СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2017 года по МПК F02D19/08 F02D41/30 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу и системе работы двигателя на газообразном топливе. Система и способ могут быть особенно полезны для двигателей, в которых газообразное топливо впрыскивается во впускные отверстия цилиндров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели транспортных средств могут работать на газообразных видах топлива в качестве альтернативы жидкому топливу. В качестве альтернативы, двигатели транспортных средств могут работать на комбинации жидкого и/или газообразного топлива. Работа двигателя на газообразном топливе может давать владельцу/водителю преимущества в виде более низких эксплуатационных затрат и выбросов транспортного средства. Например, запуск двигателя посредством сжигания газообразного топлива может снижать выбросы запуска двигателя. Кроме того, газообразное топливо, такое как метан, имеет преимущество в затратах над жидким топливом, таким как бензин.

С другой стороны, работа двигателя с использованием газообразной топливной форсунки может ухудшать регулирование топливно-воздушного соотношения двигателя в некоторых условиях. Например, когда метан впрыскивают во впускной коллектор двигателя или впускное отверстие цилиндра при всасывании воздуха во впускной коллектор, газообразное топливо может побуждать воздух вытесняться из впускного коллектора. Если отдельные количества воздуха и газообразного топлива не могут быть установлены, двигатель может работать на более бедной или более богатой смеси, чем требуется. Поэтому, чтобы преимущества газообразного топлива использовались полностью, может быть требуемым точно определять количества воздуха и газообразного топлива, поступающего в цилиндры двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретатели в материалах настоящей заявки выявили вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

регулируют количество воздуха, вводимого в двигатель, в ответ на выходной сигнал датчика температуры в воздухозаборнике двигателя; и

регулируют количество воздуха, вводимого в двигатель, в ответ на температуру газообразного топлива после расширения газообразного топлива, при этом температура газообразного топлива не зависит от датчика температуры.

В одном из вариантов предложен способ, в котором газообразное топливо является метаном, при этом воздухозаборник двигателя содержит впускное отверстие цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором газообразное топливо является метаном, при этом воздухозаборник двигателя является впускным коллектором, расположенным ниже по потоку от дросселя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором учет расширения газообразного топлива включает в себя этап, на котором учитывают эффект охлаждения, который повышает плотность воздуха, введенного в двигатель.

В одном из вариантов предложен способ, в котором учет эффекта охлаждения включает в себя этап, на котором определяют температуру топлива на основании изэнтропического расширения.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором впрыскивают жидкое топливо в цилиндр двигателя в течение цикла двигателя, в котором впрыскивают газообразное топливо.

В одном из вариантов предложен способ, в котором жидкое топливо является бензином, при этом количество бензина, впрыскиваемого в двигатель, регулируют в ответ на температуру смеси газообразного топлива и воздуха.

В одном из вариантов предложен способ работы двигателя, включающий в себя этап, на котором:

регулируют заряд воздуха цилиндра в ответ на температуру воздуха, введенного в двигатель, и результирующую температуру газообразного топлива, впрыснутого на впуске воздуха двигателя, при этом результирующая температура является температурой, не основанной на температуре воздуха.

В одном из вариантов предложен способ, в котором результирующая температура является температурой после расширения газообразного топлива на впуске воздуха двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором результирующая температура основана на изэнтропическом расширении газообразного топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором заряд воздуха цилиндра регулируют в ответ на результирующую температуру впускного заряда, которая основана на температуре воздуха, введенного в двигатель, и результирующей температуре газообразного топлива.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания в ответ на результирующую температуру впускного заряда.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют количество газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель, в ответ на заряд воздуха цилиндра.

В одном из вариантов предложен способ, в котором заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя.

В одном из вариантов предложен способ работы двигателя, включающий в себя этап, на котором:

подают первое соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при первом условии;

подают второе соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при втором условии;

регулируют заряд воздуха цилиндра при первом условии в ответ на первое соотношение; и

регулируют заряд воздуха цилиндра при втором условии в ответ на второе соотношение.

В одном из вариантов предложен способ, в котором, при первом условии, первое соотношение газообразного топлива с воздухом больше, чем второе соотношение газообразного топлива с воздухом при втором условии, и в котором, при первом условии, заряд воздуха цилиндра регулируют на больший процент, чем заряд воздуха цилиндра при втором условии.

В одном из вариантов предложен способ, в котором заряд воздуха цилиндра при первом условии регулируют в ответ на результирующую температуру газообразного топлива, которая не основана на температуре воздуха.

В одном из вариантов предложен способ, в котором заряд воздуха цилиндра также регулируют при первом условии в ответ на результирующую температуру впрыснутого количества газообразного топлива и температуру воздуха, поступающего в двигатель, при первом условии.

В одном из вариантов предложен способ, в котором, при первом условии, оцененная температура смеси газообразного топлива и воздуха основана на первом соотношении.

В одном из вариантов предложен способ, в котором, при первом условии, заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя.

Посредством регулирования количества воздуха, вводимого в цилиндр, в ответ на датчик температуры и температуру газообразного топлива после расширения, которая не основана на датчике температуры воздуха, может быть возможным улучшать управление топливно-воздушным соотношением двигателя, когда количество воздуха двигателя регулируют на основании отдельного датчика температуры. Например, во многих применениях газообразного топлива, температуру впускного коллектора измеряют в области коллектора, чтобы обеспечивать среднюю температуру впускного коллектора. Однако газообразное топливо обычно впрыскивают в отдельные впускные отверстия цилиндра, чтобы улучшать переходное управление топливно-воздушным соотношением. Как результат, датчик температуры, расположенный в области коллектора, может не обеспечивать точной температуры топливно-воздушной смеси на входе в цилиндр (например, впускном отверстии цилиндра). Более точная оценка температуры топливно-воздушной смеси может обеспечиваться посредством комбинирования сведений о температуре воздуха с расположенного выше по потоку датчика температуры воздуха с оценкой температуры газообразного топлива после того, как газообразное топливо расширяется на впуске воздуха. Температуру топливно-воздушной смеси определяют из отдельных потоков газообразного вещества: температуры воздуха и газообразного топлива. Таким образом, может быть возможным обеспечивать более лучшую оцененную температуру топливно-воздушной смеси, так что количество воздуха, поступающего в цилиндр, может быть определено точнее.

Настоящее изобретение может давать несколько преимуществ. В частности, подход может улучшать управление топливно-воздушным соотношением двигателя. Кроме того, подход может давать улучшенное управление топливно-воздушным соотношением без добавления затрат на систему.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего изобретения будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества, описанные в материалах настоящей раскрытия, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящей заявки как подробное описание, когда воспринимаются по отдельности или со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичное изображение двигателя;

фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа работы двигателя с газообразным топливом.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение имеет отношение к работе двигателя на газообразном топливе. В частности, изобретение предусматривает способ улучшения управления топливно-воздушным соотношением двигателя посредством улучшения оценок воздуха и топлива, поступающих в цилиндр двигателя. В одном из неограничивающих примеров, двигатель может быть в системе, как показана на фиг. 1. Фиг. 2 иллюстрирует примерный способ определения и регулирования заряда воздуха цилиндра, установки момента зажигания и количества газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель. В одном из примеров, температуру заряда цилиндра оценивают в ответ на соотношение топлива и воздуха, подаваемое в двигатель.

Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана в сообщении с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Жидкостная топливная форсунка 66 непосредственного впрыска показана расположенной для впрыска жидкого топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, жидкое топливо может впрыскиваться во впускное отверстие, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Жидкостная топливная форсунка 66 непосредственного впрыска подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса, подаваемого из контроллера 12. Жидкое топливо подается в жидкостную топливную форсунку 66 непосредственного впрыска топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана).

Газообразная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал показана расположенной для впрыска газообразного топлива во впускное отверстие 35 цилиндра. В некоторых примерах, газообразная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал может быть расположена во впускном отверстии головки блока цилиндров. В других примерах, газообразная топливная форсунка 81 может впрыскивать газообразное топливо в центральную зону впускного коллектора 44. Газообразная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал может выдавать газообразное топливо в двигатель 10 одновременно с жидкостной топливной форсункой 66, подающей жидкое топливо. Однако может подаваться только газообразное топливо через газообразную топливную форсунку 81 впрыска во впускной канал в некоторых примерах.

Газообразная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал принимает газообразное топливо через направляющую-распределитель 90 для топлива и резервуар-хранилище 91. Регулятор 86 давления регулирует давление, которое подается на направляющую-распределитель 90 для топлива баком-хранилищем 91. Температуру газа в направляющей-распределителе 90 для топлива считывают посредством датчика 60 температуры. Давление газа в направляющей-распределителе 90 для топлива считывают посредством датчика 61 давления. Открывание и закрывание газообразной топливной форсунки 81 впрыска во впускной канал управляется контроллером 12, так что каждая выдает разные количества газообразного топлива, которые могут выдаваться в камеру 30 сгорания.

Впускной коллектор 44 показан в сообщении с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. Электронный дроссель 62 показан расположенным между впускным коллектором 44 и воздухозаборником 42. В некоторых примерах, впускной коллектор 44 и впускное отверстие 35 цилиндра могут быть частью системы впуска воздуха.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 выхлопных газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение давления на впуске с датчика 120 давления и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждого оборота коленчатого вала, по которому определяют скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления могут применяться другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания и/или в воздухозаборник двигателя, включающий в себя, в некоторых примерах, отверстие цилиндра. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие варианты.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, показана блок-схема последовательности операций способа работы двигателя. Способ по фиг. 2 может выполняться посредством команд, хранимых в постоянной памяти контроллера 12, предусмотренного системой по фиг. 1.

На этапе 202 способа 200 определяют температуру газообразного топлива в направляющей-распределителе для топлива, удерживающей газообразное топливо. В одном из примеров, температуру газообразного топлива измеряют посредством датчика температуры, такого как датчик 61 температуры, показанный на фиг. 1. Датчик температуры может выводить напряжение, ток или длительность импульса. Способ 200 переходит на этап 204 после того, как определена температура газообразного топлива.

На этапе 204 способа 200 определяют давление газообразного топлива в направляющей-распределителе для топлива, удерживающей газообразное топливо. В одном из примеров, давление газообразного топлива измеряют посредством датчика давления, такого как датчик 60 давления, показанный на фиг. 1. Датчик давления может выводить напряжение, ток или длительность импульса. Способ 200 переходит на этап 206 после того, как определено давление газообразного топлива.

На этапе 206 способа 200 определяют давление в системе впуска воздуха. В одном из примеров, давление в системе впуска воздуха измеряют посредством датчика давления, такого как датчик 122 давления, показанный на фиг. 1. Датчик давления может выводить напряжение, ток или длительность импульса. Давление на впуске воздуха может быть давлением воздуха или давлением от комбинации воздуха и выхлопных газов. Давление в системе впуска воздуха также может включать в себя давление подвергнутых рециркуляции выхлопных газов (EGR) на впуске воздуха. Способ 200 переходит на этап 208 после того, как определено давление на впуске воздуха.

На этапе 208 способа 200 определяют температуру впрыснутого газообразного топлива после расширения. В одном из примеров, температуру впрыскиваемого топлива определяют согласно следующему уравнению:

Где IFT - температура впрыснутого топлива, FRT - температура газообразного топлива в направляющей-распределителе для топлива, MAP - давление во впускном коллекторе, а k - постоянная со значением 1,299. Температура впрыснутого топлива является температурой газообразного топлива после расширения на впуске воздуха двигателя. Способ 200 переходит на этап 210 после того, как определена температура впрыснутого газообразного топлива.

На этапе 210 способа 200 определяют температуру на впуске. В одном из примеров, температуру на впуске определяют посредством датчика температуры во впускном коллекторе ниже по потоку от дросселя и выше по потоку от впускных отверстий цилиндра. Датчик температуры выводит сигнал, указывающий температуру на впуске, в контроллер 12, показанный на фиг. 1. Способ 200 переходит на этап 212 после того, как определена температура на впуске.

На этапе 212 способа 200 определяют соотношение газообразного топлива с воздухом на впуске двигателя. В одном из примеров, соотношение газообразного топлива с воздухом регулируют, чтобы выдавать стехиометрическую смесь для сгорания на значении 17,2:1. Более богатое или более бедное соотношение может выдаваться посредством добавления или отнимания топлива у двигателя. Количество топлива может регулироваться посредством уменьшения или увеличения длительности импульса топлива газообразной топливной форсунки. Способ 200 переходит на этап 214 после того, как определено соотношение газообразного топлива с воздухом.

На этапе 214 способа 200 определяют удельную теплоемкость комбинированной смеси воздуха и газообразного топлива. В одном из примеров, удельную теплоемкость комбинированной смеси при постоянном объеме определяют посредством уравнения:

Где Eff_Cvo - начальный эффективный Cvo для смеси воздуха и топлива, 17,2 - соотношение газообразного топлива и воздуха, Cvo_methane - удельная теплоемкость при постоянном объеме метана (например, 1,7354 кДж/кг⋅К), а Cvo_air - удельная теплоемкость при постоянном объеме воздуха (например, 0,165 кДж/кг⋅К). Способ 200 переходит на этап 215 после того, как определена удельная теплоемкость смеси газообразного топлива и воздуха.

На этапе 216 определяют температуру комбинированной смеси газообразного топлива и воздуха. Совместная температура отражает, насколько впрыск газообразного топлива охлаждает температуру воздуха, введенного в двигатель. В одном из примеров способа 200 определяют совместную температуру смеси газообразного топлива и воздуха согласно следующему уравнению:

Где Eff_mct - эффективная температура заряда коллектора, IFT - температура впрыскиваемого топлива, MCT - температура заряда коллектора, а остальные переменные являются такими, как описано ранее. Способ 200 переходит на этап 218 после того, как определена эффективная температура заряда коллектора.

На этапе 218 способа 200 определяют заряд воздуха цилиндра посредством совместной температуры топливно-воздушной смеси или эффективной температуры заряда коллектора по этапу 216. В одном из примеров, заряд воздуха цилиндра определяют по закону идеального газа, PV=nRT, где T - эффективная температура заряда коллектора в градусах K, P - давление во впускном коллекторе, которое определено на этапе 206, V - объем цилиндра, n - количество молей воздуха, а R газообразная постоянная. В качестве альтернативы, заряд воздуха цилиндра может определяться посредством датчика массы воздуха и регулироваться с учетом температуры заряда воздуха, как описано в патенте США US 5331936, который настоящим фактически полностью включен в состав посредством ссылки. Способ 200 переходит на этап 220 после того, как настроен заряд воздуха цилиндра.

На этапе 220 способа 200 регулируют положение дросселя, чтобы скорректировать оцененный заряд воздуха цилиндра по этапу 218 до требуемого заряда воздуха цилиндра. Требуемый заряд воздуха цилиндра может определяться опытным путем и сохраняться в памяти, которая индексируется посредством скорости вращения двигателя и запроса крутящего момента двигателя. Если оцененный заряд воздуха цилиндра меньше, чем требуемый заряд воздуха цилиндра, величина открывания дросселя увеличивается. Если оцененный заряд воздуха цилиндра больше, чем требуемый заряд воздуха цилиндра, величина открывания дросселя уменьшается. Положение дросселя регулируют, так чтобы заряд воздуха цилиндра был отрегулирован для последующего цикла цилиндра. Способ 200 переходит на этап 222 после того, как дроссель регулируют для обеспечения требуемого заряда воздуха цилиндра (например, количества воздуха в цилиндре, которое сжигается с топливом во время цикла цилиндра).

На этапе 222 способа 200 регулируют установку момента зажигания в цилиндре. Установка момента зажигания может регулироваться для текущего цикла цилиндра, так чтобы опережение зажигания было надлежащим при данном заряде воздуха цилиндра, который определен на этапе 218 с использованием эффективной температуры заряда коллектора. В одном из примеров, установку момента зажигания определяют опытным путем и сохраняют в таблице, которая индексируется посредством скорости вращения двигателя и запрошенного крутящего момента. Выходные данные из таблицы корректируются на основании температуры на впуске воздуха и, в частности, эффективной температуры заряда коллектора. Например, если эффективная температура заряда коллектора является меньшей, чем температура, измеренная во впускном коллекторе, искровое зажигание может подвергаться опережению. Способ 200 переходит на этап 224 после того, как отрегулирована установка момента зажигания цилиндра.

На этапе 224 способа 200 регулируют установку момента впрыскиваемого газообразного топлива. Количество впрыскиваемого газообразного топлива может меняться около стехиометрических условий для воздушно-метановой смеси (например, 17,2:1), чтобы улучшать эффективность каталитического нейтрализатора. Однако, если заряд воздуха цилиндра больше, чем требуемый, так как впрыскиваемое количество топлива охлаждает заряд воздуха цилиндра, количество топлива, впрыскиваемое в двигатель, может уменьшаться, чтобы учесть по меньшей мере часть разности заряда воздуха цилиндра. Однако дроссель может регулироваться с большим влиянием, так что может поддерживаться требуемое топливно-воздушное соотношение. Способ 200 переходит на этап 226 для систем, которые включают в себя впрыск газообразного топлива и жидкого топлива. Иначе способ 200 переходит на выход, когда жидкое топливо не впрыскивается в двигатель.

На этапе 226 способа 200 регулируют количество жидкого топлива, впрыскиваемого в двигатель. Если заряд воздуха цилиндра, основанный на эффективной температуре воздуха, больше, чем ожидается, количество жидкого топлива, впрыскиваемого в двигатель, может увеличиваться, чтобы выдавать стехиометрическую топливно-воздушную смесь в цилиндры двигателя. Если заряд воздуха цилиндра, основанный на эффективной температуре воздуха, меньше, чем ожидается, количество жидкого топлива, впрыскиваемого в двигатель, может уменьшаться, чтобы выдавать стехиометрическую топливно-воздушную смесь в цилиндры двигателя. В одном из примеров, количество жидкого топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, регулируют пропорционально разности между требуемым зарядом цилиндра и зарядом цилиндра, оцененным посредством эффективной температуры коллектора. Способ 200 переходит на выход после того, как отрегулирована установка момента впрыска жидкого топлива.

Таким образом, способ по фиг. 2 предусматривает способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых: регулируют количество воздуха, вводимого в двигатель, в ответ на выходной сигнал датчика температуры в воздухозаборнике двигателя; и регулируют количество воздуха, вводимого в двигатель, в ответ на температуру газообразного топлива после расширения газообразного топлива, при этом температура газообразного топлива не зависит от датчика температуры в потоке воздуха. Другими словами, заряд воздуха цилиндра регулируют с учетом впрыска газообразного топлива без компенсации, выведенной из впрыска газообразного топлива, регулируемого в ответ на температуру воздуха или воздуха и EGR.

В некоторых примерах способ включает в себя те случаи, в которых газообразное топливо является метаном, при этом воздухозаборник содержит впускное отверстие цилиндра. Способ также включает в себя те случаи, в которых газообразное топливо является метаном, при этом воздухозаборник является впускным коллектором, расположенным ниже по потоку от дросселя. Способ включает в себя те случаи, в которых учет расширения газообразного топлива включает в себя этап, на котором учитывают эффект охлаждения, который повышает плотность воздуха, введенного в двигатель. Способ включает в себя те случаи, в которых учет эффекта охлаждения включает в себя этап, на котором определяют температуру топлива на основании изэнтропического расширения. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором впрыскивают жидкое топливо в цилиндр двигателя в течение цикла двигателя, в котором впрыскивают газообразное топливо. Способ включает в себя те случаи, в которых жидкое топливо является бензином, при этом количество впрыскиваемого бензина регулируют в ответ на температуру смеси газообразного топлива и воздуха.

В еще одном примере, способ по фиг. 2 предусматривает работу двигателя, включающую в себя этапы, на которых: регулируют заряд воздуха цилиндра в ответ на температуру воздуха, введенного в двигатель, и результирующую температуру газообразного топлива, впрыснутого на впуске воздуха двигателя, при этом результирующая температура является температурой, не основанной на температуре воздуха. Способ включает в себя те случаи, в которых результирующая температура является температурой после расширения газообразного топлива на впуске воздуха двигателя. Способ включает в себя те случаи, в которых результирующая температура основана на изэнтропическом расширении газообразного топлива. Способ включает в себя те случаи, в которых заряд воздуха цилиндра регулируют в ответ на результирующую температуру впускного заряда, которая основана на температуре воздуха, введенного в двигатель, и результирующей температуре газообразного топлива.

В некоторых примерах, способ дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания в ответ на результирующую температуру впускного заряда. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют количество газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель, в ответ на заряд воздуха цилиндра. Способ также включает в себя те случаи, в которых заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя.

В еще одном другом примере, способ по фиг. 2 предусматривает работу двигателя, включающую в себя этапы, на которых: подают первое соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при первом условии; подают второе соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при втором условии; регулируют заряд воздуха цилиндра при первом условии в ответ на первое соотношение и регулируют заряд воздуха цилиндра при втором условии в ответ на второе соотношение. Другими словами, поскольку эффект охлаждения от впрыска газообразного топлива в двигатель основан непосредственно на количестве впрыскиваемого газообразного топлива, заряд воздуха цилиндра регулируют в ответ на количество впрыскиваемого газообразного топлива и величину охлаждения, которую оно дает смеси топлива и воздуха.

Способ включает в себя те случаи, в которых, при первом условии, первое соотношение газообразного топлива с воздухом больше, чем соотношение газообразного топлива с воздухом при втором условии, при этом заряд воздуха цилиндра при первом условии регулируют на больший процент, чем заряд воздуха цилиндра при втором условии. Способ также включает в себя те случаи, в которых заряд воздуха цилиндра при первом условии регулируют в ответ на результирующую температуру газообразного топлива, которая не основана на температуре воздуха. Способ включает в себя те случаи, в которых заряд воздуха цилиндра также регулируют при первом условии в ответ на результирующую температуру впрыснутого количества газообразного топлива и температуру воздуха, поступающего в двигатель, при первом условии. Способ также включает в себя те случаи, в которых, при первом условии, оцененная температура смеси газообразного топлива и воздуха основана на первом соотношении. Способ также включает в себя те случаи, в которых, при первом условии, заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя.

Как следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, способ, описанный на фиг. 2, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, раскрытых в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовому специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

Изобретение относится к способу работы двигателя на газообразном топливе. В одном из примеров регулируют заряд воздуха цилиндра посредством электронного контроллера в ответ на температуру воздуха, поступающего в двигатель, и температуру газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель. Способ улучшает регулирование топливно-воздушного соотношения двигателя. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

определяют температуру воздуха, поступающего в двигатель;

определяют температуру газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем температура газообразного топлива основана на давлении во впускном коллекторе двигателя, на оценке, которая не включает температуру воздуха, а является температурой газообразного топлива после его расширения на впуске воздуха двигателя; и

регулируют заряд воздуха цилиндра посредством электронного контроллера в ответ на температуру воздуха, поступающего в двигатель, и температуру газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель.

2. Способ по п. 1, в котором заряд воздуха цилиндра регулируют в ответ на температуру топливно-воздушной смеси, которая основана на температуре воздуха, поступающего в двигатель, и температуре газообразного топлива.

3. Способ по п. 2, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания в ответ на температуру топливно-воздушной смеси.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют количество газообразного топлива, впрыскиваемого во впуск воздуха двигателя, в ответ на заряд воздуха цилиндра, и дополнительно включающий определение температуры смеси воздуха, поступающего в двигатель, и газообразного топлива, на основании удельной теплоемкости смеси.

5. Способ по п. 1, в котором заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя и дополнительно включающий определение удельной теплоемкости топливно-воздушной смеси на основании соотношения топлива и воздуха на впуске воздуха двигателя и определение температуры топливно-воздушной смеси из удельной теплоемкости топливно-воздушной смеси.

6. Способ по п. 1, в котором газообразное топливо является метаном, а впуск воздуха двигателя является впускным коллектором, расположенным ниже по потоку от дросселя.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором впрыскивают жидкое топливо в цилиндр двигателя в течение цикла двигателя, в котором впрыскивают газообразное топливо.

8. Способ по п. 7, в котором жидкое топливо является бензином, при этом количество бензина, впрыскиваемого в двигатель, регулируют в ответ на температуру газообразного топлива и температуру воздуха смеси.

9. Способ по п. 1, дополнительно включающий впрыскивание жидкого топлива в двигатель, при этом количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, пропорционально разности между требуемым зарядом цилиндра и зарядом цилиндра, оцененным из температуры газообразного топлива.

10. Способ по п. 1, в котором газообразное топливо является метаном, а впуск воздуха двигателя содержит впускное отверстие цилиндра.

11. Способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

подают первое соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при первом условии;

подают второе соотношение газообразного топлива с воздухом в цилиндр при втором условии;

регулируют заряд воздуха цилиндра при первом условии в ответ на первое соотношение и

регулируют заряд воздуха цилиндра при втором условии в ответ на второе соотношение.

12. Способ по п. 11, в котором, при первом условии, первое соотношение газообразного топлива с воздухом больше, чем второе соотношение газообразного топлива с воздухом при втором условии, при этом, при первом условии, заряд воздуха цилиндра регулируют на больший процент, чем заряд воздуха цилиндра при втором условии.

13. Способ по п. 11, в котором заряд воздуха цилиндра при первом условии регулируют в ответ на результирующую температуру газообразного топлива, которая не основана на температуре воздуха.

14. Способ по п. 11, в котором заряд воздуха цилиндра также регулируют при первом условии в ответ на результирующую температуру впрыснутого количества газообразного топлива и температуру воздуха, поступающего в двигатель при первом условии.

15. Способ по п. 11, в котором, при первом условии, оцененная температура смеси газообразного топлива и воздуха основана на первом соотношении.

16. Способ по п. 11, в котором, при первом условии, заряд воздуха цилиндра регулируют посредством дросселя.

17. Способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

определяют температуру воздуха, поступающего в двигатель;

определяют температуру газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем температура газообразного топлива основана на соотношении давления во впускном коллекторе двигателя и давления в направляющей-распределителе для топлива и является температурой газообразного топлива после его расширения на впуске воздуха двигателя и на основании оценки, которая не включает температуру воздуха; и

регулируют заряд воздуха цилиндра посредством электронного контроллера в ответ на температуру воздуха, поступающего в двигатель, и температуру газообразного топлива, впрыскиваемого в двигатель.