СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F02D41/30 F02M7/23 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится главным образом к способам и системам для управления автомобильным двигателем при обнаружении явлений преждевременного воспламенения воздушно-топливной смеси.

Уровень техники

При определенных условиях работы, двигатели с высокой степенью сжатия или двигатели, в которых для увеличения удельной мощности применяется наддув, могут иметь тенденцию к преждевременному воспламенению воздушно-топливной смеси при низких оборотах. Раннее возгорание смеси из-за преждевременного воспламенения приводит к очень высоким давлениям в цилиндре, и может привести к образованию волн давления в камере сгорания, аналогичных детонационным волнам, но более высокой интенсивности. Разработаны подходы для прогнозирования и/или раннего обнаружения преждевременного воспламенения, исходя из условий работы двигателя. Дополнительно, после того как указанное явление обнаружено, могут быть предприняты различные действия, подавляющие преждевременное воспламенение. Например, для подавления преждевременного воспламенения можно осуществлять регулирование фазы впрыска топлива (например, задавать впрыск с опережением). В одном из примеров, за счет сравнительно раннего впрыска по меньшей мере части топлива можно получить охлаждение горючей смеси в цилиндре, что уменьшает вероятность возникновения аномальных явлений в цилиндре, связанных со сгоранием. Однако, ранний впрыск может приводить к попаданию вводимого топлива на стенки цилиндра и к смачиванию стенок. Капли топлива, уходящие со стенок цилиндра, могут в свою очередь образовывать в топливно-воздушной смеси низкооктановые фракции, которые работают, как центры возникновения преждевременного воспламенения. Вследствие этого, может оказаться неосуществимым желаемое подавление преждевременного воспламенения.

Раскрытие изобретения

Согласно одному техническому решению, по меньшей мере некоторые из вышеуказанных проблем могут быть по меньшей мере частично устранены благодаря способу управления двигателем, содержащим топливную форсунку. Один вариант осуществления способа содержит управление углом распыления топлива в цилиндр топливной форсункой на основе признаков преждевременного воспламенения. Таким образом, можно управлять факелом распыления топлива в каждом цилиндре двигателя с целью уменьшения попадания топлива на стенки цилиндра, улучшения охлаждения воздушно-топливной смеси в цилиндре, и, тем самым, сокращения числа случаев преждевременного воспламенения смеси в конкретном цилиндре.

Согласно одному варианту, система управления двигателем может оценивать вероятность преждевременного воспламенения в цилиндре по результатам подсчета случаев такого самовоспламенения. В зависимости от результата подсчета случаев самовоспламенения, в цилиндре можно обеспечивать обогащение или обеднение смеси путем впрыска топлива за один или более приемов за время данного цикла работы двигателя. Число актов впрыска и момент времени (фазу) каждого индивидуального акта впрыска в пределах данного цикла работы двигателя можно регулировать в зависимости от результатов подсчета случаев самовоспламенения. В случае опережающего впрыска (т.е., когда момент времени впрыска находится ближе к нижней мертвой точке - BDC, Bottom Dead Center) контроллер двигателя может уменьшить угол конуса факела распыления топлива, вводимого данной форсункой, чтобы уменьшить количество топлива, попадающего на стенки цилиндра. И наоборот, в случае запаздывающего впрыска (т.е., когда момент времени впрыска находится ближе к верхней мертвой точке - TDC, Top Dead Center) контроллер двигателя может увеличить угол конуса факела распыления, чтобы увеличить количество топлива, подаваемого на головку поршня, и улучшить перемешивание воздушно-топливной смеси. Аналогично, контроллер может управлять направлением распыления топлива (ориентацией) топливной форсункой.

Таким образом, формой факела распыления топлива, вводимого в цилиндр, можно управлять, чтобы обеспечить конвективное охлаждение, не увеличивая при этом вероятности возникновения аномальных явлений сгорания смеси в цилиндре. Путем регулирования факела распыления топлива в каждом цилиндре двигателя в зависимости от результата подсчета случаев самовоспламенения в соответствующем цилиндре, преждевременное воспламенение в двигателе может быть ликвидировано, даже если различным цилиндрам двигателя свойственна различная вероятность самовоспламенения. Кроме того, за счет регулирования угла распыления топлива при впрыске может быть улучшено перемешивание воздушно-топливной смеси, что приводит к снижению токсичности выбросов двигателя и к увеличению выходной мощности. Таким образом, может быть замедлен износ двигателя, вызванный преждевременным воспламенением, при одновременном улучшении топливной экономичности двигателя и показателей по токсичным выбросам.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые изложены в пунктах формулы изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы недостатков, упомянутых в данном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает схему двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.2А представляет местный вид камеры сгорания (фиг.1) и топливную систему.

Фиг.2В представляет местный вид топливной форсунки (фиг.2А).

Фиг.3 изображает схему алгоритма для регулирования угла распыления топливной форсунки в зависимости от признаков преждевременного воспламенения.

Фиг.4 изображает пример регулирования угла распыления, соответствующего настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для управления углом конуса факела распыления (углом распыления) топлива, вводимого в каждый цилиндр двигателя (такого, какой показан на фиг.1-2), в зависимости от признаков преждевременного воспламенения. В зависимости от предрасположенности каждого цилиндра двигателя к преждевременному воспламенению, контроллер двигателя может производить впрыск топлива в некоторые цилиндры двигателя дробным способом (за несколько актов впрыска в пределах рабочего цикла двигателя), при этом вводя топливо в остальные цилиндры путем однократного впрыска. Моменты времени (фаза) впрыска и число актов впрыска могут быть определены, исходя из подсчета случаев самовоспламенения в цилиндре. Затем, исходя из фазы и числа актов впрыска, может быть произведено регулирование угла распыления с целью уменьшения количества топлива, попадающего на стенки цилиндра. Контроллер может исполнять программу, пример которой приведен на фиг.3, чтобы осуществлять регулирование режима впрыска, фазы и числа актов впрыска, а также угла распыления в зависимости от предыстории случаев самовоспламенения конкретного цилиндра, в целях сокращения случаев преждевременного воспламенения в дальнейшем. Регулирование угла распыления может также производиться исходя из геометрии выходного отверстия топливной форсунки. Пример регулирования угла распыления приведен на фиг.4. Таким образом, может быть уменьшена вероятность преждевременного воспламенения и улучшены показатели работы двигателя.

На фиг.1 приведена схема, изображающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав движительной системы автомобиля. Управление двигателем 10 по меньшей мере частично может осуществляться системой управления, содержащей контроллер 12, и командами со стороны оператора 130 транспортного средства, подаваемыми через устройство 132 ввода. В данном примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала РР (Pedal Position) пропорционального положению педали. Камера сгорания 30 (т.е. цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 136 и расположенный внутри поршень 138. Поршень 138 может быть связан с коленчатым валом 140, и таким образом возвратно-поступательное движение поршня может быть преобразовано во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 140 может быть связан двигатель стартера для обеспечения запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать воздух через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 (впускной коллектор), кроме цилиндра 30, может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10. В некоторых вариантах осуществления, один или более из впускных каналов может содержать устройство наддува, такое как турбонагнетатель или компрессор. Например, на фиг.1 показан двигатель 10, в конструкции которого предусмотрен турбонагнетатель, содержащий компрессор 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176, установленную в канале 148 выпуска отработавших газов. Когда устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя, компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться во вращение турбиной 176 через вал 180. Однако, в других случаях, например, когда двигатель 10 оснащен компрессором наддува, турбина 176 может быть исключена, а компрессор 174 может приводиться во вращение механической энергией от электродвигателя или двигателя 10. Для изменения величины воздушного потока и/или давления воздуха, подаваемого к цилиндрам двигателя, во впускном канале двигателя может быть предусмотрен дроссель 20 с дроссельной шайбой 164. Дроссель 20 может быть расположен, как показано на фиг.1, после компрессора 174, но в ином варианте дроссель 20 может быть расположен и до компрессора 174.

Канал 148 выпуска отработавших газов (выпускной коллектор), помимо цилиндра 30, может принимать выхлопные газы и из других цилиндров двигателя 10. Показано, что к выпускному коллектору 148 перед устройством 178 для снижения токсичности отработавших газов присоединен датчик 128 выхлопных газов. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик из ряда датчиков, определяющих воздушно-топливное отношение исходя из состава отработавших газов, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (UEGO, Universal Exhaust Gas Oxygen), кислородный датчик с двумя состояниями (EGO, Exhaust Gas Oxygen), какой показан на фиг.1, нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (HEGO, Heated Exhaust Gas Oxygen), датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 может представлять собой трехходовой каталитический преобразователь (TWC, Three Way Catalyst), уловитель NOx,. различные другие устройства для снижения токсичности выхлопа или комбинацию подобных устройств.

Температура отработавших газов может быть измерена одним или более температурными датчиками (не показаны), расположенными в выпускном коллекторе 148. С другой стороны, температуру отработавших газов можно определять косвенно исходя из параметров работы двигателя, таких как частота вращения, нагрузка, воздушно-топливное отношение AFR (Air-Fuel Ratio), запаздывание зажигания, и т.п. Кроме того, температура отработавших газов может быть вычислена по сигналам одного или нескольких датчиков 128 выхлопных газов. Следует понимать, что, как вариант, температуру отработавших газов можно оценивать, используя сочетание вышеперечисленных способов определения температуры.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, показано, что цилиндр 30 содержит по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней зоне цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 30, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенные в верхней зоне цилиндра.

Впускным клапаном 150 можно управлять от контроллера 12 при помощи кулачка через соответствующую систему 151 кулачкового привода. Аналогично, выпускным клапаном 156 можно управлять от контроллера 12 при помощи кулачка через соответствующую систему 153 кулачкового привода. Каждая система 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков, и каждая из них может реализовывать одну или более систем газораспределения: систему CPS переключения профилей кулачков (Cam Profile Switching), систему VCT изменения фаз газораспределения (Variable Cam Timing), систему WT переменного газораспределения (Variable Valve Timing) и/или систему WL переменного газораспределения с регулированием высоты подъема клапанов (Variable Valve Lift), которые могут приводиться в действие контроллером 12 с целью изменения фазы срабатывания клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять соответственно датчиками положения 155 и 157. В иных вариантах, управление впускным и/или выпускным клапаном может осуществляться путем приведения в действие электромагнита (электромагнитный клапан). Например, в одном из вариантов цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электромагнитом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом системы CPS и/или VCT. В каких-то других вариантах управление впускным и выпускным клапанами может осуществляться общим клапанным приводом или системой привода, или клапанным приводом с изменением фаз газораспределения или системой привода с изменением фаз газораспределения.

Цилиндр 30 характеризуется степенью сжатия, которое представляет собой отношение объема цилиндра в состоянии, когда поршень 138 находится в BDC, к его объему, когда поршень находится в TDC. Традиционно, степень сжатия находится в интервале 9:1 - 10:1. Однако, в некоторых случаях, когда используются иные типы топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может случиться тогда, например, когда используется высокооктановое топливо или топливо с более высокой скрытой энтальпией испарения. Степень сжатия может быть также увеличена, если используется прямой впрыск, в силу его влияния на детонацию двигателя.

В каких-то вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать искровую свечу 192 для запуска воспламенения. В определенных режимах работы система 190 зажигания может обеспечивать искру в камере 30 сгорания при помощи искровой свечи 192 в ответ на сигнал SA опережения зажигания (Spark Advance) от контроллера 12. Однако, в некоторых вариантах осуществления, искровая свеча 192 может быть опущена, как например в случае, когда в двигателе 10 горение топливной смеси инициируется самовоспламенением или впрыском топлива, что имеет место в некоторых дизельных двигателях.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливными форсунками, предназначенными для подачи топлива в цилиндр. На фиг.1 показан пример (не ограничивающий идею изобретения) цилиндра 30, содержащего одну топливную форсунку 166. Показано, что топливная форсунка 166 связана непосредственно с цилиндром 30 для осуществления прямого впрыска топлива пропорционально длительности импульса сигнала FPW (Fuel Pulse Width), получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 168 (усилитель). Таким образом, топливная форсунка 166 выполняет прямой впрыск (Dl, Direct Injection) топлива в камеру сгорания - цилиндр 30. Хотя на фиг.1 показано, что топливная форсунка 166 расположена сбоку, данная форсунка может также быть расположена и сверху поршня, т.е. вблизи места установки искровой свечи 192. Такое расположение может улучшить перемешивание и сгорание воздушно-топливной смеси, когда двигатель работает на спиртосодержащем топливе, в силу того, что некоторые виды спиртосодержащего топлива обладают пониженной летучестью. В другом варианте, для улучшения перемешивания форсунку можно расположить сверху и вблизи впускного клапана.

Доставка топлива к топливной форсунке 166 может осуществляться посредством топливной системы 80 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рейку, которые схематически изображены на фиг.2А, и более подробно рассмотрены ниже. С другой стороны, топливо может подаваться одноступенчатым топливным насосом при более низком давлении, но в таком случае на момент времени (фазу) прямого впрыска на такте сжатия могут накладываться более сильные ограничения, чем в случае использования топливной системы высокого давления. Кроме того (хотя это и не показано), топливные баки могут содержать датчик давления, вырабатывающий сигнал в контроллер 12. Следует понимать, что в ином варианте форсунка 166 может быть установлена во впускном канале, и может подавать топливо во впускной канал, расположенный перед цилиндром 30.

Как говорилось выше, на фиг.1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Как таковой, каждый цилиндр может аналогично содержать свой собственный набор впускного/выпускного клапанов, топливной форсунки (форсунок), искровой свечи и т.п.

В топливных баках топливной системы 80 может размещаться топливо с различными характеристиками, например, с различным составом. Различие характеристик может выражаться в различном содержании спирта, различном октановом числе, различной теплоте испарения, различном составе смеси и/или же отличия могут быть комбинированными. Примером такого топлива может быть Е85 (смесь приблизительно 85% этанола и 15% бензина), ЕЮ (смесь приблизительно 10% этанола и 90% бензина), 100% бензин, или разнообразные промежуточные смеси. Среди других видов топлива может быть метанол, дизельное топливо, водород, биодизельное топливо и т.п.

На фиг.1 показан контроллер 12 в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 106 (CPU, Central Processor Unit), порты 108 ввода/вывода (I/O, Input/Output), электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере изображенную в виде постоянного запоминающего устройства 110 (ROM, Read-only Memory), оперативное запоминающее устройство 112 (RAM, Random Access Memory), энергонезависимое запоминающее устройство 114 (KAM, Keep Alive Memory) и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая: сигнал MAF измеренного массового расхода воздуха, надуваемого в двигатель, от датчика 122 массового расхода; сигнал ЕСТ температуры хладагента двигателя (Engine Coolant Temperature) от датчика 116, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал PIP профиля зажигания (Profile Ignition Pick-up) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140, сигнал ТР положения заслонки от датчика положения дроссельной заслонки, и сигнал MAP абсолютного давления в коллекторе (MAP, Manifold Absolute Pressure) отдатчика 124, сигнал AFR воздушно-топливного отношения (AFR, Air-Fuel Ratio) от датчика 128 EGO, и сигнал аномального воспламенения от датчика шума и датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал RPM частоты вращения вала двигателя (Revolutions per Minute) может быть выработан контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал MAP от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе.

В постоянное запоминающее устройство 110 может быть записана программа, содержащая данные, считываемые компьютером, и представляющие инструкции, исполняемые процессором 106 для осуществления способов, которые будут рассмотрены ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.

Фиг.2А подробно изображает камеру 30 сгорания, и связанную с ней топливную систему 80, входящие в состав двигателя 10 внутреннего сгорания, представленного на фиг.1.

Топливная система 80 может содержать топливный бак 202, в котором по меньшей мере частично размещен насос 204. В некоторых примерах осуществления насос 204 может представлять собой электроуправляемый подкачивающий насос. Однако, в иных вариантах, насос 204 может представлять собой насос другого подходящего типа, например, насос с механическим приводом, центробежный насос и т.п. Насос 204 может быть электрически связан с контроллером 12 (фиг.1). Согласно фиг.2А, через топливную магистраль 208 с насосом может быть связан топливный фильтр 206. Топливный фильтр может иметь конструкцию, предусматривающую удаление из топлива нежелательных частиц. Через топливную магистраль 212 с топливным фильтром может быть связана топливная рейка 210. К топливной рейке может быть присоединена топливная форсунка 166. Следует понимать, что конструкция топливной рейки 210 может предусматривать доставку топлива к множеству топливных форсунок прямого впрыска, принадлежащих многоцилиндровому двигателю. Топливная форсунка 166 может быть выполнена с возможностью подачи топлива в виде факела 213 распыления непосредственно в цилиндр при определенных условиях работы.

В состав топливной системы могут входить дополнительные или иные компоненты. Помимо прочего, они могут включать в себя насос с механическим приводом (не показан), расположенный после подкачивающего насоса, один или более обратных клапанов (не показаны), расположенных после подкачивающего насоса, один или более электромагнитных клапанов (не показаны), подключенных после подкачивающего насоса, невозвратный топливный контур (не показан), имеющий жидкостную связь с участком после подкачивающего насоса и с топливным баком, и т.п.

Фиг.2В подробно изображает топливную форсунку 166. В показанном примере, топливная форсунка включает в себя основной корпус 214 и сопло 216. Топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подачи топлива в виде факела 213 распыления непосредственно в камеру 30 сгорания. Факел распыления топлива характеризуется углом 9 распыления. Топливная форсунка 166 может быть выполнена с переменным нацеливанием, при котором угол 9 распыления и/или направление (ориентацию) форсунки можно изменять с целью изменения области, в которую происходит распыление топлива в камере сгорания. То есть форсункой можно манипулировать, чтобы получать широкое или узкое рассеивание топлива.

Кроме того, различные формы сопла топливной форсунки, формы или геометрии отверстия и производительности сопла могут порождать факелы распыления различного вида. В одном из примеров, сопло 216 может представлять собой коническое сопло, формирующее факел распыления в виде конуса, при этом угол 9 распыления можно также называть углом 9 конуса распыления. Другие сопла, характеризующиеся другой формой факела распыления, также могут быть использованы для подачи топлива в камеру сгорания. В число таких примеров входит плоский факел распыления, факел в виде заполненного конуса, факел в виде полого конуса, факел в виде нескольких конусов, и т.п.

В некоторых вариантах осуществления, угол 9 распыления можно изменять, изменяя перепад давлений на топливной форсунке. Например, угол распыления можно уменьшать, уменьшая перепад давлений. Перепад давлений на топливной форсунке можно изменять, регулируя MAP и/или давление в топливной рейке в зависимости от условий (параметров) работы автомобиля, таких как состав топлива, положение впускного клапана, температура двигателя, наружная температура, фаза впрыска и т.п. При определенных условиях, например, когда во время впрыска топлива впускной клапан находится в открытом положении, можно регулировать положение дроссельной заслонки, чтобы изменять MAP с целью регулирования угла 9 распыления. С другой стороны, чтобы изменять угол 9 распыления, можно производить изменение давления в топливной рейке путем регулирования компонентов топливной системы (например, подкачивающего насоса или одного или более клапанов).

Температура топлива, а, следовательно, и температура топливной форсунки может также влиять на угол 9 распыления. В некоторых вариантах осуществления, для изменения угла 9 распыления может быть использована система нагревания топливной форсунки. Однако, применение систем нагревания топливных форсунок может быть связано с добавлением компонентов и увеличением расходов на эксплуатацию системы двигателя.

Как подробно показано на фиг.3, путем регулирования угла распыления в зависимости от показателей преждевременного воспламенения (например, на основе данных подсчета случаев преждевременного воспламенения) можно добиться ослабления смачивания стенок цилиндра, и одновременно обеспечить конвективное охлаждение воздушно-топливной смеси в цилиндре. Путем регулирования факела топлива, распыляемого топливной форсункой в камере сгорания, можно уменьшить объем токсичных выбросов, можно за счет конвективного охлаждения увеличить выходную мощность, а также расширить границы допуска на искру. Само по себе, указанное регулирование позволяет сократить число случаев преждевременного воспламенения в цилиндре.

На фиг.3 изображен пример программы 300 для регулирования угла распыления топлива, впрыскиваемого в каждый цилиндр, на основе показателей преждевременного воспламенения. В данном случае, в цилиндры, в которых преждевременное воспламенение более вероятно, в целях уменьшения возможности преждевременного воспламенения, впрыск можно осуществлять дробным способом, при котором подача топлива в пределах рабочего цикла двигателя производится за несколько приемов. Кроме того, угол распыления при каждом акте впрыска можно регулировать, в зависимости по меньшей мере от момента времени (фазы) впрыска. И наоборот, в цилиндрах менее склонных к преждевременному воспламенению впрыск можно осуществлять однократным способом, при котором топливо в пределах того же рабочего цикла двигателя доставляется за один прием, при этом угол распыления при единственном акте впрыска можно регулировать, в зависимости по меньшей мере от момента времени (фазы) однократного впрыска. Благодаря регулированию угла распыления, можно корректировать факел распыления при впрыске, чтобы сократить попадание вводимого топлива на стенки цилиндра, и одновременно улучшить перемешивание воздушно-топливной смеси в цилиндре.

На шаге 302 программы производится оценивание и/или измерение условий (параметров) работы двигателя. Параметры включают в себя, например, частоту вращения вала двигателя и нагрузку, требуемый крутящий момент, наддув, давление MAP в коллекторе, температуру МСТ надуваемого воздуха в коллекторе (МСТ, Manifold Charge Temperature), воздушно-топливное отношение (лямбда), содержание спирта в топливе, и т.п. На шаге 304 может быть определено число случаев преждевременного воспламенения, имевших место в каждом цилиндре. Согласно одному из вариантов, результат подсчета случаев преждевременного воспламенения для каждого цилиндра может быть сохранен в просмотровой таблице в базе данных контроллера двигателя. Данные просмотровой таблицы можно обновлять через равные промежутки времени (например, в каждом рабочем цикле двигателя, через каждые 80 км, через каждый час и т.п.) или в ответ на возникновение преждевременного воспламенения.

Данные числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения - числа PI (Pre-Ignition) - для каждого цилиндра могут включать в себя, например, число PI цилиндра за поездку и число PI цилиндра за период эксплуатации. Число PI цилиндра за поездку может представлять суммарное число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения в цилиндре за текущую поездку или за цикл двигателя (от включения до выключения). Число PI цилиндра за период эксплуатации может представлять суммарное число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения в цилиндре за период эксплуатации двигателя. Кроме того, индивидуальные числа PI цилиндра за период эксплуатации и за поездку могут быть использованы для определения суммарного числа PI по периоду эксплуатации и по поездке. Как таковое, число PI каждого цилиндра может представлять предысторию преждевременных воспламенений, и может коррелировать с предрасположенностью каждого цилиндра к возникновению преждевременного воспламенения в дальнейшем.

На шаге 306, на основе параметров работы двигателя и числа PI цилиндра, могут быть определены параметры впрыска топлива для каждого цилиндра. Точнее, программа содержит регулирование моментов времени (фазы) и числа актов впрыска топлива в пределах одного рабочего цикла двигателя, исходя из данных числа PI и параметров работы двигателя. Кроме того, исходя из числа PI, можно производить регулирование коэффициента дробления впрыска (т.е. процента количества топлива в каждом индивидуальном акте впрыска в случае дробного впрыска).

При прочих равных условиях (параметрах) работы двигателя, частотность случаев преждевременного воспламенения в разных цилиндрах как таковая может быть разной в силу различий при изготовлении, а также из-за разной степени сжатия, эффективности отвода тепла, впрыска топлива и т.п. По меньшей мере по некоторым одинаковым причинам частотность возникновения шума (стука) может также варьировать от цилиндра к цилиндру. Цилиндры с более высокой частотностью случаев преждевременного воспламенения и возникновения шума могут демонстрировать более ранний износ, в силу более высоких давлений, которые они испытывают при сгорании топлива. Таким образом, путем регулирования на основе числа PI конкретного цилиндра моментов времени и числа индивидуальных актов впрыска в пределах одного цикла работы двигателя при впрыске топлива в каждый цилиндр двигателя, можно сократить частоту аномальных явлений сгорания в данном цилиндре, и сдержать износ цилиндра, вызванный преждевременным воспламенением.

Регулирование числа индивидуальных актов впрыска при ведении топлива в пределах одного цикла работы двигателя заключается в увеличении числа актов впрыска в пределах одного и того же цикла двигателя, когда число PI для данного цилиндра вырастает выше порогового значения. Согласно одному из примеров, двигатель может содержать первый цилиндр с первым, более высоким числом PI (например, превышающим порог), и второй цилиндр со вторым, меньшим числом PI (лежащим ниже порога). В первый цилиндр топливо может быть введено с дроблением впрыска, т.е. с выполнением множества актов впрыска в пределах цикла работы двигателя. В отличие от первого, во второй цилиндр топливо может быть введено однократным впрыском в пределах цикла работы двигателя. Согласно другому примеру, оба цилиндра могут получать топливо дробным впрыском, при этом в пределах цикла работы двигателя в первый цилиндр топливо вводится за большее число актов впрыска, а во второй цилиндр топливо вводится за меньшее число актов впрыска в пределах цикла работы двигателя. В обоих примерах, число актов впрыска и момент времени каждого акта в первом цилиндре могут быть определены исходя из первого числа PI, в то время как число актов впрыска и момент времени каждого акта во втором цилиндре могут быть определены исходя из второго числа PI.

Согласно еще одному примеру, топливо можно впрыскивать в первый цилиндр дробным способом, чтобы в указанном цилиндре обеспечить обогащение смеси, а при этом во второй цилиндр впрыскивать топливо однократным способом, чтобы обеднить смесь во втором цилиндре. Обогащение в первом цилиндре (например, продолжительность существования обогащенного состояния, величину обогащения и т.п.) можно регулировать в зависимости от первого числа PI, в то время как обеднение во втором цилиндре (например, продолжительность существования обедненного состояния, величину обеднения и т.п.) можно регулировать в зависимости от второго числа PI. Обогащение и обеднение можно регулировать, чтобы (по данным состава выхлопных газов) поддерживать общее воздушно-топливное отношение на уровне стехиометрического или на уровне близком к стехиометрическому. Путем впрыска топлива за время цикла работы двигателя дробным, а не однократным способом можно более эффективно подавлять преждевременное воспламенение при впрыске топлива и уменьшить вероятность преждевременного воспламенения в цилиндре.

Регулирование момента времени (фазы) впрыска топлива заключается в приведении фазы каждого акта впрыска к фазе, обеспечивающей сокращение числа случаев преждевременного воспламенения. Как таковое, фазирование впрыска, обеспечивающее сокращение случаев преждевременного воспламенения, или определение временного окна для впрыска может основываться на числе PI конкретного цилиндра. Конкретно, окно может соответствовать интервалу времени, в который может быть произведен впрыск топлива в цилиндр с целью снижения вероятности случаев преждевременного воспламенения в дальнейшем. Если текущая фаза впрыска (например, среднее значение фазы при многократном впрыске) опережает фазу впрыска, обеспечивающую сокращение случаев преждевременного воспламенения, то фаза одного или более актов многократного впрыска может быть задержана, чтобы поместить момент времени впрыска в пределы желаемого временного окна. И наоборот, если текущая фаза впрыска отстает от фазы впрыска, обеспечивающей сокращение случаев преждевременного воспламенения, то фазе одного или более актов многократного впрыска может быть задано опережение, чтобы поместить момент времени впрыска в пределы желаемого временного окна. Как таковое регулирование фазы может заключаться в регулировании времени начала впрыска, времени окончания впрыска, средней продолжительности впрыска и продолжительность между отдельными актами впрыска при дробном впрыске. Согласно другому примеру, когда число индивидуальных актов впрыска за время цикла работы двигателя при дробном способе увеличивается, фаза каждого из отдельных актов впрыска может быть отрегулирована так, чтобы среднее значение фазы впрыска поддерживать равным соответствующей фазе при однократном впрыске.

Регулирование коэффициента дробления при впрыске топлива может заключаться в регулировании количества топлива в каждом отдельном акте впрыска при многократном способе (например, в создании симметричного распределения или асимметричного распределения). Согласно одному примеру, коэффициент дробления при многократном впрыске может быть отрегулирован так, чтобы первый впрыск был обогащающим, в то время как последующие впрыски - обедняющими или стехиометрическими. Согласно другому примеру, коэффициент дробления при многократном впрыске может быть отрегулирован так, чтобы каждый впрыск был в равной степени обогащающим или обедняющим. Дополнительно (или как вариант), регулирование фазы одного или более актов впрыска при многократном способе можно осуществлять в зависимости меньшей мере от числа актов впрыска, а также от коэффициента дробления при впрыске, так чтобы среднее значение фазы впрыска отставало или опережало соответствующую фазу при однократном впрыске. Например, если при первом впрыске вводится меньшее количество топлива (например, ниже порогового значения), то впрыск может быть сделан с опережением. В данном случае, небольшое количество топлива, введенное в ранний момент времени в цикле работы двигателя, может создать эффект охлаждения цилиндра, что может уменьшить вероятность аномальных явлений при сгорании. И наоборот, если при первом впрыске вводится большее количество топлива (например, превышающее пороговое значение), то впрыск можно задержать. В данном случае, увеличенное количество топлива, введенное в более поздний момент времени в цикле работы двигателя, может привести к уменьшению количества топлива, попадающего на стенки цилиндра.

Отношение доли топлива, вводимого в цилиндр прямым впрыском, к доле топлива, вводимого во впускной канал цилиндра, также можно регулировать в зависимости от числа PI цилиндра. Например, когда число PI цилиндра увеличивается выше порогового уровня, долю топлива, вводимую многократно прямым впрыском, и обеспечивающую обогащение смеси, можно увеличить, в то время как оставшуюся долю подавать способом впрыска во впускной канал. И далее, чтобы учесть свойство впрыскиваемого топлива охлаждать воздушно-топливную смесь в цилиндре и влияние этого на аномальные явления сгорания в цилиндре, фазу и число актов впрыска при дробном введении топлива можно дополнительно регулировать в зависимости от содержании спирта во впрыскиваемом топливе.

В некоторых вариантах осуществления, конструкция топливной форсунки может также предусматривать впрыск разбавителя (например, воды, метанола, их смеси и т.п.) в цилиндр. Если имеется разбавитель для впрыска, то фазу и число актов впрыска при дробном способе можно дополнительно регулировать в зависимости от октанового числа разбавителя. Например, число актов впрыска можно увеличивать, когда увеличивается содержание спирта во впрыскиваемом топливе и/или увеличивается октановое число разбавителя. Аналогично, фазу впрыска можно дополнительно регулировать (т.е. производить впрыск с опережением или с запаздыванием), чтобы использовать полезные охлаждающие свойства топлива и/или разбавителя. Моменты времени впрыска, распределение и число актов впрыска разбавителя можно также регулировать в зависимости от числа PI цилиндра. Например, управление впрыском разбавителя можно производить в ответ на преждевременное воспламенение с использованием замкнутого контура обратной связи, с использованием разомкнутого контура или с прямым регулированием в ответ на преждевременное воспламенение, или иным адаптивным способом. Это позволяет координировать впрыск разбавителя с впрыском топлива, и получать синергетический полезный эффект охлаждения заряда воздушно-топливной смеси.

На шаге 308 производится регулирование угла распыления топлива при впрыске, исходя по меньшей мере из фазы и числа актов впрыска. Регулирование угла распыления заключается в уменьшении указанного угла, когда фаза впрыска топлива находится ближе к BDC, и в увеличении угла, когда фаза впрыска топлива находится ближе к TDC. За счет уменьшения угла распыления, когда фаза впрыска топлива оказывается ближе к BDC, в частности в случае сравнительного раннего впрыска, доля вводимого топлива, которая попадает на стенки цилиндра, может быть уменьшена, что позволит извлечь пользу из конвективного охлаждения заряда воздушно-топливной смеси. За счет увеличения угла распыления, когда фаза впрыска топлива оказывается ближе к TDC, может быть улучшено перемешивание воздушно-топливной смеси в цилиндре (в частности, на головке поршня), и тем самым увеличена мощность на выходе. Пример изменения угла распыления представлен на фиг.4.

Регулирование угла распыления может также основываться на геометрии выпускного отверстия форсунки. Например, угол распыления можно изменять, изменяя размер отверстия, форму отверстия, форму сопла и т.п. форсунки. Следует понимать, что, на основе показателей преждевременного воспламенения, кроме угла распыления можно также регулировать и направление распыления топлива при впрыске.

Согласно одному примеру, могут быть использованы многоструйные форсунки, причем факел распыления и/или угол можно регулировать путем выбора различных отверстий при различных условиях. Например, форсунки могут быть пьезоэлектрического типа, рабочий цикл которых можно варьировать, чтобы осуществить регулирование положения (высоты) штифта форсунки. В данном случае проход для потока топлива определяется высотой штифта, а следовательно и набором отверстий форсунки, которые используются при впрыске (при этом различные наборы отверстий формируют различные факелы распыления и/или углы).

Регулирование угла распыления может дополнительно основываться на содержании спирта во впрыскиваемом топливе. Например, угол распыления можно уменьшать при увеличении содержания спирта в топливе. При некоторых режимах работы двигателя, например, при запуске холодного двигателя, смачивание топливом стенок камеры сгорания и/или впускного коллектора может быть более сильным, когда в системе подачи топлива используется топливо с повышенным содержанием спирта. В данном случае, усиленное смачивание стенок, вызванное присутствием спирта, может быть ослаблено путем уменьшения угла распыления. В частности, при запуске двигателя, когда двигатель может функционировать с некоторым перекрытием фаз работы клапанов, за счет уменьшения угла распыления могут быть снижены потери топлива в интервале времени перекрытия фаз клапанов, и уменьшен износ компонентов двигателя. Аналогично, регулирование угла распыления может дополнительно основываться на октановом числе впрыскиваемого разбавителя. Согласно одному примеру, угол распыления можно уменьшать при увеличении октанового числа впрыскиваемого разбавителя.

В некоторых вариантах осуществления, регулирование угла распыления может также основываться на отношении доли топлива, вводимой прямым впрыском, к доле топлива, вводимой впрыском во впускной канал. Как говорилось выше, какая-то часть топлива, вводимого в цилиндр, может доставляться прямым впрыском, а оставшаяся часть может впрыскиваться во впускной канал, при этом, при увеличении числа PI цилиндра выше порогового значения, производится увеличение отношения доли топлива, вводимой прямым впрыском, к доле топлива, вводимой впрыском во впускной канал. В данном случае, поскольку доля топлива, вводимого прямым впрыском, увеличивается, угол распыления может быть уменьшен, чтобы извлечь пользу из эффекта охлаждения воздушно-топливного заряда при прямом впрыске.

Согласно одному варианту осуществления, регулирование впрыска топлива можно производить для каждого цилиндра среди всех цилиндров двигателя, так чтобы сблизить друг с другом числа PI каждого из цилиндров, например, чтобы свести указанные числа к общему показателю PI, поддерживая при этом воздушно-топливное отношение (по данным состава выхлопных газов) равным стехиометрическому или близким к стехиометрическому. Согласно одному примеру, общий показатель PI может представлять собой взвешенное среднее из чисел PI всех цилиндров двигателя. В другом варианте, общий показатель PI может представлять собой иную статистическую функцию (например, среднее, моду, медиану и т.п.) чисел PI всех цилиндров. Регулирование впрыска топлива может основываться на числе цилиндров двигателя, у которых число PI превышает общий показатель PI, на числе цилиндров, у которых число PI меньше общего показателя PI, а также на отклонении каждого цилиндра от общего показателя PI.

На шаге 310 может быть произведен впрыск топлива в цилиндры двигателя в соответствии с установленным числом актов впрыска за цикл работы двигателя, в установленные моменты времени, и с установленным углом распыления. Возмущения крутящего момента, возникающие по причине регулирования впрыска топлива в цилиндры, могут быть компенсированы применением соответствующего регулирования фазы искры зажигания (например, путем задержки искры).

Согласно одному примеру, впрыск топлива в первый цилиндр, характеризуемый первым, более высоким числом PI, может быть произведен с первым углом распыления, при этом первый угол распыления получен исходя из первого числа PI. В то же самое время, впрыск топлива во второй цилиндр, характеризуемый вторым, более низким числом PI, может быть произведен со вторым, отличающимся углом распыления, при этом второй угол распыления получен исходя из второго числа PI. Впрыск топлива в первый цилиндр и во второй цилиндр может быть отрегулирован так, чтобы привести первое и второе числа PI к общему показателю PI, поддерживая при этом воздушно-топливное отношение (по данным состава выхлопных газов) равным стехиометрическому или близким к стехиометрическому. Таким образом, впрыск топлива в каждый цилиндр можно производить, используя различную форму факела распыления в зависимости от предрасположенности каждого цилиндра к преждевременному воспламенению, чтобы снизить высокую частотность случаев преждевременного воспламенения в любом заданном цилиндре.

На шаге 312 можно определить, возникало ли явление преждевременного воспламенения в цилиндре. Если да, то на шаге 314, в ответ на событие преждевременного воспламенения будет увеличено число PI для рассматриваемого цилиндра, и на какое-то время может быть задано обогащение смеси в данном цилиндре, а угол распыления топлива может быть дополнительно отрегулирован, исходя из обогащения.

Согласно одному примеру, в ответ на возникновение преждевременного воспламенения может быть увеличено число индивидуальных актов впрыска при дробном впрыске топлива. В данном случае, путем обогащения за счет увеличения числа актов впрыска можно сильнее подавить явления преждевременного воспламенения. Согласно другому примеру, фазу индивидуальных актов впрыска при дробном обогащающем впрыске топлива можно регулировать, чтобы дополнительно задавать опережение или задержку моментов времени впрыска и/или увеличивать интервал между индивидуальными актами впрыска. Согласно еще одному примеру, коэффициент дробления индивидуальных актов впрыска можно регулировать, чтобы увеличить обогащение от первого впрыска по отношению к более поздним впрыскам (например, увеличивая продолжительность первого впрыска или количество вводимого топлива). В ином варианте, можно увеличивать обогащение от каждого из индивидуальных актов впрыска при дробном впрыске топлива. Можно также осуществлять регулирования распределения впрыска, так чтобы прямым впрыском вводить большую долю топлива по сравнению с долей топлива, впрыскиваемой во впускной канал. Согласно одному примеру, по существу все обогащающее топливо можно подавать через форсунку прямого впрыска. И точно также можно осуществлять регулирование впрыска других видов высокооктанового топлива и/или разбавителей (то есть можно увеличивать число индивидуальных актов впрыска, увеличивать продолжительность каждого акта впрыска, увеличивать количество впрыскиваемого топлива и/или разбавителя и т.п.), чтобы обеспечить конвективное охлаждение воздушно-топливной смеси в цилиндре, что может снизить тенденцию к преждевременному воспламенению.

Согласно другому примеру, в ответ на преждевременное воспламенение, возникающее, когда цилиндр работает в режиме однократного впрыска, данный цилиндр может быть переведен из режима однократного впрыска в режим дробного впрыска для усиления подавления преждевременного воспламенения впрыскиваемого топлива. В данном случае, преждевременное воспламенение может быть подавлено за счет впрыска дозы топлива дробным способом, а не однократным.

Таким образом, путем регулирования фазы и числа индивидуальных актов впрыска для каждого цилиндра, а также угла распыления при впрыске топлива в зависимости от числа PI конкретного цилиндра, можно задействовать факторы, подавляющие преждевременное воспламенение, чтобы уравновесить и компенсировать факторы, способствующие преждевременному воспламенению. Например, подавление преждевременного воспламенения, основанное на управлении подачей воздуха и топлива, а также эффекты конвективного охлаждения воздушно-топливной смеси могут быть использованы для предотвращения попадания топлива на стенки цилиндра и образования дыма. Другими словами, программу (режим) впрыска можно корректировать исходя из условий работы двигателя, чтобы поступиться какими-то качествами в целях извлечения пользы из других качеств, и тем самым ослабить общую тенденцию двигателя к преждевременному воспламенению.

На фиг.4 изображен пример регулирования угла распыления. Точнее, фиг.4 изображает первый пример 400 и второй пример 450 регулирования угла распыления, при этом определение углов распыления произведено в соответствии с программой фиг.3. Как таковые, примеры (фиг.4) могут отражать впрыск топлива, выполняемый на такте впуска цилиндра.

Первый пример 400 изображает первый цилиндр 330 двигателя, Характеризующийся первым, более высоким числом PI, и первую топливную форсунку 366, выполненную с возможностью впрыска топлива и/или разбавителя в первый цилиндр. Второй пример 450 изображает второй цилиндр 430 двигателя, характеризующийся вторым, более низким числом PI, и вторую топливную форсунку 466, выполненную с возможностью впрыска топлива и/или разбавителя во второй цилиндр. Контроллер двигателя может задать дробный впрыск топлива в первый цилиндр для обогащения смеси в первом цилиндре 330. Фаза и число индивидуальных актов впрыска при дробном впрыске могут определяться первым числом PI. Контроллер двигателя может также задать однократный впрыск топлива во второй цилиндр для обеднения смеси во втором цилиндре 430. Фаза впрыска при однократном способе впрыска может определяться вторым числом PI. В представленном примере, фаза по меньшей мере одного из индивидуальных актов впрыска при дробном способе впрыска (например, фаза первого акта впрыска) может быть задана опережающей, так чтобы впрыск происходил, когда поршень 338 находится ближе к BDC, а не к TDC. За счет использования по меньшей мере одного, сравнительно раннего акта впрыска можно добиться охлаждения воздушно-топливной смеси в цилиндре. И для сравнения, однократный впрыск может иметь место в момент, когда поршень 438 находится ближе к TDC, а не к BDC.

Контроллер может задать первый угол 61 распыления первой топливной форсунки 366 сообразно режиму дробного впрыска, и задать второй угол 62 распыления второй топливной форсунки 466 сообразно режиму однократного впрыска. В данном случае, по мере того как фаза впрыска в первый цилиндр 330 при дробном способе приближается к точке TDC, производится увеличение первого угла 61 распыления. То есть для раннего впрыска на такте впуска может быть использован более широкий факел распыления. Таким образом, может быть улучшено перемешивание воздушно-топливной смеси в цилиндре вблизи головки поршня. Для сравнения, по мере того как фаза впрыска во второй цилиндр 430 при однократном способе приближается к точке BDC, производится уменьшение второго угла 62 распыления. То есть для позднего впрыска на такте впуска может быть использован более узкий факел распыления. Кроме того, такой более узкий факел распыления может быть направлен во впадину верхней поверхности поршня, за счет чего горючая смесь концентрируется и становится сравнительно более обогащенной (по сравнению с более широким факелом распыления) вблизи искровой свечи. Это позволяет улучшить условия зажигания, а также способствует сгоранию сравнительно более бедной остальной смеси. За счет уменьшения угла распыления может быть сокращено количество топлива, которое попадает на стенку цилиндра и приводит к смачиванию стенок. Вследствие этого, уменьшается количество топлива, которое может уходить со стенок цилиндра при сгорании смеси в цилиндре, что снижает вероятность того, что топливо, попавшее на стенки, в дальнейшем послужит источником, инициирующим преждевременное воспламенение.

Таким образом, путем регулирования угла распыления топлива, впрыскиваемого в цилиндр, в зависимости от показателя предварительного воспламенения, можно изменять форму факела распыления в целях подавления преждевременного воспламенения. В частности, за счет изменения формы факела распыления в цилиндре можно использовать эффект конвективного охлаждения воздушно-топливной смеси в цилиндре при раннем впрыске топлива для снижения вероятности преждевременного воспламенения. В то же самое время можно осуществлять регулирование угла распыления для уменьшения попадания впрыскиваемого топлива на стенки цилиндра и улучшения перемешивания воздушно-топливной смеси. Таким образом, износ двигателя из-за преждевременного воспламенения может быть уменьшен, и одновременно улучшена топливная экономичность двигателя и снижены токсинные выбросы.

Следует отметить, что приведенные в примере программы управления и оценивания могут быть использованы с различными конструкциями двигателей и/или систем транспортных средств. Конкретные процедуры, приведенные в данном описании, могут представлять одну или более стратегий обработки, которые инициируются событием, прерыванием, являются многозадачными, многопотоковыми, и т.п. Как таковые, различные представленные действия, операции или функции можно выполнять в той последовательности, какая указана на схеме, можно выполнять параллельно или в некоторых случаях опускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для решения вышеупомянутых задач изобретения, реализации отличительных признаков и преимуществ, но приведен в целях упрощения описания. Одно или более представленных действий или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, подлежащий занесению в виде программы в считываемую среду хранения данных, в компьютер системы управления двигателем.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании программы и конструкции по своей сути являются примерами, при этом конкретные варианты осуществления не следует рассматривать, как ограничивающие идею изобретения в виду возможности многочисленных вариантов и модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, I-4, I-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и сочетаний различных систем и конструкций, а также другие отличия, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

Пункты нижеприведенной формулы изобретения конкретно указывают на определенные комбинации и подчиненные комбинации отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Эти пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты содержат включение одного или более указанных элементов, не требуя при этом и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подчиненные комбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках данной или родственной заявки. Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в предмет настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении границ идеи изобретения, установленных исходной формулой изобретения.

Изобретение относится к управлению автомобильным двигателем. В способе управления двигателем с топливной форсункой регулируют угол распыления форсунки в цилиндре в зависимости от показателя преждевременного воспламенения. В другом варианте, когда в первом цилиндре регистрируется высокое число случаев преждевременного воспламенения, а во втором - низкое число, впрыскивают топливо в первый цилиндр с углом распыления, зависящим от первого числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, и впрыскивают топливо в том же самом цикле работы двигателя во второй цилиндр с углом распыления, зависящим от второго числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения. Предотвращается преждевременное воспламенение. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления работой двигателя, имеющего топливную форсунку, в котором регулируют угол распыления топливной форсунки в цилиндре в зависимости от показателя преждевременного воспламенения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель преждевременного воспламенения включает в себя число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения в цилиндре, при этом способ содержит регулирование фазы и числа актов впрыска топлива в цилиндр за один цикл работы двигателя в зависимости от числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, причем регулирование угла распыления топливной форсунки производят на основе указанной фазы и числа актов впрыска.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что регулирование угла распыления включает уменьшение угла распыления, когда указанная фаза впрыска топлива находится ближе к нижней мертвой точке, и увеличение угла распыления, когда фаза впрыска топлива находится ближе к верхней мертвой точке.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что регулирование фазы и числа актов впрыска включает увеличение числа актов впрыска за один цикл работы двигателя, когда число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения превышает пороговое число, и приведение фазы каждого индивидуального акта впрыска к значению, обеспечивающему сокращение частотности преждевременного воспламенения, при этом фаза, обеспечивающая сокращение частотности преждевременного воспламенения, зависит от числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения в цилиндре.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что регулирование угла распыления осуществляют в зависимости от содержания спирта во впрыскиваемом топливе.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что топливная форсунка выполнена с возможностью впрыска в цилиндр разбавителя, при этом угол распыления дополнительно регулируют в зависимости от октанового числа впрыскиваемого разбавителя.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование угла распыления осуществляют в зависимости от геометрии выходного отверстия топливной форсунки.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное регулирование осуществляют для каждого цилиндра двигателя, чтобы привести число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения каждого цилиндра к общему показателю преждевременного воспламенения, одновременно поддерживая воздушно-топливное отношение по данным состава выхлопных газов равным стехиометрическому или близким к стехиометрическому.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает операцию, при которой в ответ на возникновение преждевременного воспламенения в цилиндре увеличивают число зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения для этого цилиндра, обеспечивают обогащение смеси в цилиндре на определенное время и дополнительно регулируют угол распыления на основе указанного обогащения.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливная форсунка содержит сопло с конусным факелом распыления, при этом регулирование угла распыления включает изменение угла конуса распыления при впрыске топлива.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает регулирование направления распыления в зависимости от показателя преждевременного воспламенения.

12. Способ управления работой двигателя, имеющего первый цилиндр, характеризуемый первым, более высоким числом зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, и второй цилиндр, характеризуемый вторым, более низким числом зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, содержащий следующие операции:
впрыск топлива в первый цилиндр с первым углом распыления, зависящим от первого числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, и
впрыск топлива в том же самом цикле работы двигателя во второй цилиндр со вторым, отличающимся углом распыления, зависящим от второго числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что впрыск топлива в первый цилиндр включает подачу топлива посредством большего числа индивидуальных актов впрыска за цикл работы двигателя, причем число индивидуальных актов впрыска и фаза каждого индивидуального акта впрыска в первый цилиндр зависят от первого числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, а впрыск топлива во второй цилиндр включает подачу топлива посредством меньшего числа индивидуальных актов впрыска за цикл работы двигателя, причем число индивидуальных актов впрыска и фаза каждого индивидуального акта впрыска во второй цилиндр зависят от второго числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что регулирование впрыска топлива в первый цилиндр и впрыска топлива во второй цилиндр осуществляют так, чтобы привести первое и второе числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения к общему показателю преждевременного воспламенения, одновременно поддерживая воздушно-топливное отношение по данным состава выхлопных газов равным стехиометрическому или близким к стехиометрическому.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что включает регулирование, при котором в ответ на возникновение преждевременного воспламенения в первом цилиндре производят изменение первого угла распыления, не меняя второго угла распыления, а в ответ на возникновение преждевременного воспламенения во втором цилиндре производят изменение второго угла распыления, не меняя первого угла распыления.

16. Система управления работой двигателя, включающего в себя первый цилиндр двигателя, характеризуемый первым, более высоким числом зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, второй цилиндр двигателя, характеризуемый вторым, более низким числом зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, первую топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыска топлива и/или разбавителя в первый цилиндр, и вторую топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыска топлива и/или разбавителя во второй цилиндр, причем система содержит:
датчик шума, выполненный с возможностью обнаружения преждевременного воспламенения в первом и/или втором цилиндре, и
контроллер, содержащий считываемые компьютером инструкции для:
дробного впрыска топлива в первый цилиндр в целях обогащения смеси в первом цилиндре, причем фаза и число индивидуальных актов впрыска при дробном впрыске топлива зависят от первого числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения,
регулирования первого угла распыления первой топливной форсунки на основе дробного впрыска,
однократного впрыска топлива во второй цилиндр в целях обеднения смеси во втором цилиндре, причем фаза однократного впрыска топлива зависит от второго числа зарегистрированных случаев преждевременного воспламенения, и
регулирования второго угла распыления второй топливной форсунки на основе однократного впрыска.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что регулирование первого угла распыления заключается в том, что при приближении фазы дробного впрыска к верхней мертвой точке производится увеличение первого угла распыления, а регулирование второго угла распыления заключается в том, что при приближении фазы однократного впрыска к нижней мертвой точке производится уменьшение второго угла распыления.

18. Система по п. 16, отличающаяся тем, что в целях приведения первого и второго цилиндров к общему показателю преждевременного воспламенения производят регулирование обогащения и обеднения смеси.

19. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер содержит инструкции для дополнительного регулирования первого угла распыления в зависимости от геометрии выходного отверстия первой топливной форсунки и дополнительного регулирования второго угла распыления в зависимости от геометрии выходного отверстия второй топливной форсунки.

20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что регулирование первого угла распыления включает изменение рабочего цикла первой топливной форсунки для установки высоты штифта первой форсунки, а регулирование второго угла распыления включает изменение рабочего цикла второй топливной форсунки для установки высоты штифта второй форсунки.