком «Первый оборот 110 коленчатого вала», осуществляют рабочий такт; и, наоборот, во время первого оборота 110 коленчатого вала цилиндры, показанные в нижнем ряду 222 под заголовком «Второй оборот 112 коленчатого вала», осуществляют такт выпуска. В таких двигателях возможно использование, по меньшей мере, одного процессора для управления тактированием впрыска в каждом из цилиндров на протяжении 720° (2-х оборотов коленчатого вала). Как правило, двигатель содержит блок контроллера двигателя (БКД), который содержит один процессор для управления левым блоком цилиндров и еще один процессор для управления правым блоком цилиндров двигателей с V-образным расположением цилиндров. При запуске двигателя рукояткой БКД должен правильно идентифицировать оборот коленчатого вала, чтобы осуществить подачу топлива в цилиндры в надлежащей последовательности подачи. Были разработаны способы эксплуатации БКД, чтобы определить, на каком обороте находится коленчатый вал, путем манипулирования тактированием воспламенения и выбора цилиндров под управлением процессора. Термин «фаза двигателя», употребляемый в данной заявке, относится собственно к последовательности воспламенения, в которой команды впрыска посылаются в отдельные цилиндры в некоторый момент времени на основании механических ограничений, вследствие чего топливо будет впрыскиваться в цилиндр и произойдет сгорание. Термин «фаза двигателя» уместен применительно к двигателям, которые содержат множество цилиндров, причем воспламенение во всех цилиндрах происходит на протяжении двух оборотов (720°) коленчатого вала. В том смысле, в каком он употребляется в данной заявке, термин «не в фазе» относится к состоянию, когда сигналы команд впрыска топлива для цилиндра запрограммированы на посылку на обороте коленчатого вала, противоположном тому обороту коленчатого вала, на котором осуществляется рабочий такт для этого цилиндра. Как правило, хотя это и не обязательно, термин «не в фазе» относится к сдвигу на 360° по сравнению с надлежащим положением для некоторого случая.

На фиг.5 показана базовая схема блока 30 контролера двигателя для типичного 12-цилиндрового V-образного двигателя, содержащая первый процессор 310 управления двигателем, который управляет левым блоком шести цилиндров, и второй процессор 30 управления двигателем, который управляет впрыском в правый блок шести цилиндров. Процессор 330 сигналов содержит обрабатывающий модуль, конфигурация которого обеспечивает генерирование импульса на каждом обороте коленчатого вала. Этот импульс называют моделируемым сигналом 332 кулачка.

Топливоподающий узел 30 имеет конфигурацию, обеспечивающую реакцию на любой сигнал команды впрыска топлива по шине 50 сигналов во время рабочего такта в верхней мертвой точке (ВМТ) с целью подачи топлива в каждый цилиндр во время окна впрыска, которое определяется подъемом контура кулачка, предназначенного для подачи топлива. Например, если профиль контура кулачка поднимается, то топливоподающий толкатель 48 (см. фиг.2) будет приводиться в действие, нагнетая давление топлива, а затем во взаимодействии с сигналом воспламенения по команде впрыска, который включает электромагнитный клапан 52, произойдет подача топлива в цилиндр по магистрали 44 под высоким давлением. Подача топлива может начинаться до рабочего такта (т.е. во время такта сжатия) и продолжаться с переходом на рабочий такт. Например, впрыск топлива может начинаться за 5 градусов до ВМТ и продолжаться до достижения 25 градусов после ВМТ. Соответственно, топливоподающему узлу можно придать конфигурацию, делающую его нечувствительным к любому сигналу команды впрыска топлива вне окна впрыска, так что топливо не будет подаваться в цилиндр вне окна впрыска. Например, если профиль контура кулачка больше не поднимается, то топливоподающий толкатель 48 (см. фиг.2) не будет срабатывать, подавая какое-либо топливо, и даже наличие сигнала воспламенения не приведет к подаче топлива в цилиндр, потому что топливоподающий толкатель в этом случае не должен приводиться в действие контуром кулачка. Таким образом, этот вариант осуществления изобретения обладает преимуществом вышеописанной двойной взаимосвязи для подачи топлива в цилиндры: 1) приведение в действие топливоподающего толкателя и 2) подача сигнала команды впрыска. Если одно из этих действий не происходит, то не происходит и подача топлива. Следует понимать, что вышеуказанная взаимосвязь включает в себя электромеханическую взаимосвязь, создаваемую в одном возможном варианте осуществления и необязательно воплощаемую посред