ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к реализации способов определения модуля объемной упругости топлива, которое прокачивается через топливный насос высокого давления в двигателе внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Некоторые системы двигателя транспортного средства используют как непосредственный впрыск топлива в цилиндр, так и впрыск топлива во впускной канал. Система подачи топлива может включать в себя многочисленные топливные насосы для выдачи давления топлива на топливные форсунки. В качестве одного из примеров, система подачи топлива может включать в себя топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) и топливный насос высокого давления (или непосредственного впрыска), расположенный между топливным баком и топливными форсунками. Топливный насос высокого давления может быть присоединен к системе непосредственного впрыска выше по потоку от направляющей-распределителя для топлива, чтобы повышать давление топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки непосредственного впрыска. Насос высокого давления также может быть механизирован ведущим кулачком, который присоединен к коленчатому валу двигателя. Входной запорный клапан с соленоидным приводом, или сливной клапан, может быть присоединен выше по потоку от насоса высокого давления для регулирования потока топлива в камеру сжатия насоса. Сливной клапан может возбуждаться синхронно с положением ведущего кулачка или угловым положением двигателя.
По мере того, как топливо прокачивается через топливную систему, важным свойством является модуль объемной упругости топлива. Модуль объемной упругости текучей среды является показателем сопротивления такой текучей среды равномерному сжатию. Другими словами, модуль объемной упругости является отношением изменения давления, действующего на объем текучей сред, к частичному изменению объема текучей среды. В двигателях внутреннего сгорания, которые используют топливные смеси, такие как бензин-этаноловая смесь, измерение модуля объемной упругости на борту транспортного средства и при работе двигателя может быть эффективным способом непрерывного определения соотношения бензина и этилового спирта в топливной смеси. Дополнительно, измерение модуля объемной упругости сгорающего топлива может быть важным для топливных систем, которые используют жидкостный впрыск пропана. Так как жидкий пропан может становиться сверхкритическим, его плотность может значительно меняться, тем самым, создавая необходимость, чтобы его плотность была непрерывно известна по мере того, как она флуктуирует. Когда жидкий пропан входит в фазу сверхкритической текучей среды, его модуль объемной упругости прямо пропорционален его плотности. Таким образом, измерение модуля объемной упругости может использоваться для определения плотности пропана по мере того, как он входит в сверхкритическую фазу.
В одном из подходов для измерения модуля объемной упругости топлива с использованием насоса высокого давления, показанном Сакаи и другими в US 7,007,662 (МПК F02D41/38, F02D45/00; опубл. 07.03.2006), электронный блок управления (ЭБУ, ECU) определяет модуль объемной упругости топлива с использованием давления топлива до и после приведения в действие насоса высокого давления. В этом способе, ЭБУ рассчитывает разность давлений, к тому же, наряду с расчетом количества топлива, фактически выпускаемого из насоса высокого давления. С использованием разностей объемов и давлений, применяется уравнение для нахождения модуля объемной упругости топлива. В подобных способах, соблюдается общая процедура, которая может быть реализована во многих системах впрыска топлива с искровым зажиганием. С использованием комбинации прокачивания известного объема топлива в направляющую-распределитель для топлива наряду с измерением повышения давления и закачивания известного объема топлива наряду с измерением падения давления, может находиться модуль объемной упругости.
Однако авторы в материалах настоящего описания идентифицировали потенциальные проблемы у подхода по документу US 7,007,662. Прежде всего, может быть трудно получать пригодный для использования сигнал давления с датчика давления, в то время как насос высокого давления и/или топливные форсунки активно поддерживают поток топлива, который может вызывать волны давления, которые оказывают влияние на показания датчика давления. Более того, использование измерения реального прокачиваемого объема топлива (из насоса высокого давления) или впрыскиваемого в двигатель из форсунок может быть трудным и давать сомнительные результаты. Общепринятые способы определения модуля объемной упругости топлива могут не быть достаточными при нормальной работе системы впрыска топлива.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в одном из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть преодолены способом для двигателя, включающим в себя этапы, на которых:
регулируют рабочий цикл насоса высокого давления для измерения модуля объемной упругости топлива на основании функции нулевого потока для насоса высокого давления, причем топливо прокачивают через насос высокого давления, а функция нулевого потока основана на изменении рабочего цикла насоса относительно результирующего изменения давления в направляющей-распределителе для топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя этапы, на которых:
подают команду первого рабочего цикла насоса при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода;
ожидают до тех пор, пока давление в направляющей-распределителе для топлива не достигает установившегося значения, а затем определяют первое давление в направляющей-распределителе для топлива;
затем подают команду второго, более высокого рабочего цикла насоса и определяют второе давление в направляющей-распределителе для топлива; и
продолжают постепенное увеличение рабочего цикла насоса и определяют давление в направляющей-распределителе для топлива до тех пор, пока не достигнуто верхнее пороговое значение рабочего цикла.
В одном из вариантов предложен способ, в котором определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя этапы, на которых:
подают, при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива, команду множества рабочих циклов насоса, соответствующих множеству давлений в направляющей-распределителе для топлива, и определяют ответный прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, с образованием набора данных, который содержит множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл, давление в направляющей-распределителе для топлива и прокачиваемый частичный объем; и
определяют множество пересечений с горизонтальной осью, которые соответствуют данным нулевой интенсивности потока, на основании известной крутизны линии.
В одном из вариантов предложен способ, в котором известная крутизна линии является крутизной набора данных, при этом вертикальная ось представляет прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, а горизонтальная ось - рабочий цикл насоса.
В одном из вариантов предложен способ, в котором рабочий цикл насоса высокого давления является измерением времени закрывания запорного клапана с соленоидным приводом, который управляет количеством топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива насосом высокого давления.
В одном из вариантов предложен способ, в котором предотвращают любой пониженный ток запорного клапана с соленоидным приводом.
В одном из вариантов предложен способ, в котором топливный насос высокого давления засасывает жидкое топливо без паров топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором топливо является смесью этилового спирта и бензина, смесью пропана и бензина или жидким пропаном.
В одном из дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:
двигатель;
топливную форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в двигатель;
направляющую-распределитель для топлива, присоединенную по текучей среде к топливной форсунке непосредственного впрыска;
топливный насос высокого давления, присоединенный по текучей среде к направляющей-распределителю для топлива;
контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:
регулировки рабочего цикла насоса высокого давления для измерения модуля объемной упругости топлива на основании функции нулевого потока для насоса высокого давления, причем топливо прокачивается через насос высокого давления, а функция нулевого потока основана на изменении рабочего цикла насоса относительно результирующего изменения давления в направляющей-распределителе для топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя:
подачу команды первого рабочего цикла насоса при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода;
ожидание до тех пор, пока давление в направляющей-распределителе для топлива не достигает установившегося значения, а затем определение первого давления в направляющей-распределителе для топлива;
затем подачу команды второго, более высокого рабочего цикла насоса и определение второго давления в направляющей-распределителе для топлива; и
продолжение постепенного увеличения рабочего цикла насоса и определения давления в направляющей-распределителе для топлива до тех пор, пока не достигнуто верхнее пороговое значение рабочего цикла.
В одном из вариантов предложена система, в которой определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя:
подачу, при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива, команды множества рабочих циклов насоса, соответствующих множеству давлений в направляющей-распределителе для топлива, и определение ответного прокачиваемого частичного объема жидкого топлива, с образованием наборв данных, содержащего множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл, давление в направляющей-распределителе для топлива и частичный прокачиваемый объем; и
определение множества пересечений с горизонтальной осью, которые соответствуют данным нулевой интенсивности потока, на основании известной крутизны линии.
В одном из вариантов предложена система, в которой известная крутизна линии является крутизной набора данных, при этом вертикальная ось представляет собой прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, а горизонтальная ось - рабочий цикл насоса.
В одном из вариантов предложена система, в которой рабочий цикл насоса высокого давления является измерением времени закрывания запорного клапана с соленоидным приводом, который управляет количеством топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива насосом высокого давления.
В одном из вариантов предложена система, в которой предотвращен любой пониженный ток запорного клапана с соленоидным приводом.
В одном из вариантов предложена система, в которой топливный насос высокого давления засасывает жидкое топливо без паров топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой топливо является смесью этилового спирта и бензина, смесью пропана и бензина или жидким пропаном.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
определяют зависимость между рабочим циклом насоса высокого давления и давлением в направляющей-распределителе для топлива при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель посредством насоса высокого давления и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода; и
определяют крутизну функции нулевого потока по зависимости для определения модуля объемной упругости топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором определение зависимости включает в себя этапы, на которых:
постепенно увеличивают рабочий цикл насоса и ожидают в течение периода времени до измерения ответного давления в направляющей-распределителе для топлива для каждого рабочего цикла насоса; и
продолжают постепенное увеличение рабочего цикла насоса до тех пор, пока не достигнут верхний пороговый рабочий цикл.
В одном из, кроме того, еще дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
определяют зависимость между рабочим циклом насоса высокого давления и давлением в направляющей-распределителе для топлива при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива; и
определяют крутизну функции нулевого потока по зависимости для определения модуля объемной упругости топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором определение зависимости дополнительно включает в себя этапы, на которых:
выбирают множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл насоса и давление в направляющей-распределителе для топлива, которые соответствуют прокачиваемому частичному объема топлива;
регрессируют каждую рабочую точку для нахождения множества пересечений с горизонтальной осью; и
строят пересечения на графике.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регрессирование каждой рабочей точки включает в себя определение крутизны линии на основании рабочего цикла насоса и прокачиваемого частичного объема топлива.
Таким образом, в одном из вариантов предложен способ, включающий в себя этапы, на которых осуществляют регулировку рабочего цикла насоса высокого давления для измерения модуля объемной упругости топлива на основании функции нулевого потока для насоса высокого давления, топливо прокачивается через насос высокого давления, а функция нулевого потока основана на изменении рабочего цикла насоса относительно результирующего изменения давления в направляющей-распределителе для топлива. Таким образом, модуль объемной упругости топлива может непрерывно и достоверно определяться (рассчитываться) на борту транспортного средства. В других способах для определения модуля объемной упругости, которые могут использовать датчики давления для регистрации повышений давления в ответ на объем прокачиваемого топлива, постоянные сигналы давления могут быть недостижимы, когда топливный насос и/или топливные форсунки непосредственного впрыска являются действующими. Дополнительно, измерение объема топлива, прокачиваемого или впрыскиваемого из форсунок, может давать сомнительные результаты. К тому же, способы расчета модуля объемной упругости, поясненные в материалах настоящего описания, могут контролировать и анализировать данные, вырабатываемые топливной системой, в то время как топливная система является впрыскивающей топливо в двигатель при нормальных режимах работы. Нормальные режимы работы могут включать в себя различные условия холостого хода и/или топливоснабжения, такие как топливоснабжение двигателя только посредством оконного впрыска топлива, или наоборот.
Использование функции потока для определения модуля объемной упругости топлива может включать в себя определение крутизны функции потока. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что крутизна прямо пропорциональна модулю объемной упругости топлива. Нахождение крутизны (и функции потока) может достигаться несколькими способами. Например, во время отсутствия непосредственного впрыска топлива в двигатель, последовательность рабочих циклов насоса подается командой наряду с определением ответных давлений в направляющей-распределителе для топлива, чтобы формировать последовательность рабочих точек. Такие рабочие точки затем могут наноситься на график, чтобы формировать функцию нулевого потока для нахождения значения крутизны, которое является прямо пропорциональным модулю объемной упругости.
В связанном примере, наряду с непосредственным впрыском топлива в двигатель, множество рабочих циклов насоса подается командой на выбранных давлениях направляющей-распределителя для топлива с прокачиваемым частичным объемом жидкого топлива, формируя последовательность линий, которые могут использоваться для нахождения пересечений, которые соответствуют данным нулевой интенсивности потока. Данные нулевой интенсивности потока, последовательность рабочих точек при нулевом потоке, соотносящая давление в направляющей-распределителе для топлива и рабочий цикл, могут вычерчиваться для формирования функции нулевого потока, чтобы находить значение смещения, которое может использоваться для определения модуля объемной упругости топлива.
Следует отметить, что рабочий цикл насоса указывает ссылкой на управление закрыванием входного запорного клапана (сливного клапана) с соленоидным приводом насоса. Например, если сливной клапан закрывается синхронно с началом хода сжатия двигателя, событие указывается ссылкой как рабочий цикл 100%. Если сливной клапан закрывается через 95% хода сжатия, событие указывается ссылкой как рабочий цикл 5%. Когда подается команда рабочего цикла 5%, в сущности 95% объема вытесненного топлива сливаются, а оставшиеся 5% сжимаются во время хода сжатия поршня насоса. Рабочий цикл эквивалентен синхронизации сливного клапана, в частности, закрыванию сливного клапана.
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 схематично изображает примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 схематично изображает примерный вариант осуществления топливной системы, которая может использоваться с двигателем по фиг. 1.
Фиг. 3 показывает примерный топливный насос непосредственного впрыска высокого давления топливной системы по фиг. 2.
Фиг. 4 иллюстрирует регулировочную характеристику насоса высокого давления для разных давлений в направляющей-распределителе для топлива.
Фиг. 5 иллюстрирует данные нулевой интенсивности потока по фиг. 4, начерченные на отдельном графике.
Фиг. 6 показывает первый способ определения модуля объемной упругости топлива.
Фиг. 7 показывает второй способ определения модуля объемной упругости топлива.
Фиг. 8 изображает блок-схему последовательности операций способа по последовательности операций для определения модуля объемной упругости топлива, как рассмотренная на фиг. 6.
Фиг. 9 изображает блок-схему последовательности операций способа по последовательности операций для определения модуля объемной упругости топлива, как рассмотренная на фиг. 7.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения дает информацию касательно топливного насоса высокого давления и предложенных способов нахождения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива. Примерный вариант осуществления цилиндра в двигателе внутреннего сгорания приведен на фиг. 1 наряду с тем, что фиг. 2 изображает топливную систему, которая может использоваться с двигателем по фиг. 1. Пример насоса высокого давления, выполненного с возможностью обеспечивать непосредственный впрыск топлива в двигатель, подробно показан на фиг. 3. В качестве исходных данных для способов расчета, регулировочная характеристика (или диаграмма) насоса высокого давления показана на фиг. 4, наряду с тем, что данные нулевой интенсивности потока насоса показаны на еще одном графике на фиг. 5. Первый способ расчета модуля объемной упругости, который включает в себя не осуществление непосредственного впрыска топлива в двигатель, графически показан на фиг. 6 наряду с тем, что эквивалентная блок-схема последовательности операций способа представлена на фиг. 8. Второй способ расчета модуля объемной упругости, который включает в себя поддержание положительной интенсивности потока посредством непосредственного впрыска, графически показан на фиг. 7 наряду с тем, что эквивалентная блок-схема последовательности операций способа представлена на фиг. 9.
Что касается терминологии, используемой на всем протяжении этого подробного описания, представлено несколько графиков, на которых точки данных графически нанесены на 2-мерных графиках. Термины график и диаграмма используются взаимозаменяемо, чтобы указывать ссылкой на весь график или саму кривую/линию. Более того, насос высокого давления, или насос непосредственного впрыска, может быть сокращенно указываться как насос HP. Подобным образом, давление в направляющей-распределителе для топлива также может сокращенно указываться как FRP. Как описано в сущности изобретения, приведенной выше, рабочий цикл насоса используется только относительно насоса высокого давления и также указывается ссылкой как закрывание сливного клапана или синхронизация клапана. К тому же, сливной клапан эквивалентен входному запорному клапану с соленоидным приводом. Данные нулевой интенсивности потока содержат точки, которые могут быть нанесены на график совместно, чтобы формировать функцию нулевого потока или функцию потока.
Фиг. 1 изображает пример камеры или цилиндра сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера (не показан) может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых примерах, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176 в системе выпуска, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопных газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система 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 клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других примерах, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. В одном из примеров, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подавать топливо, принятое из топливной системы 8. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2 и 3, топливная система 8 может включать в себя один или более топливных баков, топливных насосов и направляющих-распределителей для топлива. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 расположенную по одну сторону от цилиндра 14, она, в качестве альтернативы, может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и направляющую-распределитель для топлива. Кроме того, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве оконного впрыска топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо, принятое из топливной системы 8, пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Отметим, что одиночный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, или многочисленные формирователи, например, формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, могут использоваться, как изображено.
В альтернативном примере, каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена в виде топливных форсунок непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 14. В, кроме того, еще одном примере, каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена в виде топливных форсунок оконного впрыска для впрыска топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В, кроме того, других примерах, цилиндр 14 может включать в себя только одну топливную форсунку, которая выполнена с возможностью принимать разное топливо из топливных систем в меняющихся относительных количествах в качестве топливной смеси, и дополнительно выполнена с возможностью впрыскивать эту топливную смесь непосредственно в цилиндр в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска либо выше по потоку от впускных клапанов в качестве топливной форсунки оконного впрыска. По существу, следует принимать во внимание, что топливные системы, описанные в материалах настоящего описания не должны ограничиваться конкретными конфигурациями топливной форсунки, описанными в материалах настоящего описания в качестве примера.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как нагрузка, детонация и температура выхлопных газов двигателя, к примеру, описанных ниже. Впрыскиваемое в окно топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска), а также при работе как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными временными характеристиками из форсунки оконного и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д. Следует принимать во внимание, что двигатель 10 может включать в себя любое подходящее количество цилиндров, в том числе, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров. Кроме того, каждый из этих цилиндров может включать в себя некоторые или все из различных компонентов, описанных и изображенных фиг. 1 со ссылкой на цилиндр 14.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Сверх того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.
Топливные баки в топливной системе 8 могут удерживать топливо разных типов топлива, таких как топливо с разными качествами топлива и разными составами топлива. Различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное содержание воды, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д. Один из примеров топлива с разной теплотой парообразования мог бы включать в себя бензин в качестве первого типа топлива с более низкой теплотой парообразования, а этиловый спирт в качестве второго типа топлива с большей теплотой парообразования. В еще одном примере, двигатель может использовать бензин в качестве первого типа топлива, и спиртосодержащую топливную смесь, такую как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая является приблизительно 85% метилового спирта и 15% бензина) в качестве второго типа топлива. Другие подходящие вещества включают в себя воду, метиловый спирт, смесь спирта и воды, смесь воды и метилового спирта, смесь спиртов, и т.д.
В, кроме того, еще одном примере, оба топлива могут быть спиртовыми смесями с переменным составом спиртов, при этом первый тип топлива может быть спиртобензиновой смесью с более низкой концентрацией спирта, такой как E10 (которая является приблизительно 10% этилового спирта), наряду с тем, что второй тип топлива может быть спиртобензиновой смесью с большей концентрацией спирта, такой как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта). Дополнительно, первое и второе топливо также могут отличаться другими качествами топлива, такими как различие по температуре, вязкости и октановому числу, и т.д. Более того, характеристики топлива одного или обоих топливных баков могут часто меняться, например, вследствие изменений изо дня в день при дозаправке топливного бака.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 долговременного постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере для хранения исполняемых команд, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 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 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. 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.
Фиг. 2 схематично изображает примерную топливную систему 8 по фиг. 1. Топливная система 8 может эксплуатироваться для подачи топлива в двигатель, такой как двигатель 10 по фиг. 1. Топливная система 8 может эксплуатироваться контроллером для выполнения некоторых или всех из операций, описанных со ссылкой на потоки обработки по фиг. 8 и 9.
Топливная система 8 может выдавать топливо в двигатель из одного или более разных источников топлива. В качестве неограничивающего примера, могут быть предусмотрены первый топливный бак 202 и второй топливный бак 212. Несмотря на то, что топливные баки 202 и 212 описаны в контексте обособленных сосудов для хранения топлива, следует принимать во внимание, что эти топливные баки взамен могут быть выполнены в виде одиночного топливного бака, имеющего отдельные области хранения топлива, которые разделены стенкой или другой пригодной мембраной. Кроме того еще, в некоторых вариантах осуществления, эта мембрана может быть выполнена с возможностью избирательно переносить выбранные составляющие топлива между двумя или более областями хранения топлива, тем самым, давая топливной смеси возможность по меньшей мере частично разделяться мембраной на первый тип топлива в первой области хранения топлива и второй тип топлива во второй области хранения топлива.
В некоторых примерах, первый топливный бак 202 может хранить топливо первого типа топлива наряду с тем, что второй топливный бак 212 может хранить топливо второго типа топлива, при этом первый и второй типы топлива имеют отличающийся состав. В качестве неограничивающего примера, второй тип топлива, содержащийся во втором топливном баке 212, может включать в себя более высокую концентрацию одной или более составляющих, которые снабжают второй тип топлива большей относительной способностью подавления детонации, чем первое топливо.
В качестве примера, первое топливо и второе топливо каждое может включать в себя одну или более углеводородных составляющих, но второе топливо также может включать в себя более высокую концентрацию спиртовой составляющей, чем первое топливо. В некоторых условиях, эта спиртовая составляющая может обеспечивать подавление детонации для двигателя, когда подается в подходящем количестве относительно первого топлива, и может включать в себя любой пригодный спирт, такой как этиловый спирт, метиловый спирт, и т.д. Поскольку спирт может давать большее подавление детонации, чем некоторые основанные на углеводородах виды топлива, такие как бензин или дизельное топливо, вследствие повышенной скрытой теплоты парообразования и холодопроизводительности заряда спирта, топливо, содержащее в себе более высокую концентрацию спиртовой составляющей, может избирательно использоваться для обеспечения повышенного противодействия детонации двигателя во время выбранных условий работы.
В качестве еще одного примера, спирт (например, метиловый спирт, этиловый спирт) могут иметь воду, добавленную в него. По существу, вода снижает воспламеняемость спиртового топлива, обеспечивая повышенную гибкость в хранении топлива. Дополнительно, теплота парообразования содержания воды усиливает способность спиртового топлива действовать в качестве подавителя детонации. Кроме того еще, содержание воды может снижать общую стоимость топлива.
В качестве специфичного неограничивающего примера, первый тип топлива в первом топливном баке может включать в себя бензин, а второй тип топлива во втором топливном баке может включать в себя этиловый спирт. В качестве еще одного неограничивающего примера, первый тип топлива может включать в себя бензин, а второй тип топлива может включать в себя смесь бензина и этилового спирта. В, кроме того, других примерах, первый тип топлива и второй тип топлива каждый может включать в себя бензин и этиловый спирт, в силу чего, второй тип топлива включает в себя более высокую концентрацию составляющей этилового спирта, чем первое топливо (например, E10 в качестве первого типа топлива и E85 в качестве второго типа топлива). В качестве еще одного примера, второй тип топлива может иметь относительно большую октановую характеристику, чем первый тип топлива, тем самым, делая второе топливо более эффективным подавителем детонации, чем первое топливо. Следует принимать во внимание, что эти примеры должны считаться неограничивающими, так как могут использоваться другие пригодные виды топлива, которые обладают сравнительно разными характеристиками подавления детонации. В, кроме того, других примерах, каждый из первого и второго топливных баков может хранить одинаковое топливо. Несмотря на то, что изображенный пример иллюстрирует два топливных бака с двумя разными типами топлива, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, может быть представлен единственный топливный бак с единым типом топлива.
Топливные баки 202 и 212 могут отличаться своей вместимостью хранения топлива. В изображенном примере, где второй топливный бак 212 хранит топливо с более высокой способностью подавления детонации, второй топливный бак 212 может иметь меньшую вместимость хранения топлива, чем первый топливный бак 202. Однако следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, топливные баки 202 и 212 могут иметь идентичную вместимость хранения топлива.
Топливо может поставляться в топливные баки 202 и 212 через соответствующие каналы 204 и 214 заправки топливом. В одном из примеров, где топливные баки хранят разные типы топлива, каналы 204 и 214 заправки топливом могут включать в себя маркировку идентификации топлива для идентификации типа топлива, которое должно выдаваться в соответствующий топливный бак.
Первый топливный насос 208 низкого давления (LPP) в сообщении с первым топливным баком 202 может эксплуатироваться для подачи первого типа топлива из первого топливного бака 202 на первую группу форсунок 242 оконного впрыска через первый топливный канал 230. В одном из примеров, первый топливный насос 208 может быть топливным насосом низкого давления с электроприводом, расположенным по меньшей мере частично внутри первого топливного бака 202. Топливо, поднимаемое первым топливным насосом 208, может подаваться под более низким давлением в первую направляющую-распределитель 240 для топлива, присоединенную к одной или более топливных форсунок первой группы форсунок 242 оконного впрыска (в материалах настоящего описания также указываемой ссылкой как первая группа форсунок). Несмотря на то, что первая направляющая-распределитель 240 для топлива показана раздающей топливо по четырем топливным форсункам из первой группы 242 форсунок, следует принимать во внимание, что первая направляющая-распределитель 240 для топлива может раздавать топливо на любое пригодное количество топливных форсунок. В качестве одного из примеров, первая направляющая-распределитель 240 для топлива может раздавать топливо на одну топливную форсунку из первой группы 242 форсунок для каждого цилиндра двигателя. Отметим, что, в других примерах, первый топливный канал 230 может выдавать топливо в топливные форсунки первой группы 242 форсунок через две или более направляющих-распределителя для топлива. Например, в тех случаях, когда цилиндры двигателя сконфигурированы в V-образной конфигурации, две направляющих-распределителя для топлива могут использоваться для распределения топлива из первого топливного канала на каждую из топливных форсунок первой группы форсунок.
Топливный насос 228 непосредственного впрыска, который включен во второй топливный канал 232, может питаться топливом через LPP 208 или LPP 218. В одном из примеров, топливный насос 228 непосредственного впрыска может быть вытеснительным насосом с приводом от двигателя. Топливный насос 228 непосредственного впрыска может находиться в сообщении с группой форсунок 252 непосредственного впрыска через вторую направляющую-распределитель 250 для топлива и группой форсунок 242 оконного впрыска через соленоидный клапан 236. Таким образом, топливо низкого давления, поднятое первым топливным насосом 208, может подвергаться дополнительному повышению давления, чтобы подавать топливо высокого давления для непосредственного впрыска во вторую направляющую-распределитель 250 для топлива, присоединенную к одной или более топливных форсунок 252 непосредственного впрыска (в материалах настоящего описания также указываемых ссылкой как вторая группа форсунок). В некоторых примерах, топливный фильтр (не показан) может быть расположены выше по потоку от топливного насоса 228 непосредственного впрыска, чтобы удалять частицы из топлива. Кроме того, в некоторых примерах накопитель давления топлива (не показан) может быть присоединен ниже по потоку от топливного фильтра между насосом низкого давления и насосом высокого давления.
Второй топливный насос 218 низкого давления в сообщении со вторым топливным баком 212 может эксплуатироваться для подачи второго типа топлива из второго топливного бака 202 на форсунки 252 непосредственного впрыска через второй топливный канал 232. Таким образом, второй топливный канал 232 присоединяет по текучей среде каждый из первого топливного бака и второго топливного бака к группе форсунок непосредственного впрыска. В одном из примеров, третий топливный насос 218 также может быть топливным насосом низкого давления (LPP) с электроприводом, расположенным по меньшей мере частично внутри второго топливного бака 212. Таким образом, топливо низкого давления, поднятое топливным насосом 218 низкого давления, может подвергаться дополнительному повышению давления топливным насосом 228 высокого давления, чтобы подавать топливо высокого давления для непосредственного впрыска во вторую направляющую-распределитель 250 для топлива, присоединенную к одной или более топливных форсунок непосредственного впрыска. В одном из примеров, второй топливный насос 218 низкого давления и топливный насос 228 непосредственного впрыска могут эксплуатироваться для выдачи второго типа топлива под более высоким давлением топлива во вторую направляющую-распределитель 250 для топлива, чем давление топлива первого типа топлива, которое выдается в первую направляющую-распределитель 240 для топлива первым топливным насосом 208 низкого давления.
Сообщение по текучей среде между первым топливным каналом 230 и вторым топливным каналом 232 может достигаться через первый и второй перепускные каналы 224 и 234. Более точно, первый перепускной канал 224 может присоединять первый топливный канал 230 ко второму топливному каналу 232 выше по потоку от топливного насоса 228 непосредственного впрыска наряду с тем, что второй перепускной канал 234 может присоединять первый топливный канал 230 ко второму топливному каналу 232 ниже по потоку от топливного насоса 228 непосредственного впрыска. Один или боле клапанов сброса давления могут быть включены в топливные каналы и/или перепускные каналы, чтобы противодействовать или сдерживать поток топлива обратно в топливные баки-резервуары. Например, первый клапан 226 сброса давления может быть предусмотрен в первом перепускном канале 224 для снижения или предотвращения обратного потока топлива из второго топливного канала 232 в первый топливный канал 230 и первый топливный бак 202. Второй клапан 222 сброса давления может быть предусмотрен во втором топливном канале 232 для снижения или предотвращения обратного потока топлива из первого или второго топливных каналов во второй топливный бак 212. В одном из примеров, насосы 208 и 218 низкого давления могут иметь клапаны сброса давления, встроенные в насосы. Встроенные клапаны сброса давления могут ограничивать давление в соответствующих топливных магистралях подкачивающего насоса. Например, клапан сброса давления, встроенный в первый топливный насос 208 может ограничивать давление, которое в ином случае формировалось бы в первой направляющей-распределителе 240 для топлива, если бы соленоидный клапан 236 был (преднамеренно или непреднамеренно) открыт и наряду с тем, что топливный насос 228 непосредственного впрыска осуществлял прокачку.
В некоторых примерах, первый и/или второй перепускные каналы также могут использоваться для перемещения топлива между топливными баками 202 и 212. Перемещение топлива может облегчаться посредством включения дополнительных запорных клапанов, клапанов сброса давления, соленоидных клапанов и/или насосов в первый или второй перепускной канал, например, соленоидного клапана 236. В кроме того других примерах, один из топливных баков-резервуаров может быть расположен на более высоком возвышении, чем другой топливный бак-резервуар, в силу чего, топливо может перемещаться из верхнего топливного бака-резервуара в нижний топливный бак-резервуар через один или более перепускных каналов. Таким образом, топливо может перемещаться между топливными баками-резервуарами под действием силы тяжести без непременного требования, чтобы топливный насос содействовал перемещению топлива.
Различные компоненты топливной системы 8 поддерживают связь с системой управления двигателем, такой как контроллер 12. Например, контроллер 12 может принимать показание условий работы с различных датчиков, связанных с топливной системой 8, в дополнение к датчикам, описанным ранее со ссылкой на фиг. 1. Различные входные сигналы, например, могут включать в себя показание количества топлива, хранимого в каждом из топливных баков-резервуаров 202 и 212, посредством датчиков 206 и 216 уровня топлива, соответственно. Контроллер 12 также может принимать показание состава топлива из одного или более датчиков состава топлива в дополнение к или в качестве альтернативы показанию состава топлива, которое логически выводится по датчику выхлопных газов (такому как датчик 128 по фиг.1). Например, показание состава топлива у топлива, хранимого в топливных баках-резервуарах 202 и 212, может выдаваться датчиками 210 и 220 состава топлива соответственно. Дополнительно или в качестве альтернативы, один или более датчиков состава топлива могут быть предусмотрены в любом пригодном местоположении вдоль топливных каналов между топливными баками-резервуарами и их соответствующими группами топливных форсунок. Например, датчик 238 состава топлива может быть предусмотрен в первой направляющей-распределителе 240 для топлива или вдоль первого топливного канала 230, и/или датчик 248 состава топлива может быть предусмотрен во второй направляющей-распределителе 250 для топлива или вдоль второго топливного канала 232. В качестве неограничивающего примера, датчики состава топлива могут снабжать контроллер 12 показанием концентрации составляющей подавления детонации, содержащейся в топливе, или показанием октановой характеристики топлива. Например, один или более датчиков состава топлива могут выдавать показание содержания спиртов топлива.
Отметим, что относительное расположение датчиков состава топлива в пределах системы подачи топлива может давать разные преимущества. Например, датчики 238 и 248, расположенные в направляющих-распределителях для топлива или вдоль топливных каналов, соединяющих топливные форсунки с одним или более топливных баков-резервуаров, могут выдавать показание получающегося в результате состава топлива, где два или более разных вида топлива комбинируются перед подачей в двигатель. В противоположность, датчики 210 и 220 могут выдавать показание состава топлива в топливных баках-резервуарах, которые могут отличаться от состава топлива, фактически подаваемого в двигатель.
Контроллер 12 также может управлять работой каждого из топливных насосов 208, 218 и 228, чтобы регулировать количество, давление, расход, и т.д., топлива, подаваемого в двигатель. В качестве одного из примеров, контроллер 12 может изменять регулировку давления, величину хода насоса, команду рабочего цикла насоса и/или расход топлива топливных насосов для подачи топлива в разные местоположения топливной системы. Формирователь (не показан), присоединенный электронным образом к контроллеру 12, может использоваться для отправки сигнала управления на каждый из насосов низкого давления, по мере надобности, для регулировки отдачи (например, скорости работы) соответствующего насоса низкого давления. Количество первого или второго типа топлива, который подается в группу форсунок непосредственного впрыска через насос непосредственного впрыска, может регулироваться посредством регулировки и координирования отдачи первого или второго LPP и насоса непосредственного впрыска. Например, топливный насос низкого давления и топливный насос высокого давления могут эксплуатироваться для поддержания предписанного давления в направляющей-распределителе для топлива. Датчик давления в направляющей-распределителе для топлива, присоединенный ко второй направляющей-распределителю для топлива, может быть выполнен с возможностью выдавать оценку давления топлива, имеющегося в распоряжении в группе форсунок непосредственного впрыска. Затем, на основании разности между оцененным давлением в направляющей-распределителе и требуемым давлением в направляющей-распределителе, могут регулироваться отдачи насосов. В одном из примеров, в тех случаях, когда топливный насос высокого давления является топливным насосом объемной производительности, контроллер может регулировать клапан регулирования расхода насоса высокого давления для изменения рабочего объема насоса каждого хода насоса.
По существу, в то время как топливный насос непосредственного впрыска является работающим, поток топлива через него обеспечивает достаточные смазку и охлаждение насоса. Однако, во время условий, когда работа топливного насоса непосредственного впрыска не запрошена, таких как когда не запрошен непосредственный впрыск топлива, и/или когда уровень топлива во втором топливном баке 212 находится ниже порогового значения (то есть, нет достаточного имеющегося в распоряжении топлива подавления детонации), топливный насос непосредственного впрыска может не смазываться в достаточной мере, если прекращен поток топлива через насос.
Фиг. 3 показывает примерный топливный насос 228 непосредственного впрыска, показанный в системе по фиг. 2. Вход 403 камеры 408 сжатия топливного насоса непосредственного впрыска питается топливом через топливный насос низкого давления, как показано на фиг. 2. Топливо может поддерживаться под давлением по своему каналу через топливный насос 228 непосредственного впрыска и подаваться в направляющую-распределитель для топлива через выход 404 насоса. В изображенном примере, насос 228 непосредственного впрыска может быть поршневым насосом с механическим приводом, который включает в себя поршень 406 насоса и шток 420 поршня, камеру 408 сжатия насоса (в материалах настоящего описания также указываемую ссылкой как камера сжатия) и переходное пространство 418. Поршень 406 включает в себя верх 405 и днище 407. Переходное пространство и камера сжатия могут включать в себя полости, расположенные по противоположные стороны от поршня насоса. В одном из примеров, контроллер 12 двигателя может быть выполнен с возможностью приводить в движение поршень 406 в насосе 228 непосредственного впрыска посредством ведущего кулачка 410. Кулачок 410 включает в себя четыре рабочих выступа и выполняет один оборот за каждые два оборота коленчатого вала двигателя.
Входной запорный клапан 412 с соленоидным приводом может быть присоединен к входу 403 насоса. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать поток топлива через входной запорный клапан 412 посредством включения тока или выключения тока соленоидного клапана (на основании конфигурации соленоидного клапана) синхронно с ведущим кулачком. Соответственно, входной запорный клапан 412 с соленоидным приводом может эксплуатироваться в двух режимах. В первом режиме, запорный клапан 412 с соленоидным приводом установлен во входе 403, чтобы ограничивать (например, сдерживать) количество топлива, проходящего выше по потоку от запорного клапана 412 с соленоидным приводом. В сравнении, во втором режиме, запорный клапан 412 с соленоидным приводом фактически выведен из работы, и топливо может проходить выше по потоку и ниже по потоку от входного запорного клапана.
По существу, запорный клапан 412 с соленоидным приводом может быть выполнен с возможностью регулировать массу (или объем) топлива, сжимаемого в топливном насосе непосредственного впрыска. В одном из примеров, контроллер 12 может регулировать установку момента закрывания запорного клапана с соленоидным приводом для регулирования массы сжимаемого топлива. Например, позднее закрывание входного запорного клапана может снижать величину массы топлива, засасываемого в камеру 408 сжатия. Установки момента открывания и закрывания запорного клапана с соленоидным приводом могут координироваться относительно временных характеристик хода топливного насоса непосредственного впрыска.
Вход 499 насоса допускает топливо к запорному клапану 402 и клапану 401 сброса давления. Запорный клапан 402 расположен выше по потоку от запорного клапана 412 с соленоидным приводом вдоль канала 435. Запорный клапан 402 подвергнут смещению, чтобы предотвращать поток топлива из запорного клапана 412 с соленоидным приводом и входа 499 насоса. Запорный клапан 402 предоставляет возможность потока из топливного насоса низкого давления в запорный клапан 412 с соленоидным приводом. Запорный клапан 402 соединен параллельно с клапаном 401 сброса давления. Клапан 401 сброса давления предоставляет возможность потока топлива из запорного клапана 412 с соленоидным приводом в направлении топливного насоса низкого давления, когда давление между клапаном 401 сброса давления и запорным клапаном 412 с соленоидным приводом больше, чем заданное давление (например, 10 бар). Когда запорный клапан 412 с соленоидным приводом выведен из работы (например, не находится под электрическим током), запорный клапан с соленоидным приводом действует в режиме сквозного прохода, и клапан 401 сброса давления регулирует давление в камере 408 сжатия единой регулировкой сброса давления клапана 401 сброса давления (например, 15 бар). Регулирование давления в камере 408 сжатия предоставляет перепаду давления возможность формироваться от верха 405 поршня к днищу 407 поршня. Давление в переходном пространстве 418 находится под давлением выхода насоса низкого давления (например, 5 бар) наряду с тем, что давление на верхе поршня находится под давлением регулирования клапана сброса давления (например, 15 бар). Перепад давления предоставляет топливу возможность просачиваться с верха 405 поршня до днища 407 поршня через зазор между поршнем 406 и стенкой 450 цилиндра насоса, тем самым, смазывая топливный насос 228 непосредственного впрыска.
Поршень 406 совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз. Топливный насос 228 непосредственного впрыска находится в ходе сжатия, когда поршень 406 движется в направлении, которое уменьшает объем камеры 408 сжатия. Топливный насос 228 непосредственного впрыска находится в ходе всасывания, когда поршень 406 движется в направлении, которое увеличивает объем камеры 408 сжатия.
Выходной запорный клапан 416 прямого потока может быть присоединен ниже по потоку от выхода 404 камеры 408 сжатия. Выходной запорный клапан 416 открывается, чтобы предоставлять топливу возможность течь из выхода 404 камеры сжатия в направляющую-распределитель для топлива, только когда давление на выходе топливного насоса 228 непосредственного впрыска (например, давление на выходе камеры сжатия) находится выше, чем давление в направляющей-распределителе для топлива. Таким образом, во время условий, когда работа топливного насоса непосредственного впрыска не запрошена, контроллер 12 может выводить из работы входной запорный клапан 412 с соленоидным приводом, и клапан 401 сброса давления регулирует давление в камере сжатия единым по существу постоянным +0,5 бар) давлением во время большей части хода сжатия. В ходе впуска, давление в камере 408 сжатия падает до давления около давления подкачивающего насоса (208 и/или 218). Смазывание насоса 228 DI может происходить, когда давление в камере 408 сжатия превышает давление в ступенчатом пространстве 418. Этот перепад давлений также может вносить вклад в смазывание насоса, когда контроллер 12 выводит из работы запорный клапан 412 с соленоидным приводом. Один из результатов этого способа регулирования включает в себя этап, на котором направляющая-распределитель для топлива регулируется минимальным давлением, приблизительно сбросом давления 402. Таким образом, если клапан 402 имеет регулировку сброса давления 10 бар, давление в направляющей-распределителе для топлива становится 15 бар, так как эти 10 бар прибавляются к 5 бар давления подкачивающего насоса. Более точно, давление топлива в камере 408 сжатия регулируется во время хода сжатия топливного насоса 228 непосредственного впрыска. Таким образом, во время по меньшей мере хода сжатия топливного насоса 228 непосредственного впрыска, смазка обеспечивается для насоса. Когда топливный насос непосредственного впрыска попадает в ход всасывания, давление топлива в камере сжатия может снижаться наряду с тем, что некоторый уровень смазки по-прежнему может обеспечиваться, пока остается перепад давления. Еще один запорный клапан 414 (клапан сброса давления) может быть расположен параллельно с запорным клапаном 416. Клапан 414 предоставляет топливу возможность вытекать из направляющей-распределителя для топлива DI в направлении выхода 404 насоса, когда давление в направляющей-распределителе для топлива больше, чем заданное давление.
Здесь отмечено, что насос 228 DI по фиг. 3 представлен в качестве иллюстративного примера одной из возможных конфигураций для насоса DI. Компоненты, показанные на фиг. 3, могут быть удалены и/или изменены наряду с тем, что дополнительные компоненты, не показанные на данный момент, могут быть добавлены в насос 228, тем временем, по-прежнему сохраняя способность подавать топливо высокого давления в направляющую-распределитель для топлива непосредственного впрыска. В качестве примера, клапан 401 сброса давления и запорный клапан 402 могут быть удалены в других вариантах осуществления топливного насоса 228. Более того, способы, представленные в дальнейшем, могут применяться к различным конфигурациям насоса 228 наряду с различными конфигурациями топливной системы 8 по фиг. 2.
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что топливный насос 228 высокого давления по фиг. 3 может эксплуатироваться несколькими способами, чтобы вырабатывать данные, которые затем могут использоваться для нахождения модуля объемной упругости топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива посредством насоса высокого давления. В других способах для нахождения модуля объемной упругости из топливной системы транспортного средства, объем и давление прокачиваемого топлива измеряются во время нормальной работы системы впрыска топлива. Проблемы могут проистекать из этих способов, так как волны давления могут возникать во время нормальной работы системы, а также неопределенность фактического объема топлива, прокачиваемого или впрыскиваемого в двигатель. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что необходим надежный способ расчета для непрерывного определения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива на борту транспортного средства, где модуль объемной упругости используется, в качестве примера, для определения состава комбинированных топливных смесей.
Предложенные способы расчета могут быть заключены в контроллере 12 и вводиться в действие согласно набору параметров для непрерывного измерения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива. Контроллер дополнительно может включать в себя программы для использования модуля объемной упругости, чтобы определять другие параметры, такие как состав топливных смесей или плотность сверхкритического пропана. Способы расчета, описанные в материалах настоящего описания, включают в себя регулировку работы насоса высокого давления и подачу командой последовательности рабочих циклов наряду с определением (измерением) реакционных давлений в направляющей-распределителе для топлива и/или прокачиваемых частичных объемов топлива. Перед описанием способов расчета для определения модуля объемной упругости топлива, представлено некоторое количество концепций, которые включены в способы расчета.
Фиг. 4 иллюстрирует регулировочную характеристику топливного насоса непосредственного впрыска (высокого давления), показывающую зависимость 400 между рабочим циклом насоса HP и частичным объемом жидкости топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива. Диаграммы (линии) по фиг. 4 представляют испытание одного топлива, такого как бензин-этаноловая смесь с определенным модулем объемной упругости, под разными давлениями в направляющей-распределителе для топлива. Возможные бензин-этаноловые смеси описаны в отношении фиг. 1 и 2. Каждая отдельная кривая графика 400 соответствует одному значению давления в направляющей-распределителе для топлива, как показано условными обозначениями 470. Вертикальная ось имеет значение прокачиваемого объема жидкости наряду с тем, что горизонтальная ось имеет значение рабочего цикла насоса HP.
Показана идеальная кривая 419, которая представляет насос HP с идеальными клапанами и без эластичности текучей среды (топлива в этом случае), которая эквивалентна текучей среде, имеющей бесконечный модуль объемной упругости. В идеале, для каждого единичного увеличения рабочего цикла, прокачиваемый частичный объем жидкости также возрастает на одну единицу. Реальные испытанные кривые насоса HP показаны на фиг. 4 в качестве кривых 428, 438, 448, 458 и 468. Крутизна 417 идеальной кривой 419 является тем же самым крутизной каждой другой кривой на фиг. 4. Точки 453, где пять реальных кривых пересекают горизонтальную ось (рабочий цикл насоса HP), являются данными нулевой интенсивности потока, так как прокачиваемый частичный объем топлива вдоль горизонтальной оси имеет значение 0. В зависимости от топливной системы, насоса HP и других компонентов, интервал между реальными кривыми изменяется, как видно ниже.
Поскольку точки 453 или пересечения 453 представляют данные нулевой интенсивности потока для конкретного насоса HP, они могут быть графически нанесены на другой график. Каждое пересечение (точка пересечения) содержит в себе три значения, при этом одно значение, прокачиваемый частичный объем жидкости = 0, совместно используется среди всех пересечений. Двумя другими значениями являются рабочий цикл насоса HP и давление в направляющей-распределителе для топлива. Поэтому, далее, с обращением к фиг. 5, пересечения могут быть графически нанесены на графике 500, показывающем давление в направляющей-распределителе для топлива в зависимости от рабочего цикла насоса HP. Пересечения 453 по фиг. 4 показаны на фиг. 5 в качестве точек 553. Как видно по линии, сформированной точками 553, график 500 пересекает горизонтальную ось на пересечении 590, которое, в этом случае, совпадает с одной из точек 553, в точке, соответствующей давлению в направляющей-распределителе для топлива 0 бар (428 на фиг. 4). График 500 также может называться функцией нулевого потока, поскольку точки 553 соответствуют нулевой интенсивности потока. Функция нулевой интенсивности потока является зависимостью между давлением в направляющей-распределителе для топлива и рабочим циклом насоса HP, при этом прокачиваемый частичный объем жидкости имеет значение 0. Начало 580 координат диаграммы 500 помечено на фиг. 5, где начало координат совпадает с пересечением вертикальной и горизонтальной осей, или FRP =0, и рабочий цикл =0. В идеале, пересечение 590 располагалось бы совпадающим с началом 580 координат, где любое повышение рабочего цикла насоса соответствует повышению давления в направляющей-распределителе для топлива. Однако, как видно на диаграмме 500 (функции нулевой интенсивности потока), пересечение 590 располагается вдоль горизонтальной оси на положительном значении рабочего цикла.
По графику 500, также известному как функция нулевого потока, поскольку точки 553 соответствуют нулевой интенсивности потока, крутизна 560 функции нулевого потока может определяться, поскольку точки 553 располагаются вдоль линии. Отмечено, что точки 553 могут не быть идеально лежащими на одной прямой в реальных ситуациях, и следовательно, дополнительные точки 553 могут определяться (дополнительные точки 453 по фиг.4), и статистическая обработка может использоваться для нахождения наилучшего подбора прямой для данных нулевого потока. Как видно на фиг. 5, крутизна 560 может быть легко найдена посредством применения уравнения линии с использованием двух известных точек. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что крутизна 560 прямо пропорциональна модулю объемной упругости текучей среды, в этом случае, топлива, прокачиваемого и впрыскиваемого через топливную систему. В случае пропана, используемого в качестве топлива, модуль объемной упругости также прямо пропорционален его плотности, когда оно находится в фазе сверхкритической текучей среды. Поэтом, крутизна 560 может использоваться для нахождения плотности сверхкритического пропана, важного параметра для узнавания, так как плотность сверхкритического пропана может значительно меняться.
По графику 500, крутизна 560 может использоваться для нахождения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива, которое, в числе прочего, может содержать смесь бензина, этилового спирта и пропана. Что касается последовательности операций подачи командой различных рабочих циклов для определения давлений в направляющей-распределителе для топлива и прокачиваемых частичных объемов жидкого топлива, чтобы получать крутизну 560, а потому, модуля объемной упругости, по фиг. 4 и 5, несколько условий могут быть удовлетворены для получения достоверных результатов для модуля объемной упругости. Прежде всего, насос HP может засасывать жидкое топливо с минимальным количеством паров топлива, предпочтительно, без паров. Если смесь жидкого-парообразного топлива засасывалась в насос HP, графики, проведенные на фиг. 4 и 5, могут быть неточными, поэтому, приводя к неточностям крутизны 560 и результирующего модуля объемной упругости топлива. Более того, приведению в действие сливного клапана (запорного клапана с соленоидным приводом), клапана, который управляет потоком топлива в камеру 408 сжатия насоса, может быть необходимо происходить с высокой повторяемостью. Таким образом, может быть необходимым, чтобы был лишен возможности любой (возвратный) пониженный ток сливного клапана.
Как указано ранее, знание плотности сверхкритического пропана (прямо пропорциональной его модулю объемной упругости) является важным при работе двигателя, так как она может значительно меняться за короткий период времени. В топливных системах, которые используют жидкий пропан, непрерывное определение плотности пропана, в то время как он может становиться сверхкритическим, необходимо, чтобы точно управлять его впрыском в двигатель. Более того, в топливных смесях, использующих комбинацию бензина, пропана и этилового спирта, нахождение модуля объемной упругости является эффективным способом определения соотношения видов топлива в определенной смеси. Знание соотношения топлива между двумя видами топлива (такими как бензин и пропан) необходимо для надлежащего регулирования отношения количества топлива к количеству воздуха на впуске.
Далее, необходим практический способ нахождения данных по фиг. 5, а потому, модуля объемной упругости топлива. Способу нужно использоваться на борту транспортного средства и непрерывно применяться для определения модуля объемной упругости. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что это может достигаться двумя способами. На всем протяжении двух способов, описанных ниже, значения определяются (регистрируются) посредством датчиков или других устройств, которые присоединены к контроллеру 12.
Фиг. 6 графически иллюстрирует первый способ 600 для нахождения данных, необходимых, чтобы находить модуль объемной упругости. В этом способе, данные собираются во время отсутствия непосредственного впрыска топлива в двигатель, также известного как нулевая интенсивность потока впрыска. В двигателях, которые используют как оконный, так и непосредственный впрыск топлива, двигатель вводится в состояние стабильного холостого хода, где нет топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива, которая присоединена к насосу 228 HP. Способ 600 показывает командные изменения рабочего цикла насоса на диаграмме 601 и соответствующие изменения давления в направляющей-распределителе для топлива на диаграмме 602. На диаграммах 601 и 602, время представлено по горизонтальной оси. Диаграмма 603 показывает, каким образом давление в направляющей-распределителе для топлива изменяется в зависимости от рабочего цикла насоса. Диаграмма 603 также может указываться ссылкой как функция нулевого потока по той причине, что диаграмма 603 показывает зависимость между давлением в направляющей-распределителе для топлива и рабочим циклом с интенсивностью 0 потока.
Последовательность событий согласно способу 600 по фиг. 6 является следующей: сначала, до момента t1 времени, рабочий цикл насоса регулируется номинально и, тем самым, вызывает реакцию по давлению в направляющей-распределителе для топлива. В момент t1 времени, первый рабочий цикл 621 насоса подается командой и регистрируется наряду с соответствующим давлением 631 в направляющей-распределителе для топлива. По регистрации значений, рабочий цикл увеличивается до 622 и удерживается в течение некоторого времени между моментами t1 и t2 времени. Во время этого интервала, давление в направляющей-распределителе для топлива реагирует на и постепенно возрастает по сравнению с немедленным повышением рабочего цикла насоса. Вследствие медленной реакции давления в направляющей-распределителе для топлива, временной интервал для ожидания до взятия вторых показаний может иметь значение 10 секунд, или до тех пор, пока давление в направляющей-распределителе для топлива не достигает установившегося значения. После того, как истек временной интервал (такой как 10 секунд), увеличенный рабочий цикл 622 регистрируется наряду с установившимся давлением 632 в направляющей-распределителе для топлива в момент t2 времени. Рабочий цикл вновь увеличивается с определенным приращением до 623, и то же самое время истекает до регистрации рабочего цикла 623 и ответного установившегося давления 633 в направляющей-распределителе для топлива в момент t3 времени. Как видно на фиг. 6, эта же самая последовательность операций повторяется в моменты t4 и t5 времени. В этом примерном способе, регистрируются пять точек данных, каждая точка данных содержит значение рабочего цикла и значение давления в направляющей-распределителе для топлива.
Поскольку каждая из точек данных содержит в себе два значения (рабочий цикл и давление в направляющей-распределителе для топлива), пять точек данных могут быть графически нанесены на отдельном графике 603, где рабочий цикл 603 насоса HP является горизонтальной осью, а давление в направляющей-распределителе для топлива является вертикальной осью. Каждая точка данных графически нанесена в качестве своей соответствующей точки на графике 603. Например, точка данных, содержащая в себе рабочий цикл 621 и давление 631 в направляющей-распределителе для топлива, графически нанесена в качестве точки 641 на графике 603, в качестве ориентированной по стрелке 640. Подобно фиг. 5, по графику 603, может определяться крутизна 687. Как видно на фиг. 6, на график 603 или функция нулевого потока подобны графику 500 по фиг. 5, но с ключевым отличием. Ключевое отличие включает в себя этап, на котором точка с давлением 0 в направляющей-распределителе для топлива не представлена на графике 603. Причина для этого включает в себя этап, на котором некоторые топливные системы могут реализовывать более низкое пороговое значение по давлению в направляющей-распределителе для топлива и не предоставлять насосу DI возможность работать ниже такого порогового значения, даже в то время как в режиме нулевой интенсивности потока. В этом случае, низшее давление в направляющей-распределителе для топлива показано в качестве точки 641. Тем не менее, поскольку точки 641, 642, 643, 644 и 645 лежат вдоль прямой линии, прямая линия может быть продлена согласно угловому коэффициенту 687, встречаясь с горизонтальной осью на пересечении 690. Как пояснено со ссылкой на фиг. 5, крутизна 687 может использоваться для нахождения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива.
Далее, с обращением к фиг. 7, графически показан второй способ 700 для нахождения данных, необходимых для определения модуля объемной упругости топлива. В этом способе, данные собираются во время нормального непосредственного впрыска топлива в двигатель и поддержания положительной интенсивности потока, в противоположность способу 600, где непосредственный впрыск деактивирован для сбора данных. Способ 700 использует последовательность выбранных рабочих точек насоса HP, осуществляет регресс по таким точкам, чтобы находить пересечения, и графически наносит пересечения на отдельной диаграмме. Способ 700 показывает регулировочную характеристику нескольких рабочих точек насоса HP на диаграмме 701, а диаграмма 702 показывает, каким образом давление в направляющей-распределителе для топлива изменяется в зависимости от рабочего цикла насоса. Диаграмма 702 также может указываться ссылкой как функция нулевого потока (подобно графику 603) по той причине, что диаграмма 702 является зависимостью между давлением в направляющей-распределителе для топлива и рабочим циклом с интенсивностью 0 потока. График 701, отображающий прокачиваемый частичный объем жидкости (топлива) в зависимости от рабочего цикла насоса, подобен графику 400, показанному на фиг. 4.
Последовательность событий согласно способу 700 по фиг. 7 является следующей: сначала, рабочая точка 741 выбирается на конкретном FRP, в этом случае, 25 бар, как видно в условных обозначениях 770. Еще одна рабочая точка 751 выбирается на том же самом FRP (25 бар), но с другими рабочим циклом и прокачиваемым частичным объемом жидкости, значит, две рабочие точки 741 и 751 лежат вдоль общей линии, определенной FRP. Физически, это реализуется в качестве выбора целевого FRP и рабочего цикла для работы насоса HP, затем, регистрации ответного прокачиваемого частичного объема жидкости, давая в результате точку 741. Затем, рабочий цикл насоса регулируется наряду с поддержанием того же самого FRP, так может быть зарегистрирована вторая рабочая точка 751, соответствующая другому прокачиваемому частичному объему жидкости. Поскольку две точки определяют линию, крутизна 730 может быть рассчитана по графическому положению точек 741 и 751 (пары рабочих точек). С использованием уравнения линии, определенной согласно FRP (25 бар), точка 761 может рассчитываться (экстраполироваться или подвергаться регрессии) в качестве точки, в которой линия пересекает горизонтальную ось, или когда прокачиваемый частичный объем жидкости имеет значение 0 (данных нулевой интенсивности потока). Точка 761 также может указываться ссылкой как пересечение с горизонтальной осью, которое соответствует точке данных нулевой интенсивности потока, основанной на известном угловом коэффициенте линии (угловом коэффициенте 730). Подобным образом, другие пары рабочих точек, связанных с другим FRP (как показано в условных обозначениях 770), в том числе, 742, 752; 743, 753; 744, 754; 745 и 755, формирующие набор данных, могут подаваться командой посредством насоса HP и использоваться для нахождения пересечения 762, 763, 764 и 765. Каждая рабочая точка (742, 752, и т.д.) состоит из рабочего цикла, давления в направляющей-распределителе для топлива и прокачиваемого частичного объема. Более того, крутизна 730 является крутизной набора данных и может быть идентичным для каждой пары рабочих точек.
Поскольку пересечения 761, 762, 763, 764 и 765 представляют данные нулевой интенсивности потока насоса HP, такие пересечения могут быть графически нанесены на отдельном графике 702. Например, пересечение 761, которое содержит в себе три значения (рабочий цикл, FRP, и прокачиваемый объем 0) может быть графически нанесено на графике 702 в качестве точки 771, в качестве направленного по стрелке 740. Эта же самая последовательность операций может применяться для графического нанесения других точек графика 702, в том числе, 772, 773, 774 и 775. Подобно фиг. 6, по линии, сформированной пятью точками, может определяться крутизна 787. Численно, крутизна 787 может быть найдена посредством использования формы уравнения линии. Как видно, нет данных, имеющихся в распоряжении для FRP 0, как может иметь место у некоторых топливных систем. На фиг. 7, низшее FRP демонстрируется точкой 771. Поэтому, линия, определенная пятью точками данных, с крутизной 787, может быть продолжена, чтобы встретиться с горизонтальной осью на пересечении 790. Как пояснено ранее, крутизна 787 может использоваться для определения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива.
Как указанно ранее, сливной клапан может быть присоединен выше по потоку от насоса высокого давления, чтобы управлять потоком топлива в камеру 408 сжатия насоса. По существу, контроллер или другой тип компьютеризованного устройства используется для управления синхронизацией сливного клапана относительно перемещения поршня насоса. Однако, сливной клапан может становиться несинхронным с ведущим кулачком, вызывая рассинхронизацию между приведением в действие сливного клапана и перемещением поршня насоса. Это событие известно в качестве ошибки синхронизации сливного клапана. Если ошибка синхронизации сливного клапана присутствует во время вышеуказанных способов расчета, функции 603 и 702 нулевого потока могут смещаться в горизонтальном направлении, так что пересечения 690 и 790 сдвигаются ближе к или дальше от вертикальной оси. С двумя предложенными способами расчета, присутствие ошибки синхронизации сливного клапана не оказывает влияния на определенный модуль объемной упругости. Как видно на фиг. 6 и 7, если бы точки данных функций нулевого потока были смещены согласно ошибке синхронизации клапана, угловые коэффициенты 687 и 787 оставались бы прежними. Другими словами, для нахождения модуля объемной упругости топлива, ошибка синхронизации сливного клапана может оказывать влияние на определенный модуль объемной упругости.
Первый и второй способы, как графически показано на фиг. 6 и 7, совместно используют сходные последовательности операций для нахождения крутизны 687 и 787 по диаграммам 603 и 702, соответственно, но они отличаются своими последовательностями операций для нахождения точек, которые определяют линии функций 603 и 702 нулевого потока. Блок-схемы последовательности операций способа, иллюстрирующие последовательности операций первого и второго способов, могут быть рассмотрены на фиг. 8 и 9.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа первого способа 800 расчета. Начиная на этапе 801, определяется некоторое количество условий работы для топливной системы и системы двигателя. Таковые меняются в зависимости от системы и могут включать в себя факторы, такие как текущее скорость вращения двигателя (по ведущему кулачку 410), требование моторного топлива, наддув, требуемый водителем крутящий момент, температура двигателя, заряд воздуха, и т.д. Во-вторых, на этапе 802, насос HP прекращает непосредственный впрыск топлива в двигатель, и двигатель устанавливается в состояние стабильного холостого хода. В некоторых системах двигателя, состояние холостого хода может включать в себя впрыск топлива только посредством оконного впрыска. В этом состоянии, насос HP все еще является работающим, но находится в состоянии нулевого потока, которое может заключать в себе смазывание насоса для уменьшения ухудшения характеристик насоса. После того, как установлено состояние холостого хода, рабочий цикл подается командой на этапе 803. Хотя рабочий цикл может изменяться почти мгновенно (как показано диаграммой 601 на фиг. 6), ответное FRP изменяется постепенно. После ожидания в течение временного интервала на этапе 804, который может зависеть от конкретного двигателя и топливной системы, ответное установившееся FRP определяется (регистрируется) на этапе 805. На этапе 806, условие окончания должно быть удовлетворено для продвижения на следующий этап. Условие окончания может быть минимальным количеством собранных данных, где каждая точка данных содержит рабочий цикл и FRP. В качестве альтернативы, условие окончания может быть минимальной величиной истекшего времени для сбора данных, или что достигнут верхний пороговый рабочий цикл. До того, как удовлетворено такое условие, несколько этапов повторяются, как видно на фиг. 8, чтобы собирать дополнительные данные, каждый с командой непрерывно увеличивающегося рабочего цикла. Как только условие окончание удовлетворено, собранные данные графически наносятся на график нулевого потока на этапе 807, в котором горизонтальная ось имеет значение рабочего цикла, а вертикальная ось имеет значение FRP. В заключение, графически нанесенные данные нулевого потока используются для нахождения крутизны функции нулевого потока на этапе 808, и крутизна используется для нахождения модуля объемной упругости прокачиваемого топлива на этапе 809. Отмечено, что сбор дополнительных точек данных на этапах 803-805 может повышать точность линии, сформированной такими точками данных, в качестве начерченной на этапе 807.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций способа второго способа 900 расчета. Начиная на этапе 901, определяется некоторое количество условий работы для топливной системы и системы двигателя. Таковые меняются в зависимости от системы и могут включать в себя факторы, такие как текущее скорость вращения двигателя (по ведущему кулачку 410), требование моторного топлива, наддув, требуемый водителем крутящий момент, температура двигателя, заряд воздуха, и т.д. Во-вторых, на этапе 902, непосредственный впрыск топлива в двигатель поддерживается насосом HP, тем самым, создавая положительную интенсивность потока топлива. Затем, на этапе 903, выбирается FRP, и рабочий цикл подается командой наряду с регистрацией ответного прокачиваемого частичного объема жидкого топлива. Поскольку еще одна рабочая точка нужна для определения линии, второй рабочий цикл подается командой на этапе 904, и прокачиваемый объем топлива вновь регистрируется наряду с поддержанием того же самого FRP. Отметим, что дополнительные рабочие точки могут собираться на одном и том же FRP. По рабочим точкам, определяется линия, которая подвергается регрессу, чтобы находить пересечения нулевого потока на этапе 905. На этапе 906, условие окончания должно быть удовлетворено для продвижения на следующий этап. Условием окончания может быть минимальное количество испытанных давлений в направляющей-распределителе для топлива или минимальное количество истекшего времени для сбора данных. До того, как удовлетворено такое условие, несколько этапов повторяются, как видно на фиг. 9, чтобы собирать дополнительные данные, каждый с непрерывно увеличивающимися FRP и/или командой рабочего цикла. Как только условие окончание удовлетворено, собранные данные графически наносятся на график нулевого потока на этапе 907, в котором горизонтальная ось имеет значение рабочего цикла, а вертикальная ось имеет значение FRP. Этапы 907-909 идентичны этапам 807-809 по фиг. 8. По нахождению крутизны функции нулевого потока на этапе 908, такие данные используются для определения модуля объемной упругости топлива на этапе 909. Отмечено, что сбор дополнительных точек данных на этапах 903-905 может повышать точность линии, сформированной такими точками данных, в качестве начерченной на этапе 907.
Последовательности 800 и 900 операций, как описанные блок-схемами последовательности операций способа на фиг. 8 и 9, могут повторяться согласно внешней схеме управления контроллера 12. В качестве примера, последовательности 800 и 900 операций могут инициироваться один раз каждый заданный временной интервал, такой как 30 секунд. В еще одном примере, последовательности операций могут инициироваться, если дроссель изменяется на минимальную пороговую величину. Как видно, существует ряд возможностей для определения, когда повторяются способы расчета по фиг. 8 и 9.
Отмечено, что первый способ 800 расчета по фиг. 8 является более прямым подходом к нахождению графика нулевого потока на этапе 807 (функции 603 нулевого потока по фиг. 6), чем нахождение графика нулевого потока на этапе 907 по фиг. 9 (функции 702 нулевого потока по фиг. 7) согласно второму способу 900 расчета. Причина включает в себя этап, на котором насос DI уже является работающим на нулевой интенсивности потока в первом способе расчета, тогда как положительная интенсивность потока присутствует для второго способа расчета. Однако, в первом способе расчета, временной интервал между моментами t1, t2, t3, t4 и t5 времени может суммироваться в длинный период времени для нахождения данных нулевой интенсивности потока по диаграмме 603. Второй способ может требовать меньшего времени, чем первый способ расчета, вследствие экстраполяции данных, но сама последовательность операций экстраполяции (регрессия) может быть более сложной, чем этапы, требуемые в первом способе.
Понятно, что подразумевается, что два способа расчета, описанные на фиг. 8 и 9, как показано графиками на фиг. 6 и 7, соответственно, должны представлять общую концепцию регулировки рабочего цикла насоса (синхронизации сливного клапана), чтобы количественно определять зависимость между рабочим циклом насоса и FRP в неограничивающем смысле. Различные аспекты двух способов расчета могут быть модифицированы, по-прежнему наряду с нахождением зависимости, необходимой для определения модуля объемной упругости топлива. Например, пять рабочих точек использовались на фиг. 6, когда такое количество может меняться в зависимости от конкретной топливной системы. К тому же, давления, используемые на фиг. 7, показанные условными обозначениями 770, могут изменяться подобным образом. Способы расчета могут быть модифицированы, чтобы лучше подходить конкретной топливной системе наряду со следованием той же самой общей схеме, как поясненная ранее.
Таким образом, модуль объемной упругости топлива может изучаться на борту транспортного средства непрерывным образом. Способы расчета модуля объемной упругости, описанные выше, могут зависеть от датчиков и других компонентов, уже находящихся на месте, не требуя использования дополнительных датчиков давления. По существу, себестоимость топливной системы может понижаться по сравнению с другими способами расчета, которые требуют дополнительных компонентов. Более того, способы расчета модуля объемной упругости, поясненные ранее, могут контролировать и анализировать данные, вырабатываемые топливной системой, в то время как топливная система является впрыскивающей топливо в двигатель во время нормальных режимов работы. Посредством не осуществления инвазивного нарушения топливной системы, способы расчета (800 и 900) могут выполняться для получения модуля объемной упругости топлива наряду с поддержанием нормального функционирования топливного насоса.
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. 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.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2675421C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОГО НАСОСА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2682207C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2660738C2 |
| СПОСОБЫ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ИЗНОСА ЦИЛИНДРА НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ | 2015 |
|
RU2684047C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА ДВУХТОПЛИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВУХТОПЛИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2660717C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2676565C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ТОПЛИВНОГО НАСОСА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА, ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТОПЛИВНОГО НАСОСА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА | 2015 |
|
RU2685435C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2681554C2 |
| НАДЕЖНАЯ СИСТЕМА ТОПЛИВНОГО НАСОСА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА | 2015 |
|
RU2669427C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ, СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2593324C2 |
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы нахождения модуля объемной упругости топлива, используемого в системе непосредственного впрыска двигателя внутреннего сгорания. Способ необходим для непрерывного контроля и достоверного расчета модуля объемной упругости топлива при работе двигателя на борту транспортного средства, где модуль объемной упругости топлива может использоваться для логического определения соотношений видов топлива в топливной смеси или определения плотности сверхкритического пропана, когда пропан используется в качестве впрыскиваемого топлива. Для нахождения модуля объемной упругости топлива на борту транспортного средства, предложены способы, которые включают в себя контроль и регистрацию давлений в направляющей-распределителе для топлива, рабочих циклов насоса высокого давления и значений прокачиваемого частичного объема жидкости, чтобы находить зависимости нулевого потока. 4 н.п. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
регулируют рабочий цикл насоса высокого давления для измерения модуля объемной упругости топлива на основании функции нулевого потока для насоса высокого давления, причем топливо прокачивают через насос высокого давления, а функция нулевого потока основана на изменении рабочего цикла насоса относительно результирующего изменения давления в направляющей-распределителе для топлива.
2. Способ по п. 1, в котором определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя этапы, на которых:
подают команду первого рабочего цикла насоса при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода;
ожидают до тех пор, пока давление в направляющей-распределителе для топлива не достигает установившегося значения, а затем определяют первое давление в направляющей-распределителе для топлива;
затем подают команду второго, более высокого рабочего цикла насоса и определяют второе давление в направляющей-распределителе для топлива; и
продолжают постепенное увеличение рабочего цикла насоса и определяют давление в направляющей-распределителе для топлива до тех пор, пока не достигнуто верхнее пороговое значение рабочего цикла.
3. Способ по п. 1, в котором определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя этапы, на которых:
подают, при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива, команду множества рабочих циклов насоса, соответствующих множеству давлений в направляющей-распределителе для топлива, и определяют ответный прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, с образованием набора данных, который содержит множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл, давление в направляющей-распределителе для топлива и прокачиваемый частичный объем; и
определяют множество пересечений с горизонтальной осью, которые соответствуют данным нулевой интенсивности потока, на основании известной крутизны линии.
4. Способ по п. 3, в котором известная крутизна линии является крутизной набора данных, при этом вертикальная ось представляет прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, а горизонтальная ось - рабочий цикл насоса.
5. Способ по п. 1, в котором рабочий цикл насоса высокого давления является измерением времени закрывания запорного клапана с соленоидным приводом, который управляет количеством топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива насосом высокого давления.
6. Способ по п. 5, в котором предотвращают любой пониженный ток запорного клапана с соленоидным приводом.
7. Способ по п. 1, в котором топливный насос высокого давления засасывает жидкое топливо без паров топлива.
8. Способ по п. 1, в котором топливо является смесью этилового спирта и бензина, смесью пропана и бензина или жидким пропаном.
9. Система двигателя, содержащая:
двигатель;
топливную форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в двигатель;
направляющую-распределитель для топлива, присоединенную по текучей среде к топливной форсунке непосредственного впрыска;
топливный насос высокого давления, присоединенный по текучей среде к направляющей-распределителю для топлива;
контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:
регулировки рабочего цикла насоса высокого давления для измерения модуля объемной упругости топлива на основании функции нулевого потока для насоса высокого давления, причем топливо прокачивается через насос высокого давления, а функция нулевого потока основана на изменении рабочего цикла насоса относительно результирующего изменения давления в направляющей-распределителе для топлива.
10. Система двигателя по п. 9, в которой определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя:
подачу команды первого рабочего цикла насоса при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода;
ожидание до тех пор, пока давление в направляющей-распределителе для топлива не достигает установившегося значения, а затем определение первого давления в направляющей-распределителе для топлива;
затем подачу команды второго, более высокого рабочего цикла насоса и определение второго давления в направляющей-распределителе для топлива; и
продолжение постепенного увеличения рабочего цикла насоса и определения давления в направляющей-распределителе для топлива до тех пор, пока не достигнуто верхнее пороговое значение рабочего цикла.
11. Система двигателя по п. 9, в которой определение функции нулевого потока для топливного насоса высокого давления включает в себя:
подачу, при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива, команды множества рабочих циклов насоса, соответствующих множеству давлений в направляющей-распределителе для топлива, и определение ответного прокачиваемого частичного объема жидкого топлива, с образованием набора данных, содержащего множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл, давление в направляющей-распределителе для топлива и частичный прокачиваемый объем; и
определение множества пересечений с горизонтальной осью, которые соответствуют данным нулевой интенсивности потока, на основании известной крутизны линии.
12. Система двигателя по п. 11, в которой известная крутизна линии является крутизной набора данных, при этом вертикальная ось представляет собой прокачиваемый частичный объем жидкого топлива, а горизонтальная ось - рабочий цикл насоса.
13. Система двигателя по п. 9, в которой рабочий цикл насоса высокого давления является измерением времени закрывания запорного клапана с соленоидным приводом, который управляет количеством топлива, прокачиваемого в направляющую-распределитель для топлива насосом высокого давления.
14. Система двигателя по п. 13, в которой предотвращается любой пониженный ток запорного клапана с соленоидным приводом.
15. Система двигателя по п. 9, в которой топливный насос высокого давления засасывает жидкое топливо без паров топлива.
16. Система двигателя по п. 9, в которой топливо является смесью этилового спирта и бензина, смесью пропана и бензина или жидким пропаном.
17. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
определяют зависимость между рабочим циклом насоса высокого давления и давлением в направляющей-распределителе для топлива при предотвращении непосредственного впрыска топлива в двигатель посредством насоса высокого давления и нахождении двигателя в состоянии стабильного холостого хода; и
определяют крутизну функции нулевого потока по зависимости для определения модуля объемной упругости топлива.
18. Способ по п. 17, в котором определение зависимости включает в себя этапы, на которых:
постепенно увеличивают рабочий цикл насоса и ожидают в течение периода времени до измерения ответного давления в направляющей-распределителе для топлива для каждого рабочего цикла насоса; и
продолжают постепенное увеличение рабочего цикла насоса до тех пор, пока не достигнут верхний пороговый рабочий цикл.
19. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
определяют зависимость между рабочим циклом насоса высокого давления и давлением в направляющей-распределителе для топлива при непосредственном впрыске топлива в двигатель для поддержания положительной интенсивности потока топлива; и
определяют крутизну функции нулевого потока по зависимости для определения модуля объемной упругости топлива.
20. Способ для двигателя по п. 19, в котором определение зависимости дополнительно включает в себя этапы, на которых:
выбирают множество рабочих точек, причем каждая рабочая точка включает в себя рабочий цикл насоса и давление в направляющей-распределителе для топлива, которые соответствуют прокачиваемому частичному объема топлива;
регрессируют каждую рабочую точку для нахождения множества пересечений с горизонтальной осью; и
строят пересечения на графике.
21. Способ для двигателя по п. 20, в котором регрессирование каждой рабочей точки включает в себя определение крутизны линии на основании рабочего цикла насоса и прокачиваемого частичного объема топлива.
| EP 2835518 A1, 11.02.2015 | |||
| US 20120167859 A1, 05.07.2012 | |||
| US 20050193982 A1, 08.09.2005 | |||
| US 7789068 B2, 07.09.2010 | |||
| ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОТКЛЮЧЕНИЕМ ПОДАЧ ТОПЛИВА | 2005 |
|
RU2301903C1 |
