ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам для двигателя, включающим в себя этапы, на которых осуществляют подачу высокооктанового топлива в топливный бак для высокооктанового топлива и подачу низкооктанового топлива в топливный бак для низкооктанового топлива, и введение атмосферного воздуха в систему выпуска для вторичного введения воздуха в ответ на подачу низкооктанового топлива в двигатель.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Бензин, используемый при сгорании в двигателе, содержит в себе большое количество соединений, типично включающих в себя дюжины или сотни углеводородов плюс спирт. Каждое из этих соединений может иметь разные удельные энергоемкости и детонационные свойства или «октановое число», присущие их химическому составу и структуре.
Октановым числом топлива является легкость, с которой топливо самовоспламеняется. Октановое число топлива может классифицироваться его склонностью воспламеняться в переменных условиях давления или температуры. Оценка октановой характеристики (детонационной стойкости) является стандартной процедурой для количественной оценки условий, в которых топливо самовоспламеняется без внешнего воспламенения. Соединения с более высокими октановыми характеристиками могут выдерживать большую температуру в камере сгорания без самовоспламенения. Высокие требования крутящего момента могут удовлетворяться усиленным потоком воздуха в камеру сгорания, таким образом, камера сгорания может иметь высокие давление и температуру во время работы на высоком крутящем моменте. Если условия в камере достигают условий самовоспламенения топливно-воздушной смеси, расположенной в ней, может возникать преждевременное воспламенение или детонация в двигателе.
Углеводородные соединения, имеющие высокие октановые характеристики, часто имеют низкую удельную энергоемкость. Вообще, сгорание некоторого количества высокооктанового топлива будет вырабатывать меньшее количество энергии, чем сгорание такого же количества низкооктанового топлива. Таким образом, для заданного требования энергии, большее количество высокооктанового топлива впрыскивается в камеру сгорания, чем низкооктанового топлива. Таким образом, защитные эффекты высокооктановых соединений топлива уравновешиваются потерями эффективности использования топлива от сжигания топлива, которое не является энергоемким.
Разделение бензина было предложено для преодоления вышеприведенных проблем. Предшествующие подходы извлекали этиловый спирт из смесей этилированного топлива для избирательного впрыска. Этиловый спирт, однако, является только одним из многих высокооктановых компонентов бензина. Кроме того, этот способ не предусматривает переменное пороговое значение разделения по октановому числу.
Дальнейшие подходы разделяли бензин наполняемого снаружи топливного бака на низкооктановую часть и высокооктановую часть, накапливаемые отдельно в топливном баке для высокооктанового топлива и топливном баке для низкооктанового топлива. Многие транспортные средства имеют ограниченное имеющееся в распоряжении пространство, а потому, не могут вмещать конфигурацию трех топливных баков и трех топливных насосов. Кроме того, этот способ добавляет дополнительный вес транспортному средству, внося вклад в потери эффективности использования топлива, и способ, к тому же, обладает высокой стоимостью.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы в материалах настоящего описания обнаружили, что, посредством разделения топлива по октановому числу, требуемое пороговое значение разделения по октановому числу может устанавливаться в качестве некоторого количества значений для достижения точного управления сгоранием. Кроме того, посредством разделения топлива на высокооктановую часть и низкооктановую часть и возврата низкооктановой части в наполняемый снаружи топливный бак (или наоборот), преимущества разделения топлива могут достигаться без добавления третьих топливных насоса и бака, уменьшая как вес, так и пространство, занимаемое системой разделения, и уменьшая стоимость системы. Топливный сепаратор может иметь более высокий выпуск низкооктанового топлива или более высокий выпуск высокооктанового топлива. Таким образом, разделительный бак может быть меньшим, чем наполняемый снаружи топливный бак, и может хранить топливо с октановым числом, соответствующим более низкому выпуску сепаратора, чтобы дополнительно минимизировать объем, занимаемый системой разделения, и вес системы, и эффективно преобразовывать наполняемый снаружи топливный бак в топливный бак для высокооктанового топлива или топливный бак для низкооктанового топлива.
В одном из аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
подают высокооктановое топливо в топливный бак для высокооктанового топлива и подают низкооктановое топливо в топливный бак для низкооктанового топлива;
вводят атмосферный воздух в систему выпуска для вторичного введения воздуха в ответ на подачу низкооктанового топлива в двигатель.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором разделяют топливо из наполняемого снаружи топливного бака на высокооктановое топливо и низкооктановое топливо в топливном сепараторе.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором возвращают низкооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, чтобы наполняемый снаружи топливный бак становился топливным баком для низкооктанового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором возвращают высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, чтобы наполняемый снаружи топливный бак становился топливным баком для высокооктанового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают количество высокооктанового топлива, подаваемого в двигатель, и уменьшают количество низкооктанового топлива, подаваемого в двигатель, в ответ на температуру двигателя выше порогового значения, нагрузку двигателя выше порогового значения, скорость вращения двигателя ниже порогового значения, указание вибрации двигателя, указание детонации в двигателе, требование крутящего момента двигателя выше порогового значения, требование мощности двигателя выше порогового значения, давление во впускном коллекторе выше порогового значения или некоторую их комбинацию.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых уменьшают количество высокооктанового топлива, подаваемого в двигатель, и увеличивают количество низкооктанового топлива, подаваемого в двигатель, в ответ на температуру двигателя ниже порогового значения, нагрузку двигателя ниже порогового значения, скорость вращения двигателя выше порогового значения, прекращение вибрации двигателя, прекращение детонации в двигателе, требование крутящего момента двигателя ниже порогового значения, требование мощности двигателя ниже порогового значения, давление во впускном коллекторе ниже порогового значения или некоторую их комбинацию.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых независимо подают топливо из топливного бака для высокооктанового топлива и топливного бака для низкооктанового топлива в двигатель.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых впрыскивают высокооктановое топливо непосредственно в один или более цилиндров двигателя и впрыскивают во впускной канал низкооктановое топливо в одно или более воздушных впускных отверстий.
В одном из вариантов предложен способ, в котором введение атмосферного воздуха в систему выпуска включает в себя этап, на котором накачивают воздух в выпускной коллектор.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
подают высокооктановое топливо в топливный бак для высокооктанового топлива и подают низкооктановое топливо в топливный бак для низкооктанового топлива;
впрыскивают высокооктановое топливо с использованием первой процедуры или низкооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на первое состояние и вторичное введение; и
впрыскивают низкооктановое топливо с использованием первой процедуры или высокооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на второе состояние и вторичное введение.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором накачивают атмосферный воздух из воздухозаборника в систему выпуска при вторичном введении воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют сгорание некоторого количества несгоревших углеводородов в выхлопных газах, вслед за вторичным введением воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, в котором в первом состоянии высокооктановое топливо является более требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха, чем низкооктановое топливо; а во втором состоянии низкооктановое топливо является более требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых определяют, требуется ли высокооктановое топливо или требуется ли низкооктановое топливо в ответ на молекулярный вес, испаряемость, упругость, коэффициент преломления, емкость паров, плотность, октановое число или некоторую их комбинацию у высокооктанового топлива и низкооктанового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первую процедуру осуществляют в первом состоянии в ответ на условия работы, являющиеся неустойчивыми с высокооктановым топливом, или отсутствие в распоряжении высокооктанового топлива; а вторую процедуру осуществляют во втором состоянии в ответ на условия работы, являющиеся неустойчивыми с низкооктановым топливом, или отсутствие в распоряжении низкооктанового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором вторая процедура включает в себя этап, на котором увеличивают величину запаздывания искрового зажигания или понижают топливно-воздушное соотношение (AFR) в ответ на подачу топлива для реализации второй процедуры.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
вводят атмосферный воздух в выпускной коллектор;
уменьшают запаздывание искрового зажигания в ответ на подачу высокооктанового топлива в двигатель и увеличивают запаздывание искрового зажигания в ответ на подачу низкооктанового топлива в двигатель в первом состоянии; и
уменьшают запаздывание искрового зажигания в ответ на подачу низкооктанового топлива в двигатель и увеличивают запаздывание искрового зажигания в ответ на подачу высокооктанового топлива в двигатель во втором состоянии.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых разделяют топливо в наполняемом снаружи топливном баке на высокооктановое топливо и низкооктановое топливо в топливном сепараторе и определяют первое состояние или второе состояние в ответ на высокооктановое топливо или низкооктановое топливо, являющееся более требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором определяют первое состояние или второе состояние в ответ на измерение или логический вывод октанового числа, упругости, емкости, коэффициента преломления паров или плотности высокооктанового топлива и низкооктанового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых подают высокооктановое топливо из топливного сепаратора во вспомогательный топливный бак и возвращают низкооктановое топливо из топливного сепаратора в наполняемый снаружи топливный бак; или подают низкооктановое топливо из топливного сепаратора во вспомогательный топливный бак и возвращают высокооктановое топливо из топливного сепаратора в наполняемый снаружи топливный бак.
Примерный вариант осуществления может подавать топливо из наполняемого снаружи топливного бака в сепаратор, где оно может разделяться на низкооктановую часть и высокооктановую часть. Высокооктановая часть может подаваться в бак-накопитель высокооктанового топлива, а низкооктановая часть может возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак. Октановое число внутри наполняемого снаружи топливного бака может непрерывно понижаться на всем протяжении разделения топлива и, таким образом, октановое число может непрерывно контролироваться. Способ работы может завершать разделение топлива, если уровень топлива наполняемого снаружи топливного бака падает ниже порогового значения или пустеет, или если полон меньший топливный бак для высокооктанового топлива. Дополнительные варианты осуществления могут завершать разделение, если октановое число в наполняемом снаружи топливном баке падает ниже порогового значения.
Предшествующие подходы разделения топлива испытывают застойность топлива после продолжительной работы в ограниченном диапазоне скоростей вращения-нагрузок. Например, это может происходить в результате использования транспортного средства для буксировки тяжелого прицепа или работы на высокой мощности, гораздо чаще, чем на более низкой мощности, таким образом, низкооктановое топливо может использоваться реже, чем высокооктановое топливо. В качестве альтернативы, транспортное средство может работать почти исключительно на холостом ходу и незначительных нагрузках, таким образом, высокооктановое топливо может почти никогда не использоваться. Поэтому, топливо в недоиспользованном баке может становиться застоявшимся через некоторый период времени. Раскрытые варианты осуществления уменьшают или устраняют застойность топлива посредством независимого контроля условий, вносящих вклад в застойность топлива внутри отдельных баков. Если топливо определено застоявшимся, топливо из недоиспользованного бака может подаваться в двигатель для сгорания. Определение застойности топлива может требоваться для любой системы двигателя, которая независимо хранит и использует два вида топлива. Например, оно может требоваться для двухтопливного двигателя на бензине + CNG, для двигателя DI (непосредственного впрыска) на PFI + E85, для системы, которая использует встроенное выделение этилового спирта из бензин-этаноловой смеси, и т.д.
Раскрытая система особенно хорошо пригодна для систем, оборудованных вторичным введением воздуха для быстрой активации каталитического нейтрализатора и снижения выбросов. Выхлопные газы, обогащенные некоторым количеством низкооктанового топлива, могут быть легче воспламеняемыми, чем выхлопные газы, обогащенные высокооктановым топливом. Таким образом, когда требуется вторичное введение воздуха, низкооктановое топливо может использоваться для повышенной эффективности вторичного сгорания.
В примерном варианте осуществления, система может иметь топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива, и может быть выполнена со вторичным введением воздуха для сжигания выхлопных газов. Когда требуется вторичное введение воздуха, количество низкооктанового топлива, подаваемого в двигатель, может возрастать. Подобным образом, если высокое количество высокооктанового топлива используется для сгорания, может инициироваться вторичное введение воздуха. Подобное действие также может использоваться для повышения эффективности и уменьшения выбросов при холодном запуске двигателя.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено 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
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 изображает примерный вариант осуществления топливной системы с тремя баками с топливным сепаратором.
Фиг. 3 изображает примерный вариант осуществления топливной системы с двумя баками с топливным сепаратором.
Фиг. 4 изображает дополнительный примерный вариант осуществления топливной системы с двумя баками с топливным сепаратором и вторичным введением воздуха.
Фиг. 5 - 12 изображают примерные способы работы для топливной системы с разделением топлива.
Фиг. 13 - 15 изображают примерные способы работы для топливной системы с разделением топлива и вторичным введением воздуха.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Бензин содержит в себе большое количество углеводородных соединений, используемых для сгорания. Соединения, такие как изооктан (C8H18), бутан (C4H10), 3-этилтолуол (C9H12) и метил-триэтиловый эфир усилителя октанового числа (C5H12O), обычно обнаруживаются в бензине, каждый имеет соответствующую октановую характеристику и удельную энергоемкость. Этиловый спирт (C2H6O) также обычно обнаруживается в этилированном бензине и имеет более высокую октановую характеристику и более низкую удельную энергоемкость, чем неэтилированный бензин.
Октановая характеристика и, аналогично, октановое число указывают ссылкой на условия, которые может выдерживать топливно-воздушная смесь без воспламенения. Высокооктановые виды топлива могут выдерживать более высокие давление и температуру в камере сгорания без самовоспламенения, чем низкооктановые виды топлива.
В нормальных условиях принудительного зажигания, сгорание инициируется в камере сгорания посредством искры, содержащей в себе топливно-воздушную смесь, на между 10 и 40 градусами угла поворота коленчатого вала раньше верхней мертвой точки. Это предоставляет возможность, чтобы процесс сгорания развивал пиковое давление в момент времени, предоставляющий возможностью для максимального отбора работы из расширяющихся газов. Фронт горения, берущий начало в месте искры, ускоряется внутри топливно-воздушной смеси, быстро повышая давление и температуру в пределах топливно-воздушной смеси. Давление затем падает, когда поршень опускается вниз, и энергия давления преобразуется в механическую работу, а в конечном счете, в крутящий момент двигателя.
Во время части цикла поршня с высоким давлением, давление и температура внутри цилиндра может превышать пороговое значение воспламенения топливно-воздушной смеси в камере. Это может вызывать детонацию внутри топливно-воздушного кармана за пределами фронта горения, называемую детонацию в двигателе. Детонация в двигателе может вызывать неприятный шум, а сильная или продолжительная детонация вызывает термомеханическое повреждение в отношении двигателя, а также потерю эффективности использования топлива. Предрасположенность двигателя к детонации может понижаться посредством снижения тепла сгорания или давления внутри цилиндров двигателя, однако, это ограничивает имеющийся в распоряжении крутящий момент. Преждевременное воспламенение происходит, когда температуру или давления внутри цилиндра двигателя побуждает топливно-воздушную смесь воспламеняться до применения зажигания.
Более высокооктановые виды топлива менее вероятно должны вызывать детонацию или преждевременное воспламенение в двигателе вследствие повышенного порога детонации. Таким образом, в условиях, благоприятных для детонации в двигателе, таких как высокая температура двигателя или высокое давление заряда воздуха, высокооктановые виды топлива могут требоваться для впрыска в цилиндры двигателя.
Удельная энергоемкость указывает ссылкой на количество энергии, которое топливо выделяет во время сгорания. Во время сгорания, тепловая энергия из топлива может преобразовываться в работу поршня. Топливо с более высокой удельной энергоемкостью может выбрасывать большее количество энергии на единицу массы или объема, чем топливо с более низкой удельной энергоемкостью. Таким образом, может расходоваться большее количество топлива с низкой удельной энергоемкостью, чем топлива с высокой удельной энергоемкостью, для данного выходного крутящего момента. Таким образом, топливо с низкой удельной энергоемкостью может вносить вклад в потери эффективности использования топлива и повышенные выбросы.
Вариант осуществления может оптимизировать преимущества, связанные с обоими типами топлива, посредством избирательного впрыска высокооктанового топлива во время режима работы, благоприятного для детонации в двигателе, и впрыска низкооктанового топлива для повышенной эффективности.
В варианте осуществления, бензин в наполняемом снаружи топливном баке может включать в себя смесь высокооктановых и низкооктановых соединений. Наполняемый снаружи топливный бак может указывать ссылкой на топливный бак, присоединенный к внешней стороне транспортного средства для прямой подачи топлива от пользователя посредством вставки заправочного пистолета в наливную горловину. Топливный сепаратор может быть присоединен по текучей среде к наполняемому снаружи топливному баку через топливный насос, расположенный внутри подающей топливо магистрали. Вариант осуществления топливного сепаратора может включать в себя удерживающий сосуд с мембраной, расположенной в нем, разделяющей удерживающий сосуд на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Каждая часть может иметь соответствующий выпуск для топлива. Мембрана может предоставлять возможность избирательного проникновения некоторых компонентов, содержащихся в бензине. Каждая из двух сторон удерживающего сосуда может поддерживаться под соответствующими давлениями.
Сторона сосуда, присоединенная к наполняемому снаружи топливному баку, может поддерживаться под давлением, более высоким, чем ее противоположная сторона. Сторона высокого давления, принимающая топливо из наполняемого снаружи топливного бака, может соответствовать стороне низкооктанового топлива сепаратора. Более высокооктановые соединения могут проникать через мембрану на сторону низкого давления сепаратора в парообразной форме.
Давление внутри стороны высокого давления сепаратора может быть выше упругости паров высокооктановых компонентов бензина и ниже упругости паров низкооктановых компонентов бензина. Октановое число соединений бензина может быть пропорциональной упругости паров соединений. Другими словами, под давлением сепаратора, более высокооктановые соединения могут испаряться с большей скоростью, чем низкооктановые соединения, создавая большее количество высокооктанового топлива и большее количество низкооктанового топлива внутри сепаратора.
В варианте осуществления, пары топлива на стороне низкого давления мембраны могут собираться во вспомогательном удерживающем сосуде, где они могут конденсироваться в жидкое состояние. По причинам, изложенным выше, октановое число конденсированного пара может быть более высоким, чем октановое число топлива, оставшегося на стороне более высокого давления сепаратора, а также среднее октановое число бензина, оставшегося в наполняемом снаружи топливном баке.
Скорость, с которой испаряется бензин, может определяться давлением, под которым поддерживаются части высокого и низкого давления сепаратора. Она также может быть пропорциональна времени, которое бензин остается в сепараторе или интенсивности, с которой топливо циклически движется через сепаратор. Таким образом, в варианте осуществления, сторона высокого давления может быть под давлением, таким чтобы объем жидкости топлива, проникшего через мембрану, был большим, чем объем жидкости топлива, оставшегося на стороне высокого давления, или наоборот.
В варианте осуществления, высокооктановое топливо может накапливаться в топливном баке для высокооктанового топлива, а низкооктановое топливо может накапливаться в топливном баке для низкооктанового топлива. Каждый бак может быть присоединен к высокооктановой части топливного сепаратора и низкооктановой части топливного сепаратора, соответственно. Один или более топливных насосов могут быть функционально расположены между наполняемым снаружи топливным баком и топливным сепаратором, между топливным сепаратором и топливным баком для высокооктанового топлива, и между топливным сепаратором и топливным баком для низкооктанового топлива. Топливные насосы могут увеличивать скорость топлива между баками и сепаратором.
В альтернативных вариантах осуществления, высокооктановое отверстие топливного сепаратора или низкооктановое отверстие топливного сепаратора могут быть присоединены к впускному отверстию наполняемого снаружи топливного бака через обратную магистраль. В этом варианте осуществления, один из дополнительных разделительных баков и соответствующих насосов устраняется, уменьшая требуемое компоновочное пространство и вес транспортного средства по сравнению с вышеуказанным вариантом осуществления. Следовательно, вслед за событием дозаправки топливом, октановое число в наполняемом снаружи топливном баке становится все более и более высоким или низким, чтобы, через промежуток времени, наполняемый снаружи бак становился топливным баком для высокооктанового или низкооктанового топлива.
В варианте осуществления, топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива могут быть присоединены к двигателю раздельно. Топливный бак для высоко и низкооктанового топлива может иметь соответствующие топливные магистрали, присоединенные по текучей среде к некоторому количеству топливных форсунок. В варианте осуществления с двойным впрыском топлива, каждый цилиндр может иметь топливную форсунку для низкооктанового топлива и топливную форсунку для высокооктанового топлива, расположенные на периферии каждого цилиндра двигателя, для впрыска топлива непосредственно в камеру сгорания.
Кроме того дополнительном варианте осуществления, топливные магистрали могут объединяться выше по потоку от топливных форсунок. Клапан может присоединять топливную магистраль для высокооктанового топлива и топливную магистраль для низкооктанового топлива к объединенной топливной магистрали. Клапан может приводиться в действие для выбора октанового числа топлива, впрыскиваемого в двигатель через единый набор топливных форсунок.
Дополнительные варианты осуществления могут использовать впрыск во впускной канал. В системе впрыска во впускной канал, одна или более форсунок во впускном окне могут впрыскивать топливо во всасываемый воздух выше по потоку от цилиндра двигателя. Некоторые варианты осуществления могут иметь раздельные форсунки для высокооктанового и низкооктанового топлива, присоединенные по текучей среде к топливному баку для высокооктанового и низкооктанового топлива соответственно. Дополнительные варианты осуществления могут соединять топливные магистрали для высокооктанового и низкооктанового топлива выше по потоку от топливных форсунок впрыска во впускной канал.
Кроме того дополнительные варианты осуществления могут иметь форсунки как впрыска во впускной канал, так и непосредственного впрыска. В некоторых вариантах осуществления, форсунка впрыска во впускной канал и форсунка непосредственного впрыска обе могут быть присоединены по текучей среде к объединенной топливной магистрали, принимающей количества высокооктанового и низкооктанового топлива. Варианты осуществления могут включать в себя топливную форсунку впрыска во впускной канал высокооктанового топлива, топливную форсунку впрыска во впускной канал низкооктанового топлива, топливную форсунку непосредственного впрыска высокооктанового топлива, топливную форсунку непосредственного впрыска низкооктанового топлива или некоторую их комбинацию. Например, форсунка для высокооктанового топлива может быть присоединена к каждому цилиндру двигателя непосредственно для усиленного подавления детонации. Форсунка для низкооктанового топлива может быть форсункой впрыска во впускной канал для достижения улучшенного смешивания топлива и воздуха насосной работы на частичных нагрузках.
Подача топлива в форсунку через топливную магистраль и/или ввод в действие форсунки могут управляться системой управления в ответ на условия работы в вариантах осуществления. Эксплуатационные склонности водителя могут приводить к несоразмерному впрыску высокооктанового и низкооктанового топлива. Например, транспортное средство, регулярно эксплуатируемое на низких скоростях вращения двигателя и плавном разгоне, может редко смещать двигатель на более высокие нагрузки двигателя и, следовательно, может редко использовать высокооктановое топливо. По этой причине, высокооктановое топливо внутри топливного бака для высокооктанового топлива может не использоваться регулярно и может становиться застоявшимся. В еще одном примере, транспортное средство, регулярно работало на высоких нагрузках двигателя и высоких скоростях вращения двигателя, это может давать в результате более частый впрыск высокооктанового топлива в двигатель, чем низкооктанового топлива, и низкооктановое топливо может становиться застоявшимся.
Застойность топлива может указывать ссылкой на ряд условий топлива, которые могут происходить вследствие топлива, остающегося в топливном баке в течение продолжительного периода времени. Срок хранения топлива ограничен по ряду причин. Застойность может включать в себя застойность от испарения, застойность от окисления, застойность от конденсата и/или сезонную застойность. Например, в большей степени испаряющиеся компоненты топлива могут испаряться из топлива в воздух внутри контейнера для хранения топлива и захватываться системой для парообразующих выбросов. Это ведет к ухудшенному испарению и смешиванию топлива, которые могут давать в результате ухудшенные запуски двигателя и повышенные выбросы. Углеводороды внутри топлива также могут окисляться, если оставлены, чтобы находиться в топливном баке. Окисление уменьшает эффективность использования топлива и может побуждать бензин сгущаться. Загустевший бензин может забивать топливные фильтры и форсунки, приводя к повышенному ухудшению характеристик топлива и пониженным рабочим характеристикам. Суточные циклы также могут заставлять влажный воздух загрязнять топливную систему вследствие колебаний температуры, побуждающих конденсироваться влагу в воздухе, которая, в свою очередь может вызывать замерзание и разбавление топлива, а также ржавчину и коррозию внутри топливной системы.
В целях этого раскрытия, застойность топлива также может указывать ссылкой на топливо, имеющее ненадлежащий сезонный сорт. Федеральные нормы выбросов предписывают изменять формулу бензинового топлива, продаваемого на топливораздаточных колонках, чтобы уменьшать содержание токсичных и формирующих озон соединений в выбросах транспортных средств. Например, для снижения выбросов испаряющихся органических соединений (VOC), топливу, продаваемому в южных регионах (например, регионах, категоризированных под классом B ASTM), может требоваться иметь более низкую упругость паров по Рейду (RVP) по сравнению с топливом, продаваемом в северных регионах (например, регионах, категоризированных под классом C ASTM), во время летних месяцев. Более точно, различия в климате между двумя типами регионов могут требовать соответствующего различия испаряемости бензинового топлива, чтобы добиваться эффекта одинаковых выбросов.
Другие параметры топлива и присадки к топливу, которые оказывают влияние на выбросы транспортного средства, включают в себя упругость паров по Рейду (RVP) топлива, содержание кислорода, бензола и ароматических углеводородов в топливе, а также наличие серы, T90 (или E300), олефинов и T50 (или E200). Снижение токсичности выбросов испаряющихся органических соединений (VOC), технические условия по RVP и кислороду топлива были предписаны согласно EPA. Например, топливу, продаваемому во времена года высокого озона (или летом) (такие как с 1 июня по 15 сентября), требуется иметь RVP не более чем 7,2 фунтов на квадратный дюйм в южных регионах (то есть, область 1 регулирования VOC или класс B ASTM в течение лета) и 8,1 фунтов на квадратный дюйм в северных регионах (то есть, область 2 регулирования VOC или класс C ASTM в течение лета). Различие климата между двумя регионами требует соответствующего различия испаряемости топлива (например, бензина), чтобы добиваться эффекта одинаковых выбросов. По существу, время года высокого озона выбрано находящимся с 1 июня по 15 сентября согласно EPA, так как наибольшее количество нарушений озона происходит в течение этого периода. Поскольку топливо с более высокой RVP испаряется легче, чем топливо с более низкой RVP, посредством предписания топлива с более низкой RVP в летний сезон, могут уменьшаться выбросы VOC топлива летних сортов, и могут снижаться нарушения озона.
Топливо, произведенное зимой, может иметь более высокие уровни бутана, чем топливо, произведенное летом, вследствие пониженных рабочих характеристик двигателя в холодных атмосферных условиях. Таким образом, топливо, произведенное летом, может понижать рабочие характеристики двигателя, если используется во время зимних температур. Это может быть наиболее очевидным при холодном запуске двигателя и может увеличивать время, которое требуется, чтобы двигатель достигал своей идеальной рабочей температуры, приводя к повышенным выбросам и пониженной эффективности. Поэтому, топливо, оставшееся в недоиспользованном топливном баке для низкооктанового топлива, может иметь ненадлежащий сезонный сорт и может вносить вклад в функциональные потери и повышенные выбросы.
В примерном варианте осуществления, выбросы могут понижаться посредством введения некоторого количества атмосферного воздуха в выпускной коллектор в относительно горячей части системы выпуска.
В варианте осуществления, использующем вторичное введение воздуха, топливно-воздушная смесь в цилиндрах намеренно обогащена, и атмосферный воздух нагнетается в систему выпуска двигателя. Кислород в воздухе может окислять или сжигать несгоревшие углеводороды, оставшиеся в выхлопных газах, таким образом, повышая температуру выхлопных газов для быстрой активации каталитического нейтрализатора наряду с понижением содержания углеводородов испускаемых выхлопных газов.
При высоких температурах выхлопных газов, вторичное введение воздуха может быть более эффективным. Поэтому, когда требуется вторичное введение воздуха, температура выхлопных газов может повышаться. Один из примерных способов повышения температуры включает в себя увеличение запаздывания искрового зажигания. Высокое запаздывание искрового зажигания предоставляет возможность, чтобы выхлопные газы выходили из камеры сгорания с повышенным падением температуры. Однако, меньшая работа может поглощаться расширяющимся газом в цикле поршня, давая в результате потери коэффициента полезного действия и рабочих характеристик двигателя. Другие варианты осуществления могут использовать повышенное обогащение для усиления окисления вторичным воздухом, однако, это может приводить к пониженной эффективности использования топлива и может оказывать неблагоприятное влияние на преимущества по выбросам, связанные с вторичным введением воздуха.
Некоторые углеводороды могут быть более легкими для окисления в рамках вторичного введения воздуха. Например, низкооктановые соединения могут быть в большей степени испаряющимися, чем их высокооктановые дополнения. Выхлопные газы, богатые низкооктановым топливом, поэтому, могут добиваться эффективного окисления вторичным воздухом с меньшим обогащением или пониженным запаздыванием искрового зажигания, чем выхлопные газы, богатые высокооктановым топливом.
Таким образом, в варианте осуществления, величина запаздывания искрового зажигания может уменьшаться, когда низкооктановое топливо впрыскивается из системы разделения топлива с использованием вторичного введения воздуха. В качестве альтернативы, когда топливо, впрыскиваемое в двигатель, имеет высокое октановое число, и таким образом, соединения в выхлопных газах имеют более высокое октановое число, запаздывание искрового зажигания может повышаться, чтобы добиваться требуемого окисления углеводородов при вторичном введении воздуха. В еще одном примере, когда низкооктановое топливо впрыскивается в двигатель с высокой скоростью, может инициироваться вторичное введение воздуха, а когда высокооктановое топливо впрыскивается в двигатель, вторичное введение воздуха может уменьшаться или прекращаться. Таким образом, потери коэффициента полезного действия и рабочих характеристик, связанные с вторичным введением воздуха, могут минимизироваться в системе с впрыском топлива избирательного октанового числа.
В дополнительных вариантах осуществления, когда инициировано или требуется вторичное введение воздуха, количество низкооктанового топлива, подаваемого в двигатель, может увеличиваться, а количество высокооктанового топлива может уменьшаться.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель может снабжаться топливом посредством природного газа, бензина или того и другого. Система управления может управлять работой двигателя посредством контроллера 12, который может быть реагирующим на различные датчики в пределах системы двигателя и входные сигналы от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. Устройство 130 ввода может включать в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 30 двигателя 10 может существовать между стенками 32 цилиндра, и поршень 36 может быть расположен в нем. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии.
Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и могут выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48.
Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с цилиндром 30 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30 может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него. Величина впрыска топлива может быть пропорциональной длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в цилиндр 30. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку цилиндра или в верхней части цилиндра. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации с впрыском во впускной канал.
Впрыснутое топливо может быть природным газом или жидким бензином, таким как нефть или дизельное топливо. Некоторые варианты осуществления могут включать в себя как топливную форсунку для природного газа, так и топливную форсунку для жидкого бензина. В двигателях главным образом на природном газе, бензин может впрыскиваться в отсутствие имеющегося в распоряжении NG. Другие варианты осуществления могут впрыскивать бензин в ответ на условия работы, такие как температура двигателя, преждевременное воспламенение или указание детонации в двигателе.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. Положение дроссельной заслонки 64 может меняться контроллером 12 посредством сигнала, выдаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм в конфигурации с электронным управлением дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндр 30, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в цилиндр 30 через свечу 82 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12. В некоторых вариантах осуществления, один или более других цилиндров двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 может быть датчиком, пригодным для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может периодически восстанавливаться во время работы двигателя 10 посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения, дающего в результате усиленную выработку тепла.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, в котором компрессор расположен вдоль впускного коллектора. Что касается турбонагнетателя, компрессор может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала. Один или более из регулятора давления наддува и перепускного клапана компрессора также могут быть включены в состав для управления потоком через турбину и компрессор. Что касается нагнетателя, компрессор может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных сценариев.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными с командами, исполняемыми посредством ЦПУ 102 (центрального процессорного устройства, CPU) для выполнения раскрытых и других способов.
Как описано выше, фиг. 1 показывает один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, форсунку для присадки, свечу зажигания, и т.д.
Фиг. 2 схематично изображает примерную топливную систему, оборудованную разделением топлива, для четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Цилиндры 30 могут быть выполнены в виде части головки блока цилиндров. На фиг. 2, показана головка блока цилиндров с 4 цилиндрами в рядной конфигурации. В некоторых примерах, головка блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах, цилиндры могут быть расположены в V-образной конфигурации или другой пригодной конфигурации.
Цилиндры 30 показаны присоединенными к топливной системе 230. Цилиндр 30 показан присоединенным к топливным форсункам 224 и 226. В этом варианте осуществления, обе топливных форсунки 224 и 226 впрыскивают топливо непосредственно в цилиндр 30, каждый цилиндр имеет одну или более соответствующих форсунок. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество топлива в конкретный момент в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Одна или обе топливных форсунки могут использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 30 во время каждого цикла сгорания. Установка момента и количество впрыска топлива могут регулироваться в зависимости от условий работы двигателя. Регулирование установки момента и количества впрыска топлива будет дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 5-18.
Наполняемый снаружи топливный бак 206 показан с некоторым количеством бензинового топлива, расположенным в нем. Наливная горловина 202 может предоставлять возможность, чтобы топливо периодически пополнялось из источника вне транспортного средства. Наливная горловина 202 может быть присоединена непосредственно к наружной боковой панели транспортного средства. Наливная горловина может иметь впускное отверстие для топлива на внешней поверхности транспортного средства, в которое может вставляться заправочный пистолет, наливная горловина может иметь выпускное отверстие внутри наполняемого снаружи топливного бака, где топливо, добавленное через впускное отверстие, может размещаться и храниться. Наполняемый снаружи топливный бак 206 может иметь датчик 204. Датчик 204 может быть присоединен с возможностью обмена информацией к системе управления и, например, может измерять октановое число, испаряемость топлива или уровень топлива.
Топливный насос 214 может быть расположен в пределах подающей магистрали 215 (или внутри бака 206) и может увеличивать скорость топлива внутри подающей магистрали 215 из наполняемого снаружи топливного бака 206 в топливный сепаратор 210. Подающая магистраль 215 может присоединять наполняемый снаружи топливный бак 206 к топливному сепаратору и может не быть присоединена непосредственно к любым другим топливным бакам. Подающая магистраль 215 может подавать топливо в одном направлении: из наполняемого снаружи топливного бака 206 в топливный сепаратор 210 и, таким образом, может не принимать топливо или бензин из какого бы то ни было источника, иного чем наполняемый снаружи топливный бак 206. Насос 214 может увеличивать скорость топлива на сторону 242 высокого давления топливного сепаратора 210. Сторона высокого давления может поддерживаться под давлением выше упругости паров одного или более соединений бензина. Сторона 240 низкого давления сепаратора 210 может поддерживаться под давлением ниже, чем у стороны 242 высокого давления. Сторона 242 высокого давления может быть отделена от стороны 240 низкого давления мембраной 212. Мембрана 212 может быть избирательно проницаемой мембраной, которая может предоставлять некоторым соединениям возможность проникать на сторону 240 низкого давления. Высокооктановые соединения внутри бензина могут проникать через мембрану 212 быстрее, чем низкооктановые соединения. Соединения, проникающие через мембрану 212, могут быть в парообразной форме. Пар может конденсироваться в жидкость на части стороны 240 низкого давления или во внешнем резервуаре (не показан).
Сторона 240 низкого давления может быть присоединена на высокооктановом выпуске к топливному баку 218 для высокооктанового топлива через топливный насос 216. Сторона 242 высокого давления может быть присоединена на низкооктановом выпуске к топливному баку 219 для низкооктанового топлива через топливный насос 217.
Топливный бак 218 для высокооктанового топлива может не принимать топливо непосредственно из какого бы то ни было источника, иного чем топливный сепаратор 210, и может быть расположен вдоль первой топливной магистрали 232. Кроме того, в отличие от наполняемого снаружи топливного бака 206, топливный бак 218 для высокооктанового топлива может не принимать топливо из источника вне транспортного средства и может не наполняться пользователем и не быть присоединенным к внешней части транспортного средства. Первая топливная магистраль 232 может нести топливо в одном направлении: из топливного сепаратора 210 в первую направляющую-распределитель 236 для топлива. Топливный бак 219 для низкооктанового топлива может не принимать топливо непосредственно из какого бы то ни было источника, иного чем топливный сепаратор 210, и может быть расположен вдоль второй топливной магистрали 234. Кроме того, в отличие от наполняемого снаружи топливного бака 206, топливный бак 219 для низкооктанового топлива может не принимать топливо из источника вне транспортного средства и может не наполняться пользователем и не быть присоединенным к внешней части транспортного средства. Вторая топливная магистраль 234 может нести топливо в одном направлении: из топливного сепаратора 210 во вторую направляющую-распределитель 238 для топлива.
Топливные форсунки 224 показаны присоединенными к первой направляющей-распределителю 236 для топлива. Направляющая-распределитель 236 для топлива может быть присоединена по текучей среде к первой топливной магистрали 232. Первая топливная магистраль 232 может быть присоединена по текучей среде к топливному баку 218 для высокооктанового топлива. Топливный клапан 222 может быть присоединен по текучей среде к топливному баку 218 для высокооктанового топлива и первой топливной магистрали 232. Первая направляющая-распределитель 236 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, первая топливная магистраль 232 и топливный бак 218 для высокооктанового топлива могут включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 218 для высокооктанового топлива и топливный бак 219 для низкооктанового топлива могут иметь меньший объем, чем наполняемый снаружи топливный бак 206.
Клапаны 220 и 222 могут быть присоединены с возможностью обмена информацией к системе управления и могут независимо приводиться в действие в ответ на условия работы двигателя и/или состояния топлива, такие как уровень или застойность топлива в наполняемом снаружи топливном баке, топливном баке для высокооктанового топлива или топливном баке для низкооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, клапаны 220 и/или 222 могут не требоваться.
Первая топливная магистраль 232 может присоединять топливный бак 218 для высокооктанового топлива к первой направляющей-распределителю 236 для топлива. Первая направляющая-распределитель 236 для топлива может работать по цилиндрам 30 и может быть присоединена по текучей среде к некоторому количеству топливных форсунок, соответствующих каждому из цилиндров 30. Вторая топливная магистраль 234 может присоединять топливный бак 219 для низкооктанового топлива к второй направляющей-распределителю 238 для топлива. Вторая направляющая-распределитель 238 для топлива может работать по цилиндрам 30 и может быть присоединена к некоторому количеству топливных форсунок, соответствующих каждому цилиндру 30. Топливные форсунки могут управляться системой управления и могут впрыскивать топливо перед применением зажигания. Впрыск высокооктанового топлива через форсунки 224 и низкооктанового топлива через форсунки 226 может приводиться в действие системой управления в ответ на условия работы двигателя.
Фиг. 3 схематично изображает примерную топливную систему, оборудованную разделением топлива, для системы четырехцилиндрового двигателя, такой как изображенная на фиг. 2.
Цилиндры 30 показаны присоединенными к топливной системе 230. Цилиндры 30 показаны присоединенными к топливным форсункам 226. В этом примерном варианте осуществления, топливные форсунки 226 впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры 30, каждый цилиндр имеет одну или более соответствующих форсунок. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать конкретное количество топлива на конкретном угле поворота кривошипа в ответ на команды из контроллера 12. Топливные форсунки 226 могут подавать воспламеняемое топливо в цилиндр 30 во время каждого цикла сгорания. Временные характеристики и количество впрыска топлива могут регулироваться в зависимости от условий работы двигателя.
Топливные форсунки 304 впрыска во впускной канал могут быть присоединены по текучей среде к первой направляющей-распределителю 232 для топлива, чтобы двигатель был оснащен как непосредственным впрыском, так и во впускной канал. Топливные форсунки 304 впрыска во впускной канал могут впрыскивать топливо во впускные окна выше по потоку от впускных клапанов цилиндра. Таким образом, топливо может смешиваться с воздухом перед всасыванием в цилиндры. В сравнении с непосредственным впрыском, это может предоставлять возможность, чтобы топливо более однородно распределялось по всему потоку всасываемого воздуха перед сгоранием.
Топливные форсунки 226 непосредственного впрыска могут быть присоединены по текучей среде к топливному баку 218 для высокооктанового топлива. Топливные форсунки 304 впрыска во впускной канал могут быть присоединены по текучей среде к наполняемому снаружи топливному баку 206 или топливному баку для низкооктанового топлива. Для предотвращения детонации в двигателе на высоких нагрузках, высокооктановое топливо может впрыскиваться непосредственно в цилиндры для предотвращения самовоспламенения. Непосредственный впрыск высокооктанового топлива может предлагать улучшенные времена реакции и более высокую точность, чем впрыск во впускной канал для эффективного предотвращения детонации в двигателе. Форсунки 304 впрыска во впускной канал могут быть присоединены по текучей среде к источнику низкооктанового топлива, такому как наполняемый снаружи топливный бак 205 или топливный бак для низкооктанового топлива. Впрыск во впускной канал низкооктанового и обладающего низкой удельной энергоемкостью топлива предоставляет возможность для усиленного смешивания топлива и воздуха для эффективного сгорания. Таким образом, непосредственный впрыск высокооктанового топлива и впрыск во впускной канал низкооктанового топлива могут использоваться в комбинации по варианту осуществления.
Дополнительные варианты осуществления могут иметь форсунку непосредственного впрыска низкооктанового топлива, а также форсунку непосредственного впрыска высокооктанового топлива. Кроме того, дополнительные варианты осуществления могут иметь форсунку впрыска во впускной канал низкооктанового топлива, а также форсунку впрыска во впускной канал высокооктанового топлива. Таким образом, система управления может определять количество низкооктанового топлива и количество высокооктанового топлива для впрыска во впускные окна в ответ на условия работы. Кроме того, система управления может определять количество высокооктанового топлива и количество низкооктанового топлива для впрыска непосредственно в цилиндры двигателя в ответ на условия работы. Например, система управления может определять отношение высокооктанового топлива к низкооктановому, чтобы добиваться первого октанового числа для впрыска во впускной канал, и второе отношение высокооктанового топлива к низкооктановому, чтобы добиваться второго октанового числа для непосредственного впрыска.
В дополнительных примерах, топливная магистраль для высокооктанового топлива может объединяться с топливной магистралью для низкооктанового топлива выше по потоку от форсунки впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска. Количество высокооктанового топлива и низкооктанового топлива, подаваемого в объединенную топливную магистраль, может иметь место в ответ на условия работы двигателя через один или более клапанов в точке соединения или выше по потоку от точки соединения в пределах топливных магистралей для высокооктанового и/или низкооктанового топлива. В этом варианте осуществления, одиночная форсунка впрыска во впускной канал и одиночная форсунка непосредственного впрыска могут подавать высокооктановое топливо, низкооктановое топливо или некоторую их комбинацию соответственно во впускное отверстие и в цилиндр.
Наполняемый снаружи топливный бак 206 показан с некоторым количеством бензинового топлива, расположенным в нем. Лючок дозаправки с наливной горловиной 202 могут представлять возможность, чтобы топливо периодически пополнялось. Наполняемый снаружи топливный бак 206 может иметь датчик 204. Датчик 204 может быть присоединен с возможностью обмена информацией к системе управления и, например, может измерять октановое число, испаряемость топлива или уровень топлива. Контроллер 12 может приводить в действие клапан внутри подающей магистрали 215, которая является подающей топливо в топливный сепаратор 210. Клапан и/или насос 214 могут использоваться для дозирования, инициирования и прекращения подачи топлива.
Топливный насос 214 может присоединять наполняемый снаружи топливный бак 206 к топливному сепаратору 210. Насос 214 может увеличивать скорость топлива на сторону 242 высокого давления топливного сепаратора 210. Сторона высокого давления может поддерживаться под давлением выше упругости паров одного или более соединений бензина. Сторона 240 низкого давления сепаратора 210 может поддерживаться под давлением ниже, чем у стороны 242 высокого давления. Сторона 242 высокого давления может быть отделена от стороны 240 низкого давления мембраной 212. Мембрана 212 может быть избирательно проницаемой мембраной, которая может предоставлять некоторым соединениям возможность проникать на сторону 240 низкого давления. Высокооктановые соединения внутри бензина могут проникать через мембрану 212 быстрее, чем низкооктановые соединения. Соединения, проникающие через мембрану 212, могут быть в парообразной форме. Пары могут конденсироваться в жидкость на части стороны 240 низкого давления или во внешнем резервуаре (не показан).
Сторона 240 низкого давления может быть присоединена на высокооктановом выпуске к топливному баку 218 для высокооктанового топлива через топливный насос 216. Сторона 242 высокого давления может быть присоединена на низкооктановом выпуске к наполняемому снаружи топливному баку 206 через топливную магистраль 310 и топливный насос 211.
Топливные форсунки 226 непосредственного впрыска показаны присоединенными к направляющей-распределителю 238 для топлива DI. Направляющая-распределитель 238 для топлива DI может быть присоединена по текучей среде к второй топливной магистрали 234. Вторая топливная магистраль 234 может быть присоединена по текучей среде к топливному баку 218 для высокооктанового топлива. Топливный насос 216 может быть присоединен по текучей среде к топливному баку 218 для высокооктанового топлива и второй топливной магистрали 234. Первая направляющая-распределитель 238 для топлива DI может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Топливный клапан 222, который может быть трехходовым клапаном, может избирательно присоединять вторую топливную магистраль 234 к форсункам 226 непосредственного впрыска или форсункам 304 впрыска во впускной канал.
Подобным образом, первая топливная магистраль 232 может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 218 для высокооктанового топлива может иметь меньший объем, чем наполняемый снаружи топливный бак 206.
Топливный сепаратор может иметь низкооктановый выпуск, присоединяющий низкооктановую сторону сепаратора 210 к обратной топливной магистрали 310. Топливо может ускоряться внутри обратной магистрали 310 посредством топливного насоса 211. Обратная магистраль 310 может присоединять сторону сепаратора 210 к наполняемому снаружи топливному баку 206. Низкооктановое топливо может подвергаться циркуляции обратно в наполняемый снаружи топливный бак, где оно может смешиваться с бензином.
Клапаны 308 и 222 могут быть присоединены с возможностью обмена информацией к системе управления и могут независимо приводиться в действие в ответ на условия работы двигателя и/или состояния топлива, такие как уровень или застойность топлива в наполняемом снаружи топливном баке, топливном баке для высокооктанового топлива или топливном баке для низкооктанового топлива.
Первая топливная магистраль 232 может присоединять наполняемый снаружи топливный бак 206 к форсункам 304 впрыска во впускной канал через топливный насос 213 и клапан 308. Наполняемый снаружи топливный бак 206 может быть присоединен по текучей среде к первой направляющей-распределителю 236 для топлива через первую топливную магистраль 232. Первая направляющая-распределитель 236 для топлива может работать по цилиндрам 30 и может быть присоединена по текучей среде к некоторому количеству топливных форсунок, соответствующих каждому цилиндру 30. Вторая топливная магистраль 234 может присоединять топливный бак 218 для высокооктанового топлива к второй направляющей-распределителю 238 для топлива (DI). Первая направляющая-распределитель 236 для топлива может работать по цилиндрам 30 и может быть присоединена по текучей среде к некоторому количеству топливных форсунок, соответствующих каждому цилиндру 30. Топливные форсунки могут управляться системой управления и могут впрыскивать топливо перед применением зажигания. Впрыск высокооктанового топлива через форсунки 226 и низкооктанового топлива через форсунки 304 может приводиться в действие системой управления в ответ на условия работы двигателя.
Фиг. 4 изображает вариант осуществления с топливной системой 230, подобной фиг. 3. Вариант осуществления по фиг. 4 дополнительно включает в себя систему вторичного введения воздуха. При вторичном введении воздуха, атмосферный воздух может нагнетаться в систему выпуска. Система вторичного введения воздуха может содержать впуск 404 вторичного воздуха, присоединенный к наполняемой снаружи системе впуска для подачи воздуха во впускной коллектор. В дополнительных вариантах осуществления, система вторичного введения воздуха может содержать независимый впуск 404 вторичного воздуха для подачи воздуха в систему выпуска.
Впуск 404 вторичного воздуха может иметь воздушный насос 408, который может быть функционально расположен во впуске вторичного воздуха. Воздушный насос 408 может приводиться в действие системой управления и может управлять количеством воздуха, подаваемым в выпускной коллектор для вторичного сгорания. Количество воздуха, подаваемого в выпускной коллектор 402, может быть зависящим от одного или более условий работы, которые могут включать в себя октановое число топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя. Например, если требуется активация каталитического нейтрализатора, и низкооктановое топливо впрыскивается в цилиндр двигателя с высокой скоростью, количество воздуха, подаваемого в выпускной коллектор, может увеличиваться.
Выхлопная труба может быть присоединена к выпускному коллектору и может включать в себя одну или более турбин, устройств снижения токсичности выхлопных газов и глушителей. Выхлопная труба может испускать выхлопные газы в атмосферу. В некоторых вариантах осуществления, выхлопные газы могут частично подвергаться рециркуляции обратно в систему впуска.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 500 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 500 может выполняться контроллером 12. Способ 500 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 500 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия.
Способ 500 может начинаться на этапе 502 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. На этапе 504, топливо может подаваться из наполняемого снаружи топливного бака в топливный сепаратор через подающую топливо магистраль, которая может содержать в себе топливный насос. Здесь, сепаратор может быть любым типом топливного сепаратором и может быть или может не быть сепаратором, описанным выше, или основанным на октановом числе сепаратором. Например, сепаратор может разделять этилированное топливо на этиловый спирт и бензин, не выходя из объема этого раскрытия.
На этапе 506, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую более высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. Высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут разделяться физически внутри сепаратора. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, способом, включающим в себя добавление воды или другого вещества, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 508, высокооктановое топливо может подаваться в топливный бак для высокооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая сторона топливного бака может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкое состояние в конденсаторе, отдельном от топливного бака для высокооктанового топлива или внутри топливного бака для высокооктанового топлива.
В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак с лючком дозаправки, топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива, топливный бак для высокооктанового топлива может принимать высокооктановое топливо на этапе 508. В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для высокооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак.
На этапе 510, низкооктановое топливо может подаваться в топливный бак для низкооктанового топлива. В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак с лючком дозаправки, топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива, топливный бак для низкооктанового топлива может принимать низкооктановое топливо на этапе 510. В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции низкооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для низкооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак.
В целях этого раскрытия, высокооктановое топливо указывает ссылкой на топливо, которое может иметь октановую характеристику или октановое число выше порогового значения, при этом октановая характеристика может быть общим средним значением соединений в пределах высокооктанового топлива. Подобным образом, низкооктановое топливо указывает ссылкой на топливо, которое может иметь октановую характеристику или октановое число ниже порогового значения, при этом октановая характеристика может быть общим средним значением соединений в пределах низкооктанового топлива. Другими словами, высокооктановое топливо, когда рассматривается в целом, может иметь тенденцию самовоспламеняться легче, чем низкооктановое топливо.
Октановая характеристика может указывать ссылкой на сравнение испытательного топлива с топливом, содержащим чисто изооктан и гептаны. Например, топливо с октановой характеристикой 70 может иметь такую же детонационную стойкость сгорания топлива, какую имеет 70% изооктана и 30% гептана. Топливо с октановой характеристикой выше 100 демонстрирует большую детонационную стойкость, чем чистый октан. Детонационная стойкость может быть реализована некоторым количеством разных способов. Хотя топливо, измеренное первым способом, может показывать детонационную стойкость первого изооктан-гептанового соотношения, топливо, измеренное вторым способом, может показывать детонационную стойкость второго изооктан-гептанового соотношения. Таким образом, каждый способ детонационной стойкости дает разные октановые числа, тремя общеизвестными октановыми числами являются октановое число по исследовательскому методу (RON), октановое число по моторному методу (MON) или среднее значение RON и MON, называемое противодетонационным индексом (AKI).
Условия работы могут определяться на этапе 512. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Определение условий работы двигателя может включать в себя определение, является ли двигатель работающим в состоянии высокой нагрузки. В материалах настоящего описания, состояние высокой нагрузки может быть определено в качестве нагрузки, которая больше, чем верхнее пороговое значение, например, 75% максимальной нагрузки, по сравнению с нагрузкой, которая больше, чем нижнее пороговое значение.
На этапе 514, может определяться, требуется ли высокооктановое топливо в двигателе. Это определение может производиться посредством другой подпрограммы, которая может быть или может не быть раскрыта иным образом в материалах настоящего описания. Высокооктановое топливо может требоваться по ряду причин, в том числе, нагрузке или скорости вращения двигателя, находящимся выше порогового значения, температуре в двигателе, находящейся выше порогового значения, уровню топлива в топливном баке для низкооктанового топлива, находящемся ниже порогового значения, уровню топлива топливного бака для высокооктанового топлива, находящемуся ниже порогового значения, объему заряда воздуха, подаваемому в цилиндры двигателя, находящемуся выше порогового значения, сигналу датчика детонации, находящемуся выше порогового значения, застойности топлива, находящейся выше порогового значения, или некоторой их комбинации. Одна из таких комбинаций может определять, что высокооктановое топливо требуется, если двигатель работает в условиях, которые могут вносить вклад в детонацию в двигателе; это определение может быть функцией нескольких условий работы. Если требуется высокооктановое топливо, высокооктановое топливо может подаваться в цилиндр двигателя посредством приведения в действие топливной форсунки и/или посредством приведения в действие клапана и/или насоса в топливной магистрали или направляющей-распределителе для высокооктанового топлива.
В вариантах осуществления, в которых двигатель присоединен к топливному баку для высокооктанового топлива, топливному баку для низкооктанового топлива и наполняемому снаружи топливному баку, может определяться, требуется ли низкооктановое топливо, на этапе 520. Подобно этапу 514, низкооктановое топливо может требоваться по ряду причин. Если требуется низкооктановое топливо, способ 500 может продолжаться на этапе 518. В вариантах осуществления, в которых два топливных бака присоединены к двигателю, решение «нет» на этапе 514 может переходить непосредственно на этап 518.
На этапе 518, низкооктановое топливо может подаваться в двигатель. Это может инициироваться посредством приведения в действие одной или более из топливных форсунок впрыска во впускной канал и/или непосредственного впрыска, и/или приведения в действие клапана и/или насоса в топливной магистрали или направляющей-распределителе для низкооктанового топлива. Способ 500 может повторяться с заданными интервалами или непрерывно на всем протяжении работы двигателя. Части способа 500 могут повторяться независимо от других частей способа 500. Например, после того, как произошел некоторый объем разделения топлива, этапы 504-512 могут повторяться в быстрой последовательности или с заданными интервалами, не принимая во внимание этапы, приведенные ниже. Подобным образом, этапы 514-520 могут повторяться с каждым впрыском топлива в двигатель, с заданными интервалами или в быстрой последовательности, не принимая во внимание предыдущие этапы.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 600 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 600 может выполняться контроллером 12. Способ 600 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 600 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия.
Способ 600 может начинаться на этапе 602 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. На этапе 604 топливо может подаваться из наполняемого снаружи топливного бака в топливный сепаратор. Здесь, сепаратор может быть любым типом топливного сепаратором и может быть или может не быть сепаратором, описанным выше, или основанным на октановом числе сепаратором. Например, сепаратор может разделять этилированное топливо на этиловый спирт и бензин, не выходя из объема этого раскрытия.
На этапе 606, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую более высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. В топливном сепараторе, на этапе 606, высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут быть физически обособленными физическими местоположениями в пределах компрессора. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 608, высокооктановое топливо может подаваться в топливный бак для высокооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкую форму в конденсаторе, отдельном от топливного бака для высокооктанового топлива или внутри топливного бака для высокооктанового топлива.
На этапе 610, низкооктановое топливо может подвергаться рециркуляции обратно в наполняемый снаружи топливный бак через обратную топливную магистраль. В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак с лючком дозаправки и топливный бак для высокооктанового топлива, наполняемый снаружи топливный бак может принимать низкооктановое топливо на этапе 610.
Условия работы могут определяться на этапе 612. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Определение условий работы двигателя может включать в себя определение, является ли двигатель работающим в состоянии высокой нагрузки. В материалах настоящего описания, состояние высокой нагрузки может быть определено в качестве нагрузки, которая больше, чем верхнее пороговое значение, например, 75% максимальной нагрузки, по сравнению с нагрузкой, которая больше, чем нижнее пороговое значение.
На этапе 616, может определяться, требуется ли высокооктановое топливо в двигателе. Это определение может производиться посредством другой подпрограммы, которая здесь может быть или может не быть раскрыта. Высокооктановое топливо может требоваться по ряду причин, в том числе, нагрузке или скорости вращения двигателя, находящимся выше порогового значения, температуре в двигателе, находящейся выше порогового значения, уровню топлива в топливном баке для низкооктанового топлива, находящемся ниже порогового значения, уровню топлива топливного бака для высокооктанового топлива, находящемуся ниже порогового значения, объему заряда воздуха, подаваемому в цилиндры двигателя, находящемуся выше порогового значения, сигналу датчика детонации, находящемуся выше порогового значения, застойности топлива, находящейся выше порогового значения, или некоторой их комбинации. Одна из таких комбинаций может определять, что высокооктановое топливо требуется, если двигатель работает в условиях, которые вносят вклад в детонацию в двигателе; это определение может быть функцией нескольких условий работы. Если требуется высокооктановое топливо, высокооктановое топливо может подаваться в цилиндр двигателя посредством приведения в действие топливной форсунки и/или посредством приведения в действие клапана и/или насоса в топливной магистрали или направляющей-распределителе для высокооктанового топлива.
Способ 600 может продолжаться на этапе 618, где топливо из наполняемого снаружи топливного бака может впрыскиваться в двигатель. Количество топлива, подаваемого из наполняемого снаружи топливного бака, может быть определено в зависимости от условий работы, требуемого октанового числа, имеющего преимущество октанового числа в пределах наполняемого снаружи топливного бака, количества высокооктанового топлива, подаваемого на этапе 614, или некоторой их комбинации. В некоторых вариантах осуществления, топливо может не впрыскиваться в двигатель на этапе 618.
Подача высокооктанового топлива и топлива из наполняемого снаружи топливного бака может инициироваться посредством приведения в действие одной или более из топливных форсунок впрыска во впускной канал и/или непосредственного впрыска, и/или приведения в действие клапана и/или насоса в топливной магистрали или направляющей-распределителе для низко или высокооктанового топлива. Способ 600 может повторяться с заданными интервалами или непрерывно на всем протяжении работы двигателя. Части способа 600 могут повторяться независимо от других частей способа 600. Например, после того, как произошел некоторый объем разделения топлива, этапы 604-610 могут повторяться в быстрой последовательности или с заданными интервалами, не принимая во внимание последующие этапы. Подобным образом, этапы 612-620 могут повторяться с каждым впрыском, с заданными интервалами или в быстрой последовательности, не принимая во внимание предыдущие этапы.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 700 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 700 может выполняться контроллером 12. Способ 700 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 700 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 700 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 700 может начинаться на этапе 702 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. На этапе 704, может определяться, не пуст ли наполняемый снаружи топливный бак. Если наполняемый снаружи топливный бак не пуст, может определяться, не пуст ли топливный бак для высокооктанового или низкооктанового топлива. В вариантах осуществления, имеющих топливный бак для высоко или низкооктанового топлива и оборудованных обратной магистралью, может определяться, пуст ли топливный бак, который не является наполняемым снаружи топливным баком. В вариантах осуществления, имеющих топливный бак как для высоко, так и для низкооктанового топлива, а также наполняемый снаружи топливный бак, может определяться, не пуст ли тот или другой из топливного бака для высокооктанового топлива или топливного бака для низкооктанового топлива.
Если ни один из топливного бака для высокооктанового топлива, топливного бака для низкооктанового топлива и наполняемого снаружи топливного бака не пуст, способ 700 может переходить на этапе 708. На этапе 708 топливо может подаваться из наполняемого снаружи топливного бака в топливный сепаратор. Здесь, сепаратор может быть любым типом топливного сепаратором и может быть или может не быть сепаратором, описанным выше, или основанным на октановом числе сепаратором. Например, сепаратор может разделять этилированное топливо на этиловый спирт и бензин, не выходя из объема этого раскрытия.
На этапе 710, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую более высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. На этапе 710, высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут разделяться физически в топливном сепараторе. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, способом, включающим в себя добавление воды или другого вещества, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 712, высокооктановое топливо может подаваться в топливный бак для высокооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкую форму в конденсаторе, отдельном от топливного бака для высокооктанового топлива или внутри топливного бака для высокооктанового топлива.
В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак с лючком дозаправки, топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива, топливный бак для высокооктанового топлива может принимать высокооктановое топливо на этапе 712. В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для высокооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак. На этапе 714, низкооктановое топливо может подаваться в топливный бак для низкооктанового топлива. В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак с лючком дозаправки, топливный бак для высокооктанового топлива и топливный бак для низкооктанового топлива, топливный бак для низкооктанового топлива может принимать низкооктановое топливо на этапе 714. В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции низкооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для низкооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак. Способ 700 затем может продолжаться на этапе 716.
Если на этапе 704 или 706 определено, что какой-нибудь из топливного бака для высокооктанового топлива, низкооктанового топлива или наполняемого снаружи топливного бака пуст, способ 700 может продолжаться непосредственно на этапе 716.
Условия работы могут определяться на этапе 716. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Определение условий работы двигателя может включать в себя определение, является ли двигатель работающим в состоянии высокой нагрузки. В материалах настоящего описания, состояние высокой нагрузки может быть определено в качестве нагрузки, которая больше, чем верхнее пороговое значение, например, 75% максимальной нагрузки, по сравнению с нагрузкой, которая больше, чем нижнее пороговое значение.
На этапе 718, определяется количество высокооктанового топлива, которое должно подаваться в двигатель для сгорания. Требуемое количество высокооктанового топлива может иметь место в ответ на несколько факторов, в том числе, нагрузку двигателя, скорость вращения двигателя, температуру двигателя или вероятность детонации в двигателе. Вероятность детонации в двигателе может определяться в системе управления и может быть основана на одном или более условий работы и/или основана на сигнале из датчика детонации. Кроме того, количество высокооктанового топлива, подаваемого в двигатель, может быть функцией отношения высокооктанового топлива к низкооктановому с требуемым октановым числом, в качестве определенного в системе управления.
На этапе 720, определяется количество низкооктанового топлива для подачи в двигатель для сгорания. Количество низкооктанового топлива может быть функцией нескольких факторов, в том числе, нагрузки двигателя, скорости вращения двигателя, температуры двигателя или вероятности детонации в двигателе. Кроме того, количество подаваемого низкооктанового топлива может быть функцией отношения высокооктанового топлива к низкооктановому с требуемым октановым числом, в качестве определенного в системе управления.
На этапе 722, количество высокооктанового топлива и низкооктанового топлива, определенное на этапах 718 и 720, соответственно, подается в двигатель. Подача высокооктанового топлива и низкооктанового топлива может инициироваться посредством приведения в действие одной или более из топливных форсунок впрыска во впускной канал и/или непосредственного впрыска, и/или приведения в действие клапана и/или насоса в топливной магистрали или направляющей-распределителе для низко или высокооктанового топлива. Способ 700 может повторяться с заданными интервалами или в быстрой последовательности на всем протяжении работы двигателя.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 800 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 800 может выполняться контроллером 12. Способ 800 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 800 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 800 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 800 может начинаться на этапе 802 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. Топливная система может быть оснащения топливным сепаратором с первым выпуском, присоединенным к вспомогательному баку, и вторым выпуском, присоединенным к наполняемому снаружи топливному баку с лючком дозаправки через обратную магистраль. Топливо, возвращенное в наполняемый снаружи топливный бак, может подвергаться рециркуляции обратно через сепаратор на всем протяжении работы, непрерывно извлекая высокооктановые соединения из топлива в наполняемом снаружи топливном баке. Непрерывное разделение топлива, в таком случае, может побуждать топливо в наполняемом снаружи топливном баке падать до очень низкого общего октанового числа. Топливо с очень низкими октановыми числами может не поддерживать нагрузки двигателя даже среднего диапазона; это могло бы привести к ухудшенным рабочим характеристикам двигателя. Таким образом, топливо в высокооктановой части может использоваться для поддержки работы на средних нагрузках, и октановое число внутри наполняемого снаружи топливного бака может продолжать падать с продолжающимся разделением до инициирования события дозаправки топливом, и могут испытываться значительные потери рабочих характеристик. Таким образом, посредством контроля октанового числа в наполняемом снаружи топливном баке, разделение может завершаться до достижения нежелательно низкого октанового числа.
На этапе 803, октановое число в наполняемом снаружи топливном баке может определяться и сравниваться с пороговым значением. Пороговое значение может быть задано или решаться контроллером и может быть октановым числом, способным поддерживать работу на средних нагрузках. Если октановое число топлива в наполняемом снаружи топливном баке находится выше порогового значения, способ может продолжаться на этапе 804. Если октановое число топлива в наполняемом снаружи топливном баке находится ниже порогового значения, способ может заканчиваться. На этапе 804, может определяться, находится ли уровень топлива в наполняемом снаружи топливном баке выше порогового значения. Это может быть заданное нижнее пороговое значение топлива или может соответствовать количеству топлива во вспомогательном топливном баке. Если уровень топлива находится выше этого порогового значения, способ может продолжаться на этапе 806. Если уровень топлива в наполняемом снаружи топливном баке находится ниже этого порогового значения, способ может заканчиваться. Наполняемый снаружи топливный бак может быть присоединен по текучей среде к топливному сепаратору. На этапе 806, топливо может подаваться в сепаратор.
На этапе 808, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую более высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. В топливном сепараторе, на этапе 606, высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут физически разделяться внутри сепаратора. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, способом, включающим в себя добавление воды или другого вещества, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 810, высокооктановое топливо может подаваться в топливный бак для высокооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкую форму в конденсаторе, отдельном от топливного бака для высокооктанового топлива или внутри топливного бака для высокооктанового топлива.
В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для высокооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак. Низкооктановое топливо, в качестве определенного сепаратором, может возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак через обратную магистраль. Цикл может повторяться до тех пор, пока октановое число в наполняемом снаружи топливном баке не падает ниже вышеуказанного порогового значения. Если октановое число в наполняемом снаружи топливном баке падает ниже порогового значения октанового числа на этапе 802, разделение топлива может заканчиваться. Разделение может повторно инициироваться в ответ на событие дозаправки двигателя топливом. Разделение топлива дополнительно может инициироваться событием запуска двигателя и может завершаться событием выключения двигателя.
Имеющее преимущество октановое число в наполняемом снаружи топливном баке, в некоторых вариантах осуществления, может определяться посредством системы датчика детонации, когда используется топливо из наполняемого снаружи топливного бака. В других вариантах осуществления, октановое число может логически выводиться на основании времени, которое происходило разделение, или объема топлива, проходящего через сепаратор, или в топливном баке для высокооктанового топлива. Другие варианты осуществления могут определять имеющее преимущество октановое число с использованием датчика или способа, не раскрытого иным образом в материалах настоящего описания.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 900 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 900 может выполняться контроллером 12. Способ 900 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 900 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 900 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 900 может начинаться на этапе 902 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. Топливная система, оснащенная топливным сепаратором, может включать в себя первый выпуск, присоединенный к вспомогательному баку, и второй выпуск, присоединенный к наполняемому снаружи топливному баку. Топливо, возвращенное в наполняемый снаружи топливный бак, может подвергаться рециркуляции обратно через сепаратор на всем протяжении работы, непрерывно извлекая низкооктановые соединения из топлива в наполняемом снаружи топливном баке. Продолжающееся разделение топлива, таким образом, может побуждать топливо в наполняемом снаружи топливном баке исчерпываться, так что низкооктанового топлива может не быть в наличии, когда требуется. Это может приводить к повышенным выбросам, пониженной эффективности использования топлива и может уменьшать преимущества системы разделения топлива.
На этапе 904, уровень топлива в наполняемом снаружи топливном баке может определяться и сравниваться с пороговым значением. Пороговое значение может быть задано или определяться контроллером и может быть равным количеству топлива внутри топливного бака для низкооктанового топлива. Это может гарантировать наличие в распоряжении низкооктанового и высокооктанового топлива для оптимального впрыска на всем протяжении всей полноты работы до дозаправки топливом. Это также может помогать бороться с застойностью топлива.
На этапе 908, топливо может подаваться в сепаратор. На этапе 910, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую более высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. На этапе 910, высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут разделяться физически внутри сепаратора. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, способом, включающим в себя добавление воды или другого вещества, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 912, низкооктановое топливо может подаваться в топливный бак для низкооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкую форму в конденсаторе, отдельном от сепаратора, или внутри сепаратора.
В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для высокооктанового топлива может указывать ссылкой на наполняемый снаружи топливный бак.
На этапе 912, низкооктановое топливо может подаваться из низкооктанового впуска топливного сепаратора во вспомогательный топливный бак для низкооктанового топлива. Топливный бак для низкооктанового топлива может быть меньшим, чем наполняемый снаружи топливный бак, и может быть независимо присоединен к двигателю. На этапе 914, высокооктановое топливо может возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак через обратную магистраль. В этой конфигурации, сепаратор может вырабатывать высокооктановое топливо с более высокой скоростью, чем низкооктановое топливо. На этапе 916 способ 900 может повторяться. Через некоторое количество повторений способа 900, октановое число в наполняемом снаружи топливном баке может повышаться, практически создавая топливный бак для высокооктанового топлива. Октановое число в наполняемом снаружи топливном баке может быть пропорциональным продолжительности времени разделения топлива.
В вариантах осуществления, в которых действующий топливный бак для низкооктанового топлива постепенно наполняется от непрерывного разделения по возврату низкооктанового топлива из наполняемого снаружи топливного бака, октановое число топлива в наполняемом снаружи топливном баке может быть обратно пропорциональным продолжительности времени разделения топлива. Это может быть справедливым, так как доля высокооктановых компонентов относительно низкооктановых компонентов в наполняемом снаружи топливном баке может смещаться непрерывным разделением топлива.
Фиг. 10 показывает еще один примерный способ работы в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 150 может выполняться контроллером 12. Способ 150 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 150 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть раскрыты иным образом в материалах настоящего описания. Например, способ 700 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 150 может начинаться на этапе 152 и может инициироваться событием запуска двигателя или событием дозаправки топливом. Событие дозаправки топливом может содержать добавление топлива в наполняемый снаружи топливный бак из внешнего источника. В топливной системе, оснащенной топливным сепаратором с первым выпуском, присоединенным к вспомогательному баку, и вторым выпуском, присоединенным к наполняемому снаружи топливному баку с лючком дозаправки через обратную магистраль. Топливо, возвращенное в наполняемый снаружи топливный бак, может подвергаться рециркуляции обратно через сепаратор на всем протяжении работы, непрерывно извлекая высокооктановые соединения из топлива в наполняемом снаружи топливном баке. Непрерывное разделение топлива, в таком случае, может побуждать топливо в наполняемом снаружи топливном баке падать до очень низкого общего октанового числа. Топливо с предельно низкими октановыми числами может не поддерживать нагрузки двигателя даже среднего диапазона; приводя к ухудшенным рабочим характеристикам двигателя. Таким образом, топливо в высокооктановой части может использоваться для поддержки работы на средних нагрузках, и октановое число внутри наполняемого снаружи топливного бака может продолжать падать с продолжающимся разделением до инициирования события дозаправки топливом, которое может давать в результате значительные потери рабочих характеристик. Таким образом, посредством контроля октанового числа в наполняемом снаружи топливном баке, разделение может завершаться до достижения нежелательно низкого октанового числа.
На этапе 154, может определяться октановое число в наполняемом снаружи топливном баке и, на этапе 156, октановое число может сравниваться с пороговым значением. Пороговое значение может быть задано или решаться контроллером и может быть октановым числом, способным поддерживать работу на средних нагрузках. Если октановое число топлива в наполняемом снаружи топливном баке находится выше порогового значения, способ может продолжаться на этапе 158. Если октановое число топлива в наполняемом снаружи топливном баке находится ниже порогового значения, способ может заканчиваться. Наполняемый снаружи топливный бак может быть присоединен по текучей среде к топливному сепаратору, и топливо может подаваться в сепаратор на этапе 158.
На этапе 160, топливо внутри сепаратора может разделяться на высокооктановую часть и низкооктановую часть. Как описано выше, сепаратор может разделять топливо на основании октанового числа. В других вариантах осуществления, топливо может разделяться согласно другим характеристикам топлива, что дает в результате одну часть разделенного топлива, имеющую высокое октановое число, чем другая часть разделенного топлива. Высокооктановое топливо и низкооктановое топливо могут разделяться физически внутри сепаратора. В варианте осуществления, топливо может разделяться полупроницаемой мембраной, физическим барьером, способом, включающим в себя добавление воды или другого вещества, или высокооктановое топливо может находиться в более высокой части бензина внутри сепаратора, чем низкооктановое топливо, или наоборот.
На этапе 162, высокооктановое топливо может подаваться в топливный бак для высокооктанового топлива. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь первый выпуск. Высокооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в газообразной форме. В таком варианте осуществления, высокооктановое топливо может конденсироваться в жидкую форму в конденсаторе, отдельном от топливного бака для высокооктанового топлива или внутри топливного бака для высокооктанового топлива.
В вариантах осуществления, на которых подвергают рециркуляции высокооктановое топливо в наполняемый снаружи топливный бак, топливный бак для высокооктанового топлива может быть наполняемым снаружи топливным баком. Низкооктановое топливо, в качестве определенного сепаратором, может возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак через обратную магистраль. Цикл может повторяться до тех пор, пока октановое число в наполняемом снаружи топливном баке не падает ниже вышеуказанного порогового значения. Если октановое число в наполняемом снаружи топливном баке падает ниже порогового значения октанового числа на этапе 156, разделение топлива может заканчиваться. Разделение может повторно инициироваться в ответ на событие дозаправки двигателя топливом. Разделение для двигателя дополнительно может инициироваться событием запуска двигателя и может завершаться событием выключения двигателя.
Имеющее преимущество октановое число в наполняемом снаружи топливном баке, в некоторых вариантах осуществления, может определяться посредством системы датчика детонации, когда используется топливо из наполняемого снаружи топливного бака. В других вариантах осуществления, октановое число может логически выводиться на основании времени, которое происходило разделение, объема топлива внутри сепаратора или в топливном баке для высокооктанового топлива. Другие варианты осуществления могут определять имеющее преимущество октановое число с использованием датчика или способа, не раскрытого иным образом в материалах настоящего описания.
На этапе 164, низкооктановое топливо может возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак через обратную магистраль. В некоторых вариантах осуществления, высокооктановая часть топливного сепаратора может иметь второй выпуск. Низкооктановое топливо, в некоторых вариантах осуществления, может выпускаться из сепаратора в жидкой форме и возвращаться в наполняемый снаружи топливный бак. В таком варианте осуществления, наполняемый снаружи топливный бак фактически может становиться топливным баком для низкооктанового топлива. Октановое число топлива внутри наполняемого снаружи топливного бака может быть обратно пропорциональным продолжительности времени разделения топлива. Продолжающееся извлечение высокооктановых компонентов из топлива наполняемого снаружи топливного бака может заставлять октановое число топлива становиться все более и более низким.
На этапе 166, может определяться требуемый выходной крутящий момент. Требуемый выходной крутящий момент может указывать ссылкой на величину крутящего момента, требуемого от сгорания внутри двигателя, в качестве определенного контроллером. Величина требуемого крутящего момента может быть функцией ряда условий работы, которые могут включать в себя нагрузку двигателя, скорость вращения двигателя или ускорение, запрошенные водителем.
На этапе 168, может определяться октановое число топлива, способное добиваться требуемого выходного крутящего момента. Если требуется более высокий выходной крутящий момент, может требоваться более высокое октановое число топлива, впрыскиваемого в двигатель.
В вариантах осуществления, имеющих наполняемый снаружи топливный бак, принимающий низкооктановое топливо из сепаратора, величина отношения высокооктанового топлива к низкооктановому топливу, способная добиваться требуемого выходного крутящего момента, может быть зависящей от имеющего преимущество октанового числа топлива внутри наполняемого снаружи топливного бака. На этапе 170, количество высокооктанового топлива, используемого для подмешивания топлива из наполняемого снаружи топливного бака, может быть функцией октанового числа в наполняемом снаружи топливном баке и октанового числа, способного добиваться требуемого выходного крутящего момента, определенного на этапе 168.
На этапе 172, может определяться, требуется ли высокооктановое топливо. Это может определяться в системе управления и, например, может происходить в ответ на датчик детонации в двигателе, нагрузку двигателя или температуру двигателя. Если требуется высокооктановое подмешивание топлива, подаваемого в двигатель из наполняемого снаружи топливного бака, количество высокооктанового топлива, определенное на этапе 170, может впрыскиваться в камеру сгорания на этапе 176. На этапе 178, топливо из наполняемого снаружи топливного бака может подаваться в камеру сгорания. В других вариантах осуществления, высокооктановое топливо может впрыскиваться в низкооктановое топливо выше по потоку от камеры сгорания, к примеру, в направляющей-распределителе для топлива или топливной магистрали. Другие варианты осуществления могут впрыскивать топливо из наполняемого снаружи топливного бака с использованием впрыска во впускной канал и могут впрыскивать топливо из топливного бака для высокооктанового топлива с использованием непосредственного впрыска. Способ 150 может повторяться на всем протяжении работы двигателя.
Фиг. 11 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 250 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 250 может выполняться контроллером 12. Способ 250 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 250 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 250 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600. Способ 250 может применяться к наполняемому снаружи топливному баку, топливному баку для низкооктанового топлива и/или топливному баку для высокооктанового топлива. Способ 250 может использоваться для минимизации застойности топлива посредством использования топлива в топливном баке спустя период бездействия.
Способ 250 может начинаться на этапе 252. На этапе 254, может определяться, используется ли топливный бак, другими словами, впрыскивается ли топливо из такого бака в двигатель. В этом способе, топливный бак может быть любым из топливных баков топливной системы. Например, если способ применяется к топливному баку для высокооктанового топлива, то все ссылки на термин топливный бак, относятся к топливному баку для высокооктанового топлива.
Если топливо впрыскивается из топливного бака, таймер может устанавливаться в ноль на этапе 256. Таймер может находиться в системе управления и может быть счетчиком, который увеличивается с заданными интервалами времени, и таким образом, соответствует времени, истекшему после его самого последнего сброса или установки в ноль.
На этапе 258, может определяться, включен ли двигатель, двигатель включен может указывать ссылкой на сгорание, происходящее в двигателе. Если сгорание не происходит, двигатель может считаться выключенным. Если двигатель включен на этапе 258, таймер может приводиться в действие с весом. Когда таймер работает с весом, счетчик может приводиться в действие с более быстрым темпом. Например, в течение заданного времени, счетчик, работающий с весом, может достигать более высокого значения, чем таймер, приводимый в действие без веса. Другими словами, время между счетами может быть меньшим, когда счетчик приводится в действие с весом. Если двигатель не включен, способ может продолжаться на этапе 260. На этапе 260, таймер или счетчик могут работать без веса. Другими словами, в течение заданного времени, счетчик без веса может достигать более низкого значения, чем счетчик с весом, и время между следующими один за другим счетами может быть большим, когда таймер приводится в действие без веса. В некоторых примерах, вес может единичным, чтобы не было разности по частоте счета, когда вес применяется или не применяется. Вес, больший, чем один, может быть полезным для измерений, используемых для определения застойности. Топливо может становиться застоявшимся с повышенной скоростью, когда двигатель работает, чем когда двигатель не работает. Например, более легкие компоненты бензина испаряются с более высокой скоростью при высоких температурах, которые могут быть вызваны работой двигателя, таким образом, во время работы двигателя, топливо может становиться застоявшимся от испарения быстрее. Вес, приданный таймеру, может быть пропорциональным повышенной скорости, с которой топливо становится застоявшимся во время работы двигателя, нежели выключенного двигателя.
Значение счетчика или таймера может сравниваться с пороговым значением на этапе 266. Если значение находится выше порогового значения, способ 250 может продолжаться на этапе 268. На этапе 268, топливо из бака может подаваться в двигатель для сгорания. В некоторых вариантах осуществления, топливо может подаваться в двигатель непрерывно до тех пор, пока бак не пуст. В других вариантах осуществления, некоторое количество топлива может впрыскиваться в двигатель, или топливо из бака может подаваться в двигатель в течение заданного времени. Способ затем может возвращаться на этап 256, где таймер может устанавливаться в ноль. Если пороговое значение не удовлетворено, способ может повторяться бесконечно или до события дозаправки топливом.
Фиг. 12 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 350 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 350 может выполняться контроллером 12. Способ 350 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1-4. Способ 350 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 350 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600. Способ 350 может относиться к наполняемому снаружи топливному баку, топливному баку для низкооктанового топлива и/или топливному баку для высокооктанового топлива. Способ 350 может использоваться для минимизации застойности топлива посредством контроля застойности топлива независимо в каждом баке и впрыска топлива из такого топливного бака в двигатель, когда застойность топлива определена системой управления. Способ может начинаться на этапе 252 и может инициироваться событием дозаправки двигателя топливом или событием запуска двигателя.
На этапе 354, может определяться застойность от испарения. В некоторых вариантах осуществления, застойность от испарения может принимать бинарную форму (отрицательное или положительное значение), например, если испарение находится выше порогового значения, застойность от испарения положительна, иначе, она отрицательна. В других вариантах осуществления, застойность от испарения может иметь числовое значение, например, топливо может находиться на 97% допустимой плотности смеси.
Застойность от испарения может указывать ссылкой на соединения в бензине, испаряющиеся из топлива, в особенности более легкие, в большей степени испаряющиеся компоненты. Это может вызывать потери рабочих характеристик двигателя, трудный запуск, повышенные выбросы и потери эффективности использования топлива. Кроме того, это может понижать октановую характеристику топлива. Застойность от испарения может быть функцией температуры топлива на всем протяжении работы. Например, топливо может испытывать повышенное испарение во время более высоких температур. В варианте осуществления, взвешенный счетчик может работать непрерывно после события дозаправки топливом. Вес счетчика может быть пропорциональным температуре. Таким образом, температура, используемая при определении застойности от испарения, может быть представляющей температуры, испытываемые топливом в течение продолжительности его времени в топливном баке. Другие варианты осуществления могут определять застойность от испарения на основании времени, которое топливо оставалось в топливном баке, или времени, или потока через систему для парообразующих выбросов, или количество суточных циклов. Кроме того дополнительные варианты осуществления могут непосредственно определять застойность от испарения посредством контроля плотности компонентов в топливе или в воздухе в топливном баке.
На этапе 356, может определяться застойность от конденсации. В некоторых вариантах осуществления, застойность от конденсации может принимать бинарную форму (отрицательное или положительное значение), например, если содержание воды находится выше порогового значения, застойность от конденсации может быть положительной, иначе, она может быть отрицательной. В других вариантах осуществления, застойность от конденсации может иметь числовое значение, например, топливо может быть на 12% водой.
Застойность от конденсации возникает, когда вода загрязняет топливо. Загрязнение водой может вызывать замерзание топливной магистрали или ошибки топливно-воздушного соотношения, или плохую стабильность сгорания, или пропуски зажигания в двигателе. Загрязнение водой происходит, когда вода в воздухе конденсируется в топливо. Это чаще всего происходит, когда меняется температура. Например, если температура низкая, влага в воздухе может конденсироваться внутри топливного бака и смешиваться с топливом. Загрязнение водой может определяться в контроллере и может быть реагирующим на время, которое топливо оставалось в баке, посредством способа, такого как указанные выше. Застойность от конденсации, кроме того, может происходить в ответ на количество суточных циклов, которое пережило топливо, или количество сезонных изменений, которые истекли, в то время как топливо находилось в топливном баке. Влажность окружающей среды у воздуха внутри топливного бака и количество смен воздуха вследствие суточных циклов на всей продолжительности нахождения топлива внутри топливного бака, может контролироваться и может частично использоваться для определения застойности от конденсации топлива.
Сезонная застойность или сезонное несоответствие может определяться на этапе 358. В некоторых вариантах осуществления, сезонная застойность может принимать бинарную форму (отрицательное или положительное значение), например, если истекло больше, чем шесть месяцев, после события дозаправки топливом, сезонная застойность может быть положительной, иначе, она может быть отрицательной. Бензин, распространяемый по потребителям, может иметь химический состав летнего сорта или химический состав зимнего сорта. Топливо надлежащего сорта может помогать улучшать запуск двигателя во время холодных зимних месяцев и уменьшать выбросы или избегать паровой пробки во время жарких летних месяцев. Сезонная застойность может определяться или логически выводиться на основании времени, истекшего после последнего события дозаправки топливом, изменения температуры окружающей среды и/или химического состава топлива, такого как количество бутана на единичный объем. Отметим, что сезонная застойность может не подразумевать ухудшение характеристик топлива.
Застойность от окисления может определяться на этапе 360. Застойность от окисления может указывать ссылкой на кислород, реагирующий с углеводородами в топливе, для формирования других соединений. Эти соединения могут значительно изменять химический состав топлива, понижая испаряемость или удельную энергоемкость топлива. Сильное окисление может побуждать топливо сгущаться или формировать отложения. Загустевшее топливо или отложения могут забивать топливные магистрали, топливный фильтр, топливные форсунки или другие компоненты в топливной системе. Застойность от окисления может определяться в ответ на испаряемость топлива или количество смен воздуха, обусловленных суточными циклами, или время, которое топливо находилось в топливном баке.
Стекание топлива может определяться на этапе 362. Когда топливо постояло в течение некоторого времени, топливо может стекать из магистралей обратно в бак или другие компоненты топливной системы, и пузырьки воздуха могут формироваться в топливных магистралях вследствие неидеального уплотнения в форсунках или соединениях топливной системы, или вследствие просачивания через компоненты топливной системы. Пузырьки воздуха в топливных магистралях могут давать в результате впрыск меньшего количества топлива, чем требуется, вызывая ухудшенные выбросы или пропуски зажигания в двигателе. Стекание может определяться в зависимости от величины вибрации, которую испытывало топливо после того, как топливные магистрали были продуты посредством впрыска топлива из соответствующего топливного бака. Эта вибрация сама по себе может логически выводиться в системе управления пол времени или милям, пройденным после продувки топливной магистрали, или она может считываться датчиками вибрации. В одном из вариантов осуществления, сигналы датчиков вибрации, нормально используемые для управления устойчивостью транспортного средства или в других целях, могут использоваться при расчете стекания. В еще одном варианте осуществления, информация о местоположении транспортного средства может использоваться вместе с данными неровностей дороги для расчета стекания.
На этапе 364, может определяться, находится ли застойность топлива выше порогового значения. Застойность топлива может быть функцией застойности от испарения, застойности от конденсации, сезонной застойности, застойности от окисления или некоторой их комбинации. В некоторых вариантах осуществления, каждая застойность может сравниваться с пороговым значением или двоичным компаратором, если один или более индикаторов застойности находятся выше порогового значения или имеют положительное бинарное значение, пороговое значение может удовлетворяться на этапе 364. Застойность может указывать ссылкой на застойность от испарения, застойность от конденсации, застойность от окисления, сезонное несоответствие или стекание топлива.
Если пороговое значение удовлетворено на этапе 364, топливо из застоявшегося топливного бака может подаваться в двигатель. Здесь, подача из застоявшегося топливного бака может указывать ссылкой на повышение скорости, с которой используется топливо из застоявшегося топливного бака, или впрыск топлива из застоявшегося топливного бака до тех пор, пока бак не пуст. В некоторых вариантах осуществления, топливо может вычищаться, или устанавливаться индикатор. В кроме того дополнительном примере, скорость, с которой топливо впрыскивается из застоявшегося бака, может постепенно повышаться с повышением застойности топлива. В некоторых примерах, разделение топлива может приостанавливаться до тех пор, пока застоявшееся топливо не было вычищено из бака.
Если топливо не является застоявшимся на этапе 364, способ может переходить на этап 368. На этапе 368, может определяться, находится ли опорожнение выше числового порогового значения или номинального. Если опорожнение найдено находящимся выше порогового значения, некоторое количество топлива из бака опорожнения может подаваться в двигатель. Опорожнение может поправляться посредством очищения магистрали от пузырьков воздуха посредством впрыска достаточного количества топлива в двигатель, так чтобы пузырьки воздуха вычищались, или до тех пор, пока все топливо внутри топливной магистрали или направляющей-распределителя для топлива не замещено топливом внутри бака. Таким образом, на этапе 370, достаточное количество топлива из бака опорожнения может подаваться в двигатель. Способ может повторяться с заданными интервалами времени или пройденного расстояния. В некоторых вариантах осуществления, способ 350 может быть подпрограммой способа 250. Например, если таймер находится выше порогового значения на этапе 266, может инициироваться способ 350.
В кроме того дополнительных вариантах осуществления, топливо из каждого топливного бака может впрыскиваться в двигатель периодически. Например, топливо из каждого топливного бака может впрыскиваться после события запуска двигателя или с заданными интервалами. Таким образом, топливо в недоиспользованном баке регулярно впрыскивается, так чтобы топливо в недоиспользованном баке не находилось бесконечно.
В других вариантах осуществления, двигатель может иметь режим предотвращения застойности, который может инициироваться периодически, в ответ на событие запуска двигателя или в ответ на событие дозаправки топливом. В режиме предотвращения застойности, равные количества топлива из каждого из баков, присоединенных к двигателю, или количества, пропорциональные размерам баков, могут впрыскиваться в двигатель для сгорания. В некоторых вариантах осуществления, это может происходить в течение заданного времени или до тех пор, пока заданное количество топлива не впрыснуто в двигатель. В других вариантах осуществления, режим предотвращения застойности может быть инициирован незамедлительно или вскоре после события запуска двигателя.
Например, если система, имеющая топливный бак для высокооктанового и низкооктанового топлива, входит в режим предотвращения застойности, равные количества высокооктанового топлива и низкооктанового топлива могут подаваться в двигатель для сгорания. Или количества высокооктанового топлива и низкооктанового топлива могут быть пропорциональны, соответственно, размеру топливных баков для высоко и низкооктанового топлива. Это может продолжаться в течение заданного времени или до тех пор, пока не впрыснуто заданное количество топлива, затем, режим предотвращения застойности может заканчиваться, и происходить нормальные работа и впрыск топлива. В кроме того дополнительных вариантах осуществления режима предотвращения застойности, количество топлива в топливном баке для высокооктанового топлива может сравниваться с уровнем топлива в топливном баке для низкооктанового топлива, если отношение уровня высокооктанового топлива к низкооктановому топливу выше первого порогового значения, высокооктановое топливо может впрыскиваться на высокой скорости до тех пор, пока уровень топлива не падает ниже второго порогового значения. Подобным образом, если высокооктановое топливо относительно низкооктанового топлива находится ниже третьего порогового значения, низкооктановое топливо может впрыскиваться на высокой скорости до тех пор, пока уровень топлива не достигает четвертого порогового значения.
Фиг. 13 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 450 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 450 может выполняться контроллером 12. Способ 450 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1 и 4. Способ 450 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 450 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 450 может использоваться в системе, выполненной с вторичным введением воздуха и разделением топлива. Вторичное введение воздуха может подавать атмосферный воздух в выпускной коллектор. Это может предоставлять возможность для более быстрой активации каталитического нейтрализатором и может понижать выбросы. Топливная система может разделять топливо на низкооктановую часть и высокооктановую часть. В некоторых вариантах осуществления, низкооктановое топливо может подвергаться рециркуляции обратно в наполняемый снаружи топливный бак, а высокооктановое топливо может накапливаться во вспомогательном баке, или наоборот. В этих вариантах осуществления, как наполняемый снаружи топливный бак, так и вспомогательный топливный бак могут быть по отдельности присоединены к двигателю. В других вариантах осуществления, как высокооктановое топливо, так и низкооктановое топливо могут храниться отдельно в двух вспомогательных топливных баках. В некоторых вариантах осуществления, две топливных магистрали могут соединяться выше по потоку от форсунок непосредственного впрыска или форсунок впрыска во впускной канал, так чтобы низкооктановое топливо и высокооктановое топливо комбинировались выше по потоку от форсунки. В других вариантах осуществления, топливный бак для низкооктанового топлива и топливный бак для высокооктанового топлива могут быть присоединены по текучей среде к независимым форсункам непосредственного и/или впрыска во впускной канал, чтобы высокооктановое топливо и низкооктановое топливо комбинировались после впрыска. В вариантах осуществления, имеющих два вспомогательных топливных бака (для высокооктанового и низкооктанового топлива) и наполняемый снаружи топливный бак, каждый из трех топливных баков может быть независимо присоединен к форсункам непосредственного впрыска и/или форсункам впрыска во впускной канал. Один или более видов топлива могут сливаться в топливной магистрали выше по потоку от форсунки.
Способ 450 может начинаться на этапе 452 и может инициироваться событием запуска двигателя. На этапе 454, может определяться, какой из видов топлива наиболее желателен для вторичного введения воздуха. Другими словами, может определяться, какое из топлива содержит углеводороды, которые наиболее вероятно должны окисляться при вторичном введении воздуха. Таковое может логически выводиться на основании октанового числа видов топлива, например, низкооктановое топливо может предполагаться более требуемым для вторичного введения воздуха. Другие варианты осуществления могут определять, какое топливо требуемо, в ответ на время, которое происходило разделение, и кроме того, логически выводить октановое число топлива на основании продолжительности времени разделения. Дополнительные варианты осуществления могут измерять октановое число непосредственно или посредством датчика обратной связи по детонации. Другие варианты осуществления могут непосредственно измерять значимые свойства топлива, которые могут соотноситься со свойствами окисления топлива; это может включать в себя упругость, плотность, емкость, молекулярный вес и коэффициент преломления паров. В некоторых вариантах осуществления, может определяться, что никакое топливо не требуется для окисления. Это может происходить в результате после события дозаправки топлива, до того, как топливо разделено в достаточной мере. В некоторых вариантах осуществления, требуемое топливо для вторичного введения воздуха, как определенное выше, может определять состояние двигателя. Например, в первом состоянии, топливо, определенное требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха, может быть высокооктановым топливом. Во втором состоянии, топливо, определенное требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха, может быть низкооктановым топливом.
На этапе 456, может определяться, является ли требуемое топливо впрыскиваемым на данный момент в двигатель для сгорания. Другими словами, если двигатель находится в первом состоянии, может определятся, является ли высокооктановое топливо впрыскиваемым для сгорания на данный момент. Во втором состоянии, может определяться впрыскивается ли низкооктановое топливо для сгорания.
Если используется требуемое топливо, может определяться, требуется ли вторичное введение воздуха, на этапе 458. Это может происходить в ответ на состояние холодного запуска, когда требуется прогрев каталитического нейтрализатора, и другие условия благоприятны для использования вторичного воздуха.
Если вторичное введение воздуха требуется на этапе 458, вторичное введение воздуха может инициироваться на этапе 460 впрыском топлива в систему выпуска или выпускной коллектор. Внутри системы выпуска или выпускного коллектора, углеводороды могут взаимодействовать с нагнетаемым кислородом ради непрерывного сгорания и пониженных выбросов. В некоторых вариантах осуществления, дополнительное тепло может подаваться в систему выпуска для усиленного вторичного сгорания. На этапе 462 способ может повторяться. Способ может повторяться вы быстрой последовательности или с заданными интервалами.
Фиг. 14 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 550 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 550 может выполняться контроллером 12. Способ 550 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1 и 4. Способ 550 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 550 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 550 может использоваться в системе, выполненной с вторичным введением воздуха и разделением топлива. Вторичное введение воздуха может подавать атмосферный воздух в выпускной коллектор. Это может предоставлять возможность для более быстрой активации каталитического нейтрализатором и может понижать выбросы. Топливная система может разделять топливо на низкооктановую часть и высокооктановую часть. В некоторых вариантах осуществления, низкооктановое топливо может подвергаться рециркуляции обратно в наполняемый снаружи топливный бак, а высокооктановое топливо может накапливаться во вспомогательном баке, или наоборот. В этих вариантах осуществления, как наполняемый снаружи топливный бак, так и вспомогательный топливный бак могут быть по отдельности присоединены к двигателю. В других вариантах осуществления, как высокооктановое топливо, так и низкооктановое топливо хранятся отдельно в двух вспомогательных топливных баках. В некоторых вариантах осуществления, две топливных магистрали могут соединяться выше по потоку от форсунок непосредственного впрыска или форсунок впрыска во впускной канал, так чтобы низкооктановое топливо и высокооктановое топливо комбинировались выше по потоку от форсунки(ок). В других вариантах осуществления, топливный бак для низкооктанового топлива и топливный бак для высокооктанового топлива могут быть присоединены по текучей среде к независимым форсункам непосредственного и/или впрыска во впускной канал, чтобы высокооктановое топливо и низкооктановое топливо комбинировались после впрыска. В вариантах осуществления, имеющих два вспомогательных топливных бака (для высокооктанового и низкооктанового топлива) и наполняемый снаружи топливный бак, каждый из трех топливных баков может быть независимо присоединен по текучей среде к форсункам непосредственного впрыска и/или форсункам впрыска во впускной канал. Один или более видов топлива могут сливаться в топливной магистрали выше по потоку от форсунки.
Способ может начинаться на этапе 552 и может инициироваться посредством инициации вторичного введения воздуха. На этапе 554, может определяться, какой из видов топлива наиболее требуется для сгорания при вторичном введении воздуха. Другими словами, может определяться, какое из топлива содержит углеводороды, которые наиболее вероятно должны окисляться при вторичном введении воздуха. Таковое может логически выводиться на основании октанового числа видов топлива, например, низкооктановое топливо может предполагаться более требуемым для вторичного введения воздуха. Другие варианты осуществления могут определять, какое топливо требуемо, в ответ на время, которое происходило разделение, и кроме того, логически выводить октановое число топлива на основании продолжительности времени разделения. Дополнительные варианты осуществления могут измерять октановое число непосредственно или с использованием датчика обратной связи по детонации. Другие варианты осуществления могут непосредственно измерять значимые свойства топлива, которые могут соотноситься со свойствами окисления топлива; это может включать в себя упругость, плотность, емкость и коэффициент преломления паров. В некоторых вариантах осуществления, может определяться, что никакое топливо не требуется для окисления. Это может происходить в результате после события дозаправки топлива, до того, как топливо разделено в достаточной мере.
В некоторых вариантах осуществления, тип топлива, найденный являющимся наиболее требуемым, может определять состояние двигателя. В первом состоянии, высокооктановое топливо может определяться более требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха. Во втором состоянии, низкооктановое топливо может быть найдено являющимся более требуемым для сгорания при вторичном введении воздуха.
На этапе 556, может определяться, является ли требуемое топливо впрыскиваемым на данный момент в двигатель для сгорания. Например, может определяться, в первом состоянии, впрыскивается ли высокооктановое топливо в двигатель, или, во втором состоянии, впрыскивается ли низкооктановое топливо в двигатель. Может определяться, являются ли имеющие преимущество условия работы устойчивыми с требуемым топливом на этапе 558. Это может включать в себя количество имеющегося в распоряжении требуемого топлива, имеющие преимущество нагрузку, скорость вращения, температуру, подавление детонации или вырабатывание выбросов двигателя.
Если требуемое топливо не впрыскивается, но текущие условия работы могут быть устойчивыми с использованием требуемого топлива, требуемое топливо может впрыскиваться в двигатель для сгорания на этапе 560. В альтернативных вариантах осуществления, может повышаться процентное отношение впрыскиваемых требуемого топлива к нетребуемому топливу. Требуемое топливо может легче окисляться, чем впрыскиваемое на данный момент топливо. Требуемое топливо, таким образом, требует меньшего запаздывания искрового зажигания для приемлемого окисления и повышенного нагрева выхлопных газов.
В традиционном примере, если двигатель найден находящимся в первом состоянии, и высокооктановое топливо не впрыскивается в двигатель, на этапе 558 может определяться, являются ли условия работы устойчивыми с впрыском высокооктанового топлива. Если определена устойчивость с высокооктановым топливом, высокооктановое топливо может подаваться в двигатель и использоваться для сгорания, и может инициироваться первая процедура функционирования. Если определено, что условия работы не могут быть устойчивыми с высокооктановым топливом, низкооктановое топливо может продолжать впрыскиваться в двигатель, и может инициироваться вторая процедура.
Кроме того, если двигатель найден находящимся во втором состоянии, и низкооктановое топливо не впрыскивается в двигатель, на этапе 558 может определяться, являются ли условия работы устойчивыми с впрыском низкооктанового топлива. Если определена устойчивость с низкооктановым топливом, низкооктановое топливо может подаваться в двигатель и использоваться для сгорания, и может инициироваться первая процедура функционирования. Если определено, что условия работы не могут быть устойчивыми с низкооктановым топливом, высокооктановое топливо может продолжать впрыскиваться в двигатель, и может инициироваться вторая процедура.
Таким образом, этап 562 может указываться ссылкой как первая процедура. В первой процедуре, величина запаздывания искрового зажигания может быть уменьшена. В некоторых вариантах осуществления, обогащение топливом, которое могло быть повышено, чтобы добиваться эффективного вторичного сгорания, может понижаться на этапе 562 или в первой процедуре. Количество воздуха, подаваемого в систему выпуска для вторичного введения воздуха, также может уменьшаться. В вариантах осуществления, имеющих дополнительный источник тепла, приложенный к системе выпуска, дополнительное тепло, подаваемое в систему выпуска, может уменьшаться или приостанавливаться на этапе 562 или в первой процедуре. Кроме того, если имеющее преимущество AFR было понижено, чтобы стимулировать вторичное сгорание, оно может повышаться до уровня, определенного условиями работы. Возвращаясь на этапе 558, если условия работы не являются устойчивыми с требуемым топливом, способ может заканчиваться на этапе 570.
Если на этапе 556 определено, что впрыскивается требуемое топливо, способ может продолжаться на этапе 564. На этапе 564, может определяться, являются ли имеющие преимущество условия работы устойчивыми с продолжающимся использованием требуемого топлива. Это может включать в себя количество имеющегося в распоряжении требуемого топлива, имеющие преимущество нагрузку, скорость вращения, температуру, подавление детонации или вырабатывание выбросов двигателя. Если работа может быть устойчивой с требуемым топливом, способ может переходить на этап 560, как описано ранее. Если условия работы не могут поддерживаться с требуемым топливом, нетребуемое топливо может впрыскиваться в двигатель для сгорания на этапе 566, и может инициироваться вторая процедура. В альтернативных вариантах осуществления, может повышаться процентное отношение впрыскиваемых нетребуемого топлива к требуемому топливу. Если нетребуемое топливо впрыскивается на этапе 566 во второй процедуре, запаздывание искрового зажигания может инициироваться или увеличиваться. Увеличенное запаздывание искрового зажигания может повышать температуру выхлопных газов, чтобы предоставлять возможность для вторичного введения воздуха в меньшей степени быстро окисляемого топлива. Величина обогащения и/или количество воздуха, подаваемого в систему выпуска для вторичного введения воздуха, также могут уменьшаться во второй процедуре. В вариантах осуществления, имеющих дополнительный источник тепла, приложенный к системе выпуска, дополнительное тепло, подаваемое в систему выпуска, может увеличиваться или инициироваться на этапе 568.
Способ 550 может инициироваться в ответ на инициирование вторичного введения воздуха. Вторичное введение воздуха может инициироваться в ответ на способы, которые могут быть или могут не быть раскрыты в материалах настоящего описания иным образом. Способ 550 может продолжаться, в то время как продолжается вторичное введение воздуха, и может приостанавливаться, когда вторичное введение воздуха прекращается.
Фиг. 15 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 800 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 650 может выполняться контроллером 12. Способ 650 может использоваться в конфигурации, такой как изображенная на фиг. 1 и 4. Способ 650 может использоваться в комбинации или может быть подпрограммой способов, которые могут быть или могут не быть указаны иным образом в рамках этого раскрытия. Например, способ 650 может использоваться в комбинации со способом 500 и 600.
Способ 650 может использоваться в системе, выполненной с вторичным введением воздуха и разделением топлива. Вторичное введение воздуха может подавать атмосферный воздух в выпускной коллектор. Это может предоставлять возможность для более быстрой активации каталитического нейтрализатором и может понижать выбросы. Топливная система может разделять топливо на низкооктановую часть и высокооктановую часть. В некоторых вариантах осуществления, низкооктановое топливо может подвергаться рециркуляции обратно в наполняемый снаружи топливный бак, а высокооктановое топливо может накапливаться во вспомогательном баке, или наоборот. В этих вариантах осуществления, как наполняемый снаружи топливный бак, так и вспомогательный топливный бак могут быть по отдельности присоединены к двигателю. В других вариантах осуществления, как высокооктановое топливо, так и низкооктановое топливо хранятся отдельно в двух вспомогательных топливных баках. В некоторых вариантах осуществления, две топливных магистрали могут соединяться выше по потоку от форсунок непосредственного впрыска или форсунок впрыска во впускной канал, так чтобы низкооктановое топливо и высокооктановое топливо комбинировались выше по потоку от форсунки. В других вариантах осуществления, топливный бак для низкооктанового топлива и топливный бак для высокооктанового топлива могут быть присоединены по текучей среде к независимым форсункам непосредственного и/или впрыска во впускной канал, чтобы высокооктановое топливо и низкооктановое топливо комбинировались после впрыска. В вариантах осуществления, имеющих два вспомогательных топливных бака (для высокооктанового и низкооктанового топлива) и наполняемый снаружи топливный бак, каждый из трех топливных баков может быть независимо присоединен по текучей среде к форсункам непосредственного впрыска и/или форсункам впрыска во впускной канал. Один или более видов топлива могут сливаться в топливной магистрали выше по потоку от форсунки.
Способ может начинаться на этапе 652 и может инициироваться событием запуска двигателя. На этапе 654, может определяться, какой из видов топлива наиболее желателен для сгорания при вторичном введении воздуха. Другими словами, может определяться, какое из топлива содержит углеводороды, которые наиболее вероятно должны окисляться при вторичном введении воздуха. В первом состоянии, высокооктановое топливо может быть требуемым топливом. Во втором состоянии, низкооктановое топливо может быть требуемым топливом. Требуемое топливо может логически выводиться на основании октанового числа видов топлива, например, низкооктановое топливо может предполагаться более требуемым для вторичного введения воздуха. Другие варианты осуществления могут определять, какое топливо требуемо, в ответ на время, которое происходило разделение, и кроме того, логически выводить октановое число топлива на основании продолжительности времени разделения. Дополнительные варианты осуществления могут измерять октановое число непосредственно или с использованием датчика обратной связи по детонации. Другие варианты осуществления могут непосредственно измерять значимые свойства топлива, которые могут соотноситься со свойствами окисления топлива; это может включать в себя упругость, плотность, емкость и коэффициент преломления паров. В некоторых вариантах осуществления, может определяться, что никакое топливо не требуется для окисления. Это может происходить после события дозаправки топлива, когда топливо не разделено в достаточной мере.
На этапе 656, может определяться, является ли двигатель работающим в состоянии холодного запуска. В других вариантах осуществления, это может происходить в ответ на температуру двигателя или каталитического нейтрализатора, или температуру атмосферного воздуха, дополнительно это может происходить в ответ на время, которое работает двигатель. Если холодный запуск определен на этапе 656, на этапе 658 может определяться, является ли требуемое топливо, в качестве определенного на этапе 654, имеющимся в распоряжении для впрыска. Это может определяться датчиком внутри топливного бака, который может измерять уровень топлива и свойства топлива. Если требуемое топливо имеется в распоряжении, требуемое топливо может впрыскиваться в двигатель для сгорания на этапе 622. Впрыск требуемого топлива может продолжаться в течение заданного времени, в течение продолжительности времени вторичного введения воздуха, или он может продолжаться, в то время как температура двигателя или каталитического нейтрализатора измеряется или логически выводится находящейся ниже порогового значения. На этапе 664, может инициироваться первая процедура холодного запуска. Первая процедура может включать в себя первую степень запаздывания искрового зажигания, первое AFR и/или первую величину вторичного введения воздуха.
Например, в первом состоянии, если высокооктановое топливо нагнетается в двигатель на этапе 662, первая процедура может инициироваться на этапе 664. Во втором состоянии, если низкооктановое топливо впрыскивается в двигатель на этапе 622, первая процедура также может инициироваться на этапе 664.
Если, на этапе 658, определено, что требуемого топлива нет в распоряжении, другое топливо может впрыскиваться в двигатель, и вторая процедура холодного запуска инициируется на этапе 660. Вторая процедура на этапе 660 может включать в себя вторую степень запаздывания искрового зажигания, второе AFR и/или вторую величину вторичного введения воздуха. Вторая степень запаздывания искрового зажигания может быть большей, чем первая степень запаздывания искрового зажигания, а второе AFR может быть более низким, чем первое AFR. Способ может заканчиваться на этапе 666. В других вариантах осуществления, способ может повторяться с заданными интервалами или в быстрой последовательности.
Другими словами, в первом состоянии, если низкооктановое топливо впрыскивается в двигатель, может инициироваться вторая процедура. Во втором состоянии, если высокооктановое топливо впрыскивается в двигатель, также может инициироваться вторая процедура.
Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых подают высокооктановое топливо в топливный бак для высокооктанового топлива и подают низкооктановое топливо в топливный бак для низкооктанового топлива, впрыскивают высокооктановое топливо в двигатель с использованием первой процедуры или низкооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на первое состояние и вторичное введение воздуха и впрыскивают низкооктановое топливо в двигатель с использованием первой процедуры или высокооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на второе состояние и вторичное введение воздуха. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.
1. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
подают высокооктановое топливо в топливный бак для высокооктанового топлива и подают низкооктановое топливо в топливный бак для низкооктанового топлива, причем высокооктановое топливо имеет более высокое октановое число, чем низкооктановое топливо;
впрыскивают высокооктановое топливо в двигатель с использованием первой процедуры или низкооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на первое состояние и вторичное введение воздуха; и
впрыскивают низкооктановое топливо в двигатель с использованием первой процедуры или высокооктановое топливо с использованием второй процедуры в ответ на второе состояние и вторичное введение воздуха.
2. Способ для двигателя по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором накачивают атмосферный воздух из воздухозаборника в систему выпуска при вторичном введении воздуха.
3. Способ для двигателя по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют сгорание некоторого количества несгоревших углеводородов в выхлопных газах, вслед за вторичным введением воздуха.
4. Способ для двигателя по п. 1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых определяют, требуется ли высокооктановое топливо или требуется ли низкооктановое топливо в ответ на молекулярный вес, испаряемость, упругость, коэффициент преломления, емкость паров, плотность, октановое число или некоторую их комбинацию у высокооктанового топлива и низкооктанового топлива.
5. Способ для двигателя по п. 1, в котором первую процедуру осуществляют во втором состоянии в ответ на условия работы, являющиеся неустойчивыми с высокооктановым топливом, или отсутствие в распоряжении высокооктанового топлива, а вторую процедуру осуществляют во втором состоянии в ответ на условия работы, являющиеся неустойчивыми с низкооктановым топливом, или отсутствие в распоряжении низкооктанового топлива.
6. Способ для двигателя по п. 1, в котором вторая процедура включает в себя этап, на котором увеличивают величину запаздывания искрового зажигания или понижают топливно-воздушное соотношение (AFR) в ответ на осуществление второй процедуры.
7. Способ для двигателя по п. 1, в котором в первом состоянии используют первую процедуру, содержащую впрыск высокооктанового топлива в двигатель, если высокооктановое топливо не подвергалось впрыску в двигатель, и используют вторую процедуру, содержащую продолжение впрыска низкооктанового топлива в двигатель, и
во втором состоянии используют первую процедуру, содержащую впрыск низкооктанового топлива в двигатель, если низкооктановое топливо не подвергалось впрыску в двигатель, и используют вторую процедуру, содержащую продолжение впрыска высокооктанового топлива в двигатель.
| ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ | 1994 |
|
RU2136918C1 |
| US 20090165759 A1, 02.07.2009 | |||
| US 20110137470 A1, 09.06.2011. | |||
