Область техники
Настоящее изобретение относится, в основном, к способам и системам для управления несколькими инжекторами системы цилиндров, соединенными с двигателем внутреннего сгорания.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели могут быть выполнены с различными топливными системами для подачи требуемого количества топлива в камеру сгорания. Примеры топливных систем могут содержать топливные инжекторы для впрыска во впускные каналы выше по потоку от камеры сгорания и топливные инжекторы непосредственного впрыска для подачи топлива сразу в камеру сгорания. Кроме того, другие двигатели могут быть выполнены с распределенной топливной системой, которая может содержать топливный инжектор для впрыска во впускные каналы и топливный инжектор непосредственного впрыска для каждого цилиндра двигателя.
Один пример подхода для использования инжекторов как для впрыска во впускные каналы, так и для непосредственного впрыска во время запуска двигателя содержит использование впрыска во впускные каналы и разделенного непосредственного впрыска, как было предложено Суниллой и др. в патенте 20140297159. В этом случае разделение впрыска топлива применяют во время запуска двигателя и проворачивания коленчатого вала двигателя таким образом, чтобы топливо с меньшим содержанием спирта было впрыснуто во впускной канал, а топливо с большим содержанием спирта было впрыснуто с использованием непосредственного впрыска как один или несколько впрысков.
Однако авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в таком подходе. Например, если изменяются условия работы, то требуемые относительные количества топлива для впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска изменяются, также как и отношение для нескольких непосредственных впрысков. Такие изменения сложно предсказать для всех условий работы, в особенности, вследствие того, что водитель может вмешиваться или может не вмешиваться в ход запуска двигателя посредством регулирования педалью. В результате, один или несколько инжекторов могут достигать минимального ограничения на ширину импульса впрыска для инжектора, что приводит к неожиданному и нежелательному обогащению смеси. И даже когда эту ситуацию удается обнаружить, может быть сложно выполнить регулировки синхронизации для компенсации по меньшей мере отклонения в работе автомобиля и количестве выбросов.
Например, указанные выше проблемы могут быть решены посредством способа, содержащего: во время холодного запуска двигателя, во время одного цикла цилиндра, впрыск топлива во впускной канал, непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из непосредственных впрысков минимальной ширины импульса непосредственного впрыска, уменьшение отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
Таким образом, можно соответствующим образом управлять не только отношением количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, но также отношением количеств для разделенных непосредственных впрысков. Например, если несколько непосредственных впрысков достигают минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, то способ может уменьшить отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при одновременном регулировании отношения количеств для непосредственных впрысков, чтобы сделать более близкими значения количества топлива для каждого из непосредственных впрысков, поддерживая, в то же время, общее количество топлива для впрыска для данного цикла. Таким образом, можно поддерживать эффективность разделения непосредственных впрысков для обеспечения производительности при запуске двигателя. И наоборот, если только один из непосредственных впрысков достигает минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, то способ может уменьшить отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, при одновременном поддержании отношения количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и поддерживая, в то же время, общее количество топлива для впрыска для данного цикла. Таким образом, чем дольше может поддерживаться отношение количеств топлива для непосредственных впрысков относительно друг друга, тем более высокие показатели по выбросам вредных веществ из двигателя могут поддерживаться во время переходного периода, при условии, что могут быть обнаружены неотрегулированные значения отношения для обеспечения баланса оптимальных выбросов вредных веществ и экономии топлива. Такой вариант эксплуатации может быть особенно значимым, когда топливный инжектор для впрыска во впускной канал соединен с топливной рампой высокого давления для впрыска топлива во впускные каналы, давление в которой, по меньшей мере частично, создается посредством топливного насоса высокого давления, используемого также для создания давления в топливной рампе для непосредственного впрыска, хотя этот вариант эксплуатации может быть также важен для топливных рамп низкого давления для впрыска во впускные каналы, причем давление в этих рампах обеспечивается посредством подкачивающего насоса с приводом от электромотора.
Технический эффект от управления отношением количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска и/или отношением количеств для разделенных непосредственных впрысков может заключаться в возможности управления выбросами вредных веществ из двигателя и обеспечении более стабильной работы двигателя, если неожиданные изменения условий работы приводят к тому, что один из топливных инжекторов достигает минимально допустимой ширины импульса впрыска.
Следует подразумевать, что вышеприведенное краткое изложение дано для информирования в упрощенной форме о выборе решений, раскрытых далее в подробном описании. Краткое изложение не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного существа изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема примера варианта реализации цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 2 показана схема примера варианта реализации топливной системы, присоединенной к двигателю, имеющему возможность использования двойного впрыска.
На фиг. 3 показана блок-схема примера алгоритма высокого уровня для управления двигателем внутреннего сгорания, в том числе, системой впрыска топлива для впрыска во впускные каналы и системой впрыска топлива для непосредственного впрыска в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 4-5 показаны блок-схемы примеров алгоритмов для уменьшения проблем минимальной ширины импульса впрыска.
На фиг. 6 показан пример таблицы с эмпирически определенными количествами топлива для непосредственного впрыска и для впрыска во впускной канал (отношение разделения DI/PFI (НВ/ВВК)).
На фиг. 7 показано графическое представление примера открытия и закрытия топливного инжектора непосредственного впрыска для поддержания минимального значения массы топлива для непосредственного впрыска в соответствии с настоящим раскрытием.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к системам и способам для управления инжекторами впрыска во впускные каналы и топливными инжекторами непосредственного впрыска, расположенными в системе двигателя, имеющей систему с несколькими инжекторами, например, систему двойного впрыска, содержащую только один инжектор для впрыска во впускной канал и один инжектор непосредственного впрыска на один цилиндр.
В одном из неограничивающих примеров двигатель может быть выполнен, как показано на фиг. 1. Кроме того, на фиг. 2 показаны дополнительные компоненты соответствующей топливной системы. Контроллер двигателя может иметь возможность выполнения управляющей программы, в комбинации с использованием датчиков и приводов, например таких, как показано на фиг. 1-2, в том числе, программ, показанных на фиг. 3-5. Например, программа, показанная на фиг. 3, иллюстрирует общий способ для управления впрыском топлива с использованием дополнительного управления, например, компенсации при достижении минимального значения ширины импульсов впрыска, как показано на фиг. 4-5, и, кроме того, подход для управления работой двигателя показан посредством таблицы на фиг. 6. Указанные программы способны выполнять различные регулировки требуемого отношения не только для значений впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска, но также для отношения значений непосредственных впрысков, когда это возможно. Пример временной диаграммы управления в соответствии с указанными выше способами и системами показан на фиг. 7.
На фиг. 1 показана схема одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть частью силовой установки автомобиля. Управление двигателем 10 могут осуществлять, по крайней мере, частично, при помощи управляющей системы, содержащей контроллер 12, а также при помощи сигналов управления от водителя 132 автомобиля, поступающих от устройства 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали акселератора для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 36. В некоторых вариантах реализации передняя часть поршня 36 внутри цилиндра 30 может иметь углубление. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательные движения поршня могли быть преобразованы во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему передачи. Кроме того, стартер двигателя может быть соединен с коленчатым валом 40 при помощи маховика для обеспечения возможности запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания имеет возможность получать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной патрубок 42 и может выпускать отработавшие газы через выпускной патрубок 48. Впускной коллектор 44 и выпускной патрубок 48 имеют возможность выборочного сообщения с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах реализации камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
Контроллер 12 может управлять впускным клапаном 52 посредством впускного кулачка 51. Аналогичным образом контроллер 12 может управлять выпускным клапаном 54 посредством выпускного кулачка 53. В качестве альтернативы привод для регулирования положения клапана может представлять собой электрический, электро-гидравлический или какой-либо другой пригодный механизм для управления клапаном. Во время некоторых условий контроллер 12 может изменять сигналы, посылаемые к приводам 51 и 53 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определить при помощи датчиков 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах реализации один или несколько впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие посредством одного или нескольких кулачков, с использованием одной или нескольких систем переключения клапанов: переключение профиля кулачков ППК (CPS), изменение фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменение фаз газораспределения ИФГ (VVT) и/или изменение высоты подъема клапанов ИВПК (VVL). Например, в качестве альтернативы цилиндр 30 может содержать впускной клапан с возможностью управления при помощи электропривода клапанов и выпускной клапан с возможностью управления при помощи кулачкового привода с использованием систем ППК и/или ИФКР.
В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или несколькими топливными инжекторами для обеспечения подачи топлива. В качестве не ограничивающего примера, цилиндр 30 показан с двумя топливными инжекторами 166 и 170. Показано, что топливный инжектор 166 соединен напрямую с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в цилиндр пропорционально ширине импульса впрыска ШИВ-1 (FPW-1), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 168. В этом случае топливный инжектор 166 обеспечивает процесс, известный как непосредственный впрыск топлива (также называемый здесь НВ (DI)) в цилиндр 30. Таким образом, топливный инжектор 166 представляет собой топливный инжектор непосредственного впрыска, соединенный с цилиндром 30. Хотя на фиг. 1 инжектор 166 показан как боковой инжектор, его могут поместить над поршнем, например, рядом со свечой 92. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание при эксплуатации двигателя с топливом на спиртовой основе, из-за более низкой испаряемости некоторых видов топлива на спиртовой основе. В качестве альтернативы топливный инжектор могут разместить над впускным клапаном или рядом с ним для улучшения смешивания. Топливо могут подавать к топливному инжектору 166 от топливной системы 172 высокого давления, содержащей топливный бак, топливные насосы, топливную рампу и электронный преобразователь 168. В качестве альтернативы топливо могут подавать одноступенчатым насосом с низким давлением, и в этом случае синхронизация для непосредственного впрыска топлива может быть более ограничена во время такта сжатия, по сравнению с системой впрыска под высоким давлением. Кроме того, хотя это и не показано на схеме, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, подающий сигнал в контроллер 12. Инжекторы могут приводиться в действие сигналами, позволяющими смещать штоки инжекторов в открытое и закрытое положение посредством электромагнитов. Импульсный сигнал, посылаемый на инжектор, может управлять временем открытия инжектора, временем закрытия инжектора и т.д. Ширина импульса, соответствующая времени открытия, в основном, соответствует требуемому количеству топлива, и может быть названа «ширина импульса впрыска». Инжекторы могут иметь минимальные значения ширины импульса впрыска, и если ширина импульса будет меньше, то инжектор не сможет открыться полностью или надлежащим образом, и команда на впрыск такого количества топлива не сможет быть выполнена.
Показано, что топливный инжектор 170 встроен во впускной патрубок 42 (например, внутри впускного коллектора 44), а не в цилиндр 30, что образует конфигурацию, известную как впрыск топлива во впускной канал (здесь также обозначаемую как ВВК (PFI)), при которой впрыск осуществляют во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Из впускного канала топливо могут подать в цилиндр 30. Таким образом, топливный инжектор 170 представляет собой топливный инжектор для впрыска во впускной канал, в соединении с цилиндром 30. Топливный инжектор 170 имеет возможность впрыска топлива пропорционально ширине импульса впрыска ШИВ-2 (FPW-2), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 171. Топливо могут подавать в топливный инжектор 170 посредством топливной системы 172.
Топливо могут подавать в цилиндр из обоих инжекторов за время одного цикла цилиндра. Например, каждый инжектор может доставлять часть общего количества топлива для впрыска, для сжигания в цилиндре 30. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждого инжектора, могут изменять в зависимости от условий работы, например, как раскрыто далее. Относительное распределение всего введенного топлива между инжекторами 166 и 170 может упоминаться как первое отношение впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для некоторого события сгорания через инжектор 170 (впрыска во впускной канал) может быть примером более высокого первого отношения впрыска во впускной канал по сравнению с непосредственным впрыском, в то время как впрыск большего количества топлива для некоторого события сгорания через инжектор 166 (непосредственного впрыска) может представлять собой более низкое первое отношение впрыска во впускной канал по сравнению с непосредственным впрыском. Обратите внимание на то, что это только примеры различных отношений впрыска, и могут использоваться различные другие отношения впрыска. Кроме того, следует учитывать, что топливо, введенное посредством впрыска во впускной канал, могут подавать во время события открытия впускного клапана, события закрытия впускного клапана (например, по существу перед тактом впуска, например, во время такта выпуска), а также как во время открытия впускного клапана, так и во время закрытия впускного клапана. Аналогичным образом, например, топливо для непосредственного впрыска могут подавать во время некоторого такта впуска, а также частично во время предыдущего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, топливо для непосредственного впрыска могут подавать посредством одного впрыска или посредством многократных впрысков. Последнее может содержать многократные впрыски во время такта сжатия, многократные впрыски во время такта впуска или комбинацию некоторых непосредственных впрысков во время такта сжатия и некоторых непосредственных впрысков во время такта впуска. При выполнении многократных непосредственных впрысков относительное распределение общего количества топлива для непосредственных впрысков между непосредственным впрыском во время такта впуска и непосредственным впрыском во время такта сжатия может упоминаться как второе отношение впрыска, здесь также называемое «отношением разделения». Например, отношение разделения (или второе отношение впрыска), равное 1, может содержать все топливо, введенное с использованием непосредственного впрыска во время такта впуска, и отсутствие какого-либо топлива, введенного с использованием непосредственного впрыска во время такта сжатия. В другом примере отношение разделения (или второе отношение впрыска), равное 0, может содержать все топливо, введенное с использованием непосредственного впрыска во время такта сжатия, и отсутствие какого-либо топлива, введенного с использованием непосредственного впрыска во время такта впуска. В другом примере отношение разделения (или второе отношение впрыска), равное 0,5, может содержать 50% топлива, введенного с использованием непосредственного впрыска во время такта впуска, и остальные 50% топлива, введенного с использованием непосредственного впрыска во время такта сжатия. Например, впрыск большего количества топлива с использованием непосредственного впрыска для некоторого события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго отношения для непосредственного впрыска во время такта впуска, в то время как впрыск большего количества топлива для некоторого события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго отношения для непосредственного впрыска во время такта впуска. Обратите внимание на то, что это только примеры различных отношений впрыска, и могут использоваться различные другие отношения впрыска.
Кроме того, даже для одного события сгорания топливо для впрыска могут впрыснуть с различными моментами впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания в течение одного цикла могут выполнить многократные впрыски топлива, предназначенного для впрыска. Многократные впрыски могут выполнить в течение такта сжатия, такта впуска или их соответствующей комбинации.
Как раскрыто выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Кроме того, каждый цилиндр может аналогичным образом содержать собственный набор впускных и выпускных клапанов, топливный инжектор (топливные инжекторы), свечу зажигания и т.д.
Топливные инжекторы 166 и 170 могут иметь различные характеристики. Это может быть обусловлено различием размеров: например, один инжектор может иметь большее отверстие для впрыска, чем другой. Другие различия могут содержать, но без ограничения этим перечнем, различные углы распыления, различные рабочие температуры, различное нацеливание, различный выбор времени впрыска, различные характеристики распыления, различные местоположения и т.д. Кроме того, различные эффекты могут быть получены в результате изменения относительного распределения количества впрыскиваемого топлива между инжекторами 170 и 166.
Топливная система 172 может содержать один топливный бак или нескольких топливных баков. В вариантах реализации, где топливная система 172 содержит несколько топливных баков, эти топливные баки могут содержать топливо с одинаковыми характеристиками или могут содержать топливо с разными характеристиками, например, разные топливные смеси. Эти различия могут заключаться в различном содержании спирта, в различных октановых числах, в различных значениях теплоты испарения, в различных топливных смесях и/или в их комбинации и т.д. Например, сорта топлива с различным содержанием спирта могут содержать бензин, этанол, метанол или спиртовые смеси, такие как смесь Е85 (состоящую приблизительно из 85% этанола и 15% бензина) или смесь М85 (состоящую приблизительно из 85% метанола и 15% бензина). Другие виды топлива, содержащего спирт, могут представлять собой смесь спирта и воды, смесь спиртов, смесь воды и бензина и т.д. В некоторых примерах топливная система 172 может быть оборудована топливным баком, содержащим жидкое топливо, например бензин, и также может быть оборудована топливным баком, содержащим газообразное топливо, например, сжатый природный газ СПГ (CNG). Топливные инжекторы 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыска топлива из одного и того же топливного бака, из различных топливных баков, из множества одинаковых топливных баков или из набора взаимозаменяемых топливных баков. Топливная система 172 может содержать топливный насос 175 низкого давления (например, подкачивающий насос) и топливный насос 173 высокого давления. Что касается подробностей относительно топливной системы на фиг. 2, то в ней топливный насос 175 низкого давления выполнен с возможностью подкачки топлива из топливного бака, причем топливо затем может подаваться с большим давлением посредством топливного насоса 173 высокого давления. Кроме того, топливный насос 175 низкого давления выполнен с возможностью подачи топлива в топливную рампу для впрыска во впускные каналы, в то время как топливный насос 173 высокого давления выполнен с возможностью подачи топлива в топливную рампу для непосредственного впрыска.
Система 88 зажигания может обеспечить искру зажигания в камере 30 сгорания при помощи свечи 92 зажигания по сигналу опережения зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12 в соответствии с выбранными рабочими режимами. Несмотря на то, что показаны компоненты системы искрового зажигания, в некоторых вариантах реализации камера 30 сгорания или одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут быть выполнены для работы с воспламенением от сжатия, с использованием или без использования искры зажигания.
Впускной патрубок 42 может содержать дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные пластины 64 и 65 соответственно. В этом конкретном примере контроллер 12 может изменять положение дроссельных пластин 64 и 65 посредством сигналов, подаваемых на электромотор или привод в составе дросселей 62 и 63, причем такая конфигурация обычно называется электронным управлением дросселем ЭУД (ETC). Таким образом, дросселями 62 и 63 могут управлять для изменения количества впускного воздуха, подаваемого к камере 30 сгорания, а также к другим цилиндрам двигателя. Данные о положении дроссельных пластин 64 и 65 могут направить в контроллер 12 при помощи сигнала положения дросселя ПД (TP). В различных точках впускного патрубка 42 и впускного коллектора 44 могут измерять давление, температуру и массовый расход воздуха. Например, впускной патрубок 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха для измерения абсолютного массового расхода воздуха через дроссель 63. Значение абсолютного массового расхода воздуха могут направить в контроллер 12 посредством сигнала массового расхода воздуха МРВ (MAF).
Двигатель 10 может дополнительно содержать компрессорное устройство, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель, содержащий по меньшей мере компрессор 162, установленный выше по потоку от впускного коллектора 44. В случае использования турбонагнетателя компрессор 162 может приводиться в движение, по меньшей мере частично, турбиной 164 (например, посредством вала), установленной в выпускном патрубке 48. В случае использования механического нагнетателя компрессор 162 может приводиться в движение, по меньшей мере частично, за счет двигателя и/или электромотора и может не содержать турбину. Таким образом, контроллер 12 имеет возможность изменять количество сжатого воздуха, подаваемого к одному или нескольким цилиндрам двигателя через турбонагнетатель или механический нагнетатель. Охладитель воздуха турбонаддува 154 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель воздуха турбонаддува 154 может быть выполнен с возможностью охлаждения газов, нагретых, например, при сжатии в компрессоре 162. В одном из вариантов реализации охладитель воздуха турбонаддува 154 может быть расположен выше по потоку от дросселя 62. Измерение давления, температуры и массового расхода воздуха могут выполнять ниже по потоку от компрессора 162, например, посредством датчиков 145 или 147. Результаты измерения могут передать в контроллер 12 от датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149 соответственно. Давление и температуру выше по потоку от компрессора 162 могут измерить, например, посредством датчика 153 и передать результаты измерения в контроллер 12 посредством сигнала 155.
Кроме того, в раскрытых вариантах реализации система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного патрубка 48 во впускной коллектор 44. На фиг. 1 показана система РОГ высокого давления ВД-РОГ (HP-EGR) и система РОГ низкого давления НД-РОГ (LP-EGR), но альтернативный вариант реализации может содержать только систему НД-РОГ. Система ВД-РОГ выполнена с возможностью направления газов через патрубок 140 ВД-РОГ из области выше по потоку от турбины 164 в область ниже по потоку от компрессора 162. Количество газов системы ВД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор 44, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана 142 ВД-РОГ. Система НД-РОГ выполнена с возможностью направления газов через патрубок 150 НД-РОГ из области ниже по потоку от турбины 164 в область выше по потоку от компрессора 162. Количество газов системы НД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор 44, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана 152 НД-РОГ. Система ВД-РОГ может содержать охладитель 146 ВД-РОГ, а система НД-РОГ может содержать охладитель 158 НД-РОГ для передачи тепла газов системы РОГ, например, хладагенту двигателя. Таким образом, двигатель 10 может содержать и систему ВД-РОГ, и систему НД-РОГ для направления отработавших газов назад во впускную систему.
При некоторых условиях система РОГ может использоваться для регулирования температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания 30. Таким образом, может появиться необходимость измерить или оценить массовый расход в системе РОГ. Датчики системы РОГ могут быть расположены внутри патрубков системы РОГ и могут обеспечивать измерение одного или более из следующего: массовый расход, давление, температура, концентрация O2 и концентрация отработавших газов. Например, датчик 144 ВД-РОГ может быть установлен внутри патрубка 140 ВД-РОГ.
В некоторых вариантах реализации один или несколько датчиков могут быть установлены внутри патрубка 150 НД-РОГ для обеспечения измерения одного или более из следующего: давление, температура и воздушно-топливное отношение отработавших газов, проходящих через патрубок НД-РОГ. Отработавшие газы, отводимые через патрубок 150 НД-РОГ, могут быть разбавлены впускным атмосферным воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения патрубка 150 НД-РОГ и впускного патрубка 42. В частности, можно регулировать степень разбавления потока газов РОГ посредством регулирования клапана 152 НД-РОГ совместно с первым дросселем 63 впускного воздуха (расположенном в патрубке впускного воздуха во впускной системе двигателя, выше по потоку от компрессора).
Процентное значение степени разбавления потока НД-РОГ могут вычислить на основе показаний датчика 145, расположенного в потоке впускных газов двигателя. В частности, датчик 145 может быть расположен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 НД-РОГ и выше по потоку от второго впускного дросселя 62 таким образом, чтобы обеспечить фактическое значение степени разбавления газов НД-РОГ в месте расположения основного впускного дросселя или рядом с ним. Датчик 145 может представлять собой, например, кислородный датчик, например, универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO).
Показано, что датчик 126 отработавших газов соединен с выпускным патрубком 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для обеспечения измерения воздушно-топливного отношения отработавших газов, то есть, может использоваться линейный кислородный датчик или датчик УДКОГ, бистабильный датчик кислорода или датчик кислорода в отработавших газах ДКОГ (EGO), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах НДКОГ (HEGO), датчик NOx, НС или СО.
Устройства 71 и 72 снижения токсичности отработавших газов показаны присоединенными к выпускному патрубку 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройства 71 и 72 могут представлять собой систему выборочного каталитического восстановления ВКВ (SCR), трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), уловитель NOx или какое-либо другое устройство снижения токсичности отработавших газов, а также комбинацию упомянутых устройств. Например, устройство 71 может представлять собой ТКН, а устройство 72 может представлять собой фильтр твердых частиц ФТЧ (PF). В некоторых вариантах реализации ФТЧ 72 может располагаться ниже по потоку от ТКН 71 (как показано на фиг. 1), но в других конструкциях ФТЧ 72 может располагаться выше по потоку от ТКН 71 (не показано на фиг. 1). ФТЧ 72 может содержать датчик 198 количества сажи, выполненный с возможностью направления данных о количестве отложенных твердых частиц в контроллер 12 посредством сигнала ТЧ (РМ).
Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство 102, порты ввода/вывода 104, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в этом конкретном примере в виде микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, в том числе, данные измерения входного массового расхода воздуха МРВ от датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от температурного датчика 112, присоединенного к охлаждающей рубашке 114; сигнал профиля зажигания СПЗ (PIP) от датчика 118 Холла (или датчика другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дросселя ПД от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя ЧВД (RPM) может быть сгенерирован контроллером 12 по сигналу СПЗ. Сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК от датчика абсолютного давления в коллекторе можно использовать для обнаружения разрежения или давления во впускном коллекторе. Следует учитывать, что возможны различные комбинации использования вышеуказанных датчиков, например, датчик МРВ без датчика АДК и наоборот. Во время стехиометрического режима датчик АДК может предоставлять информацию о крутящем моменте двигателя. Кроме того, указанный датчик, наряду с измерением частоты вращения двигателя, имеет возможность оценивать количество заряда топливной смеси (в том числе, воздуха) подаваемого в цилиндр. Например, датчик 118, используемый также как датчик частоты вращения двигателя, может генерировать заранее заданное количество равномерно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала. Контроллер 12 имеет возможность получать сигналы от различных датчиков, показанных на фиг. 1 (и от датчиков, показанных на фиг. 2 и раскрытых ниже) и использовать различные приводы, показанные на фиг. 1 (и приводы, показанные на фиг. 2 и раскрытые ниже) для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и с использованием инструкций, сохраненных в памяти контроллера.
Микросхему 106 постоянного запоминающего устройства могут запрограммировать с использованием машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 102 для реализации раскрытых ниже способов, а также других вариантов, подразумеваемых, но не перечисленных явным образом. Пример программы, которая может быть выполнена контроллером, раскрыт с использованием фиг. 3.
На фиг. 2 показана схема примера варианта реализации топливной системы 200, такой как топливная система 172, показанная на фиг. 1. Топливная система 200 может быть выполнена с возможностью подачи топлива в двигатель, например, в двигатель 10, показанный на фиг. 1. Топливной системой 200 может управлять контроллер для выполнения части или всех операций, раскрытых в отношении алгоритма, показанного на фиг. 3.
Топливная система 200 содержит бак 210 для хранения топлива, позволяющий хранить топливо в автомобиле, топливный насос 212 низкого давления ННД (LPP) (здесь также упоминаемый как подкачивающий насос 212), и топливный насос 214 высокого давления НВД (НРР) (здесь также упоминаемый как насос 214 впрыска топлива). Топливо могут подавать в топливный бак 210 через заправочную горловину 204. Например, ННД 212 может представлять собой топливный насос низкого давления с электрическим приводом, расположенный, по меньшей мере частично, внутри топливного бака 210. Контроллер 222 (например, контроллер 12, показанный на фиг. 1) может управлять ННД 212, чтобы обеспечить подачу топлива к НВД 214 через топливный патрубок 218. ННД 212 может функционировать таким образом, что может быть назван подкачивающим топливным насосом. Например, ННД 212 может представлять собой турбинный насос (например, центробежный насос), содержащий электромотор насоса (например, электромотор постоянного тока), с возможностью управления давлением, создаваемым насосом, и/или объемным расходом через насос посредством изменения электрической мощности, подаваемой к мотору насоса, что позволяет увеличить или уменьшить частоту вращения мотора. Например, когда контроллер уменьшает электрическую мощность, подводимую к подкачивающему насосу 212, то объемный расход и/или давление подкачивающего насоса может быть уменьшено. Объемный расход и/или давление подкачивающего насоса может быть увеличено посредством увеличения электрической мощности, подводимой к подкачивающему насосу 212. Например, электрическая мощность, подводимая к мотору насоса низкого давления, может быть получена от генератора переменного тока или другого устройства хранения энергии, расположенного на борту автомобиля (не показанного на схеме), причем управляющая система может управлять электрической нагрузкой, используемой для приведения в действие насоса низкого давления. Таким образом, изменение напряжения и/или тока, подаваемого на топливный насос низкого давления, позволяет регулировать расход и давление топлива, подаваемого на вход топливного насоса 214 высокого давления.
ННД 212 может иметь связь по текучей среде с фильтром 217, имеющим возможность удаления мелких примесей, содержащихся в топливе и способных повредить компоненты топливной системы. Обратный клапан 213, позволяющий облегчить подачу топлива и поддерживать давление в топливопроводе, может располагаться выше по потоку от фильтра 217. За счет расположения обратного клапана 213 выше по потоку от фильтра 217 может быть увеличена податливость патрубка 218 низкого давления, поскольку фильтр может иметь большой физический объем. Кроме того, может использоваться разгрузочный клапан 219 для ограничения давления топлива в патрубке 218 низкого давления (например, на выходе подкачивающего насоса 212). Разгрузочный клапан 219 может, например, содержать механизм с шариком и пружиной, имеющий возможность герметичного перекрытия канала при заданной разности давлений. Уставка в виде разности давлений, при которой разгрузочный клапан 219 может открыться, может иметь различные допустимые значения. В качестве не ограничивающего примера, уставка может быть равна 6,4 бар или 5 бар (манометрическое давление). Отверстие 223 может быть использовано для стравливания воздуха и/или паров топлива из подкачивающего насоса 212. Это стравливание на отверстии 223 может также быть использовано для приведения в действие эжекторного насоса, используемого для перемещения топлива из одного местоположения в другое внутри бака 210. Например, обратный клапан указанного отверстия (не показанный на схеме) может быть расположен последовательно с отверстием 223. В некоторых вариантах реализации топливная система 8 может содержать один или более (например, несколько) обратных клапанов, связанных по текучей среде с топливным насосом 212 низкого давления для предотвращения вытекания топлива в область выше по потоку от этих клапанов. В этом смысле движение топлива выше по потоку представляет собой движение топлива из топливных рамп 250 и 260 в направлении ННД 212, а движение топлива ниже по потоку представляет собой нормальное движение топлива от ННД к НВД 214 и, следовательно, к топливным рампам.
Топливо, подкачиваемое ННД 212, может быть подано с низким давлением в топливный патрубок 218 и затем к входу 203 НВД 214. НВД 214 может затем подавать топливо в первую топливную рампу 250, соединенную с одним или несколькими топливными инжекторами первой группы 252 инжекторов непосредственного впрыска (которая здесь также называется первой инжекторной группой). Таким образом, топливная рампа 250 связана с инжектором непосредственного впрыска. Топливо, подкачиваемое ННД 212, может также быть подано ко второй топливной рампе 260, соединенной с одним или несколькими топливными инжекторами второй инжекторной группы 262 для впрыска во впускные каналы (которая здесь также называется второй инжекторной группой). Таким образом, топливная рампа 260 связана с инжектором для впрыска во впускной канал. Как раскрыто ниже, НВД 214 может работать с целью повышения давления топлива, подаваемого как к первой топливной рампе, так и ко второй топливной рампе, причем это давление выше, чем давление подкачивающего насоса, причем первая топливная рампа соединена с группой инжекторов непосредственного впрыска, работающих с изменяющимся высоким давлением, а вторая топливная рампа соединена с группой инжекторов для впрыска во впускные каналы, работающих с неизменным высоким давлением. Таким образом, топливный насос 214 высокого давления связан как с топливной рампой 260, так и с топливной рампой 250. В результате может быть реализован впрыск во впускной канал и непосредственный впрыск с высоким давлением. Топливный насос высокого давления не соединен ниже по потоку относительно подкачивающего насоса низкого давления с каким-либо дополнительным насосом, расположенным между топливным насосом высокого давления и подкачивающим насосом низкого давления.
Хотя первая топливная рампа 250 и вторая топливная рампа 260 показаны с возможностью распределения топлива по четырем топливным инжекторам соответствующих инжекторных групп 252 и 262, следует учитывать, что любая топливная рампа 250 и 260 может распределять топливо для любого приемлемого количества топливных инжекторов. Например, первая топливная рампа 250 может распределять топливо для одного топливного инжектора первой инжекторной группы 252 для каждого цилиндра двигателя, в то время как вторая топливная рампа 260 может распределять топливо для одного топливного инжектора второй инжекторной группы 262 для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 может индивидуально включать каждый инжектор для впрыска во впускные каналы из группы 262 посредством электронного преобразователя 237 для впрыска во впускные каналы и включать каждый инжектор непосредственного впрыска из группы 252 посредством электронного преобразователя 238 для непосредственного впрыска. Контроллер 222, электронные преобразователи 237 и 238 и другие соответствующие контроллеры системы двигателя могут образовывать управляющую систему. Хотя электронные преобразователи 237 и 238 показаны как расположенные вне контроллера 222, следует понимать, что в других примерах контроллер 222 может содержать электронные преобразователи 237 и 238 или может быть выполнен с возможностью выполнения функций электронных преобразователей 237 и 238. Контроллер 222 может содержать дополнительные не показанные компоненты: например, входящие в состав контроллера 12, изображенного на фиг. 1.
НВД 214 может представлять собой приводимый в движение двигателем насос вытесняющего действия. В качестве не ограничивающего примера, НВД 214 может представлять собой НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ BOSCH HDP5, использующий электромагнитный управляющий клапан (например, регулятор объема топлива, электромагнитный клапан и т.д.) 236 для изменения эффективного объема насоса для каждого хода насоса. Выпускной обратный клапан НВД имеет механическое управление и не имеет электронного управления от внешнего контроллера. НВД 214 может приводиться в движение двигателем, в отличие от ННД 212, имеющего привод от электромотора. НВД 214 содержит поршень 228 насоса, камеру 205 сжатия насоса (здесь также называемую рабочей камерой), и штоковую полость 227. Поршень 228 насоса может воспринимать входное механическое усилие от коленчатого вала двигателя или кулачкового вала через кулачок 230, что позволяет приводить в движение НВД в соответствии с принципом работы одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Датчик (не показанный на фиг. 2) может располагаться рядом с кулачком 230 для определения углового положения кулачка (например, между 0 и 360 градусами), значение которого может быть передано в контроллер 222.
Топливная система 200 может дополнительно и опционально содержать накопитель 215. В случае использования, накопитель 215 может располагаться ниже по потоку от топливного насоса 212 низкого давления и выше по потоку от топливного насоса 214 высокого давления, и может быть выполнен с возможностью содержания некоторого объема топлива, что позволяет уменьшить скорость увеличения или уменьшения давления топлива между топливными насосами 212 и 214. Например, накопитель 215 может быть соединен с топливным патрубком 218, как показано на схеме, или с перепускным патрубком 211, соединяющим топливный патрубок 218 со штоковой полостью 227 НВД 214. Объем накопителя 215 может быть выбран таким образом, чтобы двигатель мог работать в условиях холостого хода в течение заранее заданного времени в промежутках между рабочими интервалами топливного насоса 212 низкого давления. Например, объем накопителя 215 может быть выбран так, чтобы при работе двигателя на холостом ходу требовалась одна или несколько минут для уменьшения давления в накопителе до уровня, при котором топливный насос 214 высокого давления не способен поддерживать достаточно высокий уровень давления топлива для топливных инжекторов 252 и 262. Таким образом, накопитель 215 может обеспечить периодический режим работы (или пульсирующий режим) топливного насоса 212 низкого давления. За счет уменьшения частоты работы ННД, может быть снижено потребление энергии. В других конструкциях накопитель 215 может, по существу, быть объединен с топливным фильтром 217 и топливным патрубком 218, и таким образом, может не существовать в качестве отдельного элемента.
Датчик 231 давления топлива подкачивающего насоса может быть расположен в топливном патрубке 218 между подкачивающим насосом 212 и топливным насосом 214 высокого давления. В этом варианте реализации показания датчика 231 могут нести информацию о давлении топлива, создаваемым подкачивающим насосом 212 (например, давление топлива на выпускном отверстии подкачивающего насоса) и/или давление топлива на входе топливного насоса высокого давления. Показания датчика 231 могут быть использованы для оценки работы различных компонентов топливной системы 200, для определения, обеспечивается ли достаточное давление топлива для топливного насоса 214 высокого давления таким образом, что в топливный насос высокого давления поступает жидкое топливо, но не топливные пары, и/или для минимизации средней электрической мощности, подаваемой к подкачивающему насосу 212. Хотя датчик 231 давления топлива на выходе подкачивающего насоса показан расположенным ниже по потоку от накопителя 215, в других конструкциях указанный датчик может располагаться выше по потоку от накопителя.
Первая топливная рампа 250 содержит датчик давления 248 первой топливной рампы для измерения давления в топливной рампе непосредственного впрыска и передачи этих данных в контроллер 222. Аналогичным образом, вторая топливная рампа 260 содержит датчик давления 258 второй топливной рампы для измерения давления в топливной рампе для впрыска во впускные каналы и передачи этих данных в контроллер 222. Датчик 233 частоты вращения двигателя может быть использован для измерения частоты вращения двигателя и передачи этих данных в контроллер 222. Измерение частоты вращения двигателя может быть использовано для определения частоты вращения топливного насоса 214 высокого давления, поскольку насос 214 имеет механический привод от двигателя 202, например, через коленчатый вал или кулачковый вал.
Первая топливная рампа 250 соединена с выпускным отверстием 208 НВД 214 посредством топливного патрубка 278. Для сравнения, вторая топливная рампа 260 соединена с входом 203 НВД 214 посредством топливного патрубка 288. Обратный клапан и разгрузочный клапан могут быть расположены между выпускным отверстием 208 НВД 214 и первой топливной рампой. Кроме того, разгрузочный клапан 272, установленный параллельно обратному клапану 274 в перепускном патрубке 279, может ограничивать давление в топливном патрубке 278, расположенном ниже по потоку от НВД 214 и выше по потоку от первой топливной рампы 250. Например, разгрузочный клапан 272 может ограничивать давление в топливном патрубке 278 до верхнего порогового давления (например, 200 бар). Кроме того, разгрузочный клапан 272 может ограничивать давление, которое может быть создано каким-либо другим способом в топливном патрубке 278, если управляющий клапан 236 был (умышленно или неумышленно) открыт во время работы топливного насоса 214 высокого давления.
Один или несколько обратных клапанов и разгрузочных клапанов также могут быть соединены с топливным патрубком 218, ниже по потоку от ННД 212 и выше по потоку от НВД 214. Например, обратный клапан 234 может быть установлен в топливном патрубке 218 для уменьшения или предотвращения обратного потока топлива от насоса 214 высокого давления к насосу 212 низкого давления и топливному баку 210. Кроме того, разгрузочный клапан 232 может быть установлен в перепускном патрубке, расположенном параллельно обратному клапану 234. Разгрузочный клапан 232 может ограничивать давление на своей левой стороне до значения на 10 бар больше, чем давление на датчике 231.
Контроллер 222 может быть выполнен с возможностью регулирования потока топлива в НВД 214 через управляющий клапан 236 посредством включения или выключения электромагнитного клапана (в зависимости от конструкции электромагнитного клапана) синхронно с ведущим кулачком. В результате, электромагнитный управляющий клапан 236 может работать в первом режиме, когда клапан 236 расположен внутри входа 203 НВД для ограничения (например, посредством замедления) количества топлива, проходящего через электромагнитный управляющий клапан 236. В зависимости от времени включения электромагнитного клапана, можно изменять объем топлива, подаваемого в топливную рампу 250. Электромагнитный клапан может также работать во втором режиме, когда электромагнитный управляющий клапан 236 эффективно отключен, и топливо имеет возможность движения выше по потоку и ниже по потоку от этого клапана, внутрь НВД 214 и из него.
Кроме того, электромагнитный управляющий клапан 236 может быть выполнен с возможностью регулирования массы (или объема) топлива, сжатого в топливном насосе непосредственного впрыска. Например, контроллер 222 может регулировать время закрытия электромагнитного обратного клапана управления давлением для регулирования массы нагнетаемого топлива. Например, задержка закрытия клапана управления давлением может уменьшить массу топлива, подаваемого в камеру 205 сжатия. Моменты открытия и закрытия электромагнитного обратного клапана могут быть согласованы с учетом моментов ходов топливного насоса непосредственного впрыска.
Разгрузочный клапан 232 может позволить топливу вытекать из электромагнитного управляющего клапана 236 в направлении ННД 212, когда давление между разгрузочным клапаном 232 и электромагнитным управляющим клапаном 236 больше заранее заданного давления (например, 10 бар). Когда электромагнитный управляющий клапан 236 отключают (например, не подают на него электроэнергию), электромагнитный управляющий клапан работает в режиме пропуска топлива, и разгрузочный клапан 232 может регулировать давление в камере 205 сжатия до значения одиночной уставки сброса давления разгрузочного клапана 232 (например, на 10 бар больше, чем давление на датчике 231). Регулирование давления в камере 205 сжатия позволяет создать разность давлений между верхней частью поршня насоса и нижней частью поршня насоса. Давление в штоковой полости 227 представляет собой давление на выпускном отверстии насоса низкого давления (например, 5 бар), в то время как давление у верхней части поршня насоса представляет собой регулируемое давление на разгрузочном клапане (например, 15 бар). Разность давлений позволяет топливу просачиваться от верхней части поршня насоса к нижней части поршня насоса через зазор между поршнем насоса и стенкой цилиндра насоса, что обеспечивает смазку НВД 214.
Поршень 228 может совершать возвратно-поступательные движения вверх и вниз. НВД 214 выполняет ход сжатия, когда поршень 228 движется в направлении, позволяющем уменьшить объем камеры 205 сжатия. НВД 214 выполняет ход всасывания, когда поршень 228 движется в направлении, позволяющем увеличить объем камеры 205 сжатия.
Выпускное отверстие прямого потока обратного клапана 274 может быть соединено ниже по потоку с выпускным отверстием 208 камеры 205 сжатия. Выпускное отверстие обратного клапана 274 может быть открыто для пропуска потока топлива от выпускного отверстия 208 насоса высокого давления в топливную рампу только, когда давление на выпускном отверстии топливного насоса 214 непосредственного впрыска (например, давление на выпускном отверстии камеры сжатия) больше, чем давление в топливной рампе. Таким образом, во время условий, при которых не требуется работа топливного насоса непосредственного впрыска, контроллер 222 может отключить электромагнитный управляющий клапан 236, и разгрузочный клапан 232 может регулировать давление в камере 205 сжатия до единственного по существу постоянного давления во время большинства ходов сжатия. Во время хода всасывания давление в камере 205 сжатия уменьшается до значения, близкого к давлению подкачивающего насоса (212). Смазка насоса 214 НВ возможна, когда давление в камере 205 сжатия превышает давление в штоковой полости 227. Эта разность давлений может также вносить свой вклад в смазку насоса, когда контроллер 222 выключает электромагнитный управляющий клапан 236. Один из результатов этого способа регулирования состоит в том, что для топливной рампы обеспечивают минимальное давление, приблизительно равное давлению сброса для разгрузочного клапана 232. Таким образом, если разгрузочный клапан 232 имеет уставку сброса давления, равную 10 бар, то давление в топливной рампе становится равным 15 бар, потому что эти 10 бар прибавляются к давлению 5 бар от подкачивающего насоса. В частности, давление топлива в камере 205 сжатия регулируют во время хода сжатия топливного насоса 214 непосредственного впрыска. Таким образом, во время по меньшей мере хода сжатия топливного насоса 214 непосредственного впрыска, для этого насоса обеспечивается смазка. Когда топливный насос непосредственного впрыска выполняет ход всасывания, давление топлива в камере сжатия может быть уменьшено, но возможность смазки может быть обеспечена за счет того, что сохраняется разность давлений. Другой разгрузочный клапан 272 может быть расположен параллельно обратному клапану 274. Разгрузочный клапан 272 позволяет топливу вытекать из топливной рампы 250 НВ в направлении выпускного отверстия 208 насоса, когда давление в топливной рампе больше заранее заданного верхнего порога давления. Кроме того, во время совершения возвратно-поступательных движений топливного насоса непосредственного впрыска, поток топлива между поршнем и отверстием обеспечивает достаточную смазку и охлаждение насоса.
Подкачивающий насос может кратковременно работать в пульсирующем режиме, когда работу подкачивающего насоса регулируют на основе давления, оцененного на выпускном отверстии подкачивающего насоса и на входе насоса высокого давления. В частности, если давление на входе насоса высокого давления уменьшается ниже давления паров топлива, то подкачивающий насос может работать до тех пор, пока давление на этом входе не станет равным или не превысит давление паров топлива. Это позволяет уменьшить риск всасывания паров топлива (вместо топлива) в топливный насос высокого давления и возникновения событий заглохшего двигателя.
Следует отметить, что насос 214 высокого давления показан на фиг. 2 как наглядный пример одной возможной конфигурации насоса высокого давления. Компоненты, показанные на фиг. 2, могут быть уделены и/или изменены, в то время как дополнительные компоненты, не показанные в настоящем раскрытии, могут быть добавлены к насосу 214 с сохранением возможности подачи топлива под высоким давлением к топливной рампе непосредственного впрыска и топливной рампе для впрыска во впускные каналы.
Электромагнитный управляющий клапан 236 может также быть включен для направления обратного потока топлива от насоса высокого давления к разгрузочному клапану 232 или к накопителю 215. Например, управляющий клапан 236 может также быть включен для создания и сохранения давления топлива в накопителе 215 для последующего использования. Одна из функций накопителя 215 заключается в поглощении объема потока топлива, возникающего в результате открытия разгрузочного клапана 232. Накопитель (то есть, штоковая полость) 227 может выпускать топливо, когда обратный клапан 234 открывается во время хода всасывания насоса 214. Другая функция накопителя 215 заключается в поглощении/выпуске объема (топлива), изменяющегося в штоковой полости 227. Другая функция накопителя 215 заключается в обеспечении возможности прерывистой работы подкачивающего насоса 212, чтобы получить преимущество в результате уменьшения средней мощности, подводимой к насосу, во время непрерывной эксплуатации.
В то время как первая топливная рампа 250 непосредственного впрыска соединена с выпускным отверстием 208 НВД 214 (но не с входом НВД 214), вторая топливная рампа 260 для впрыска во впускные каналы соединена с входом 203 НВД 214 (но не с выпускным отверстием НВД 214). Хотя здесь раскрыто, что с камерой 205 сжатия используются такие элементы, как вход, выпускное отверстие и т.п., следует учитывать, что может существовать единственный канал, ведущий в камеру 205 сжатия. Этот единственный канал может выполнять функции входа и выпускного отверстия. В частности, вторая топливная рампа 260 присоединена к входу 203 НВД в точке выше по потоку от электромагнитного управляющего клапана 236 и ниже по потоку от обратного клапана 234 и разгрузочного клапана 232. Кроме того, отсутствует необходимость в каких-либо дополнительных насосах между подкачивающим насосом 212 и топливной рампой 260 для впрыска во впускные каналы. Как раскрыто ниже, конкретная конфигурация топливной системы с топливной рампой для впрыска во впускные каналы, соединенной с входом насоса высокого давления через разгрузочный клапан и обратный клапан, позволяет увеличить давление на второй топливной рампе посредством насоса высокого давления до заданного давления по умолчанию, которое выше давления по умолчанию для подкачивающего насоса. То есть, постоянное высокое давление на топливной рампе для впрыска во впускные каналы может быть получено от поршневого насоса высокого давления.
Когда насос 214 высокого давления не совершает возвратно-поступательные движения, например, при запуске перед проворачиванием коленчатого вала, обратный клапан 244 позволяет подать давление 5 бар на вторую топливную рампу. Поскольку рабочий объем камеры насоса становится меньше в результате движения поршня вверх, топливо поступает в одном из двух направлений. Если управляющий клапан 236 закрыт, топливо может поступать к топливной рампе 250 высокого давления через выпускное отверстие 208 насоса высокого давления. Если управляющий клапан 236 открыт, топливо может поступать к топливной рампе 250 высокого давления или через разгрузочный клапан 232 к входу 203 насоса высокого давления. Таким образом, топливный насос высокого давления может работать для подачи топлива с переменным высоким давлением (например, в диапазоне 15-200 бар) к топливным инжекторам 252 непосредственного впрыска через первую топливную рампу 250 и в то же время подавать топливо с постоянным высоким давлением (например, равным 15 бар) к топливным инжекторам 262 для впрыска во впускной канал через вторую топливную рампу 260. Указанное переменное давление может содержать минимальное давление, представляющее собой указанное постоянное давление.
Таким образом, управляющий клапан 236 может работать для управления общим потоком топлива от выпускного отверстия топливного насоса высокого давления к топливной рампе 250 НВ, где поток по существу должен быть равен нулю, и для управления общим потоком топлива от входа топливного насоса высокого давления к топливной рампе 260 для впрыска во впускные каналы. Например, когда один или несколько инжекторов 252 непосредственного впрыска отключены, управляющий клапан 236 может работать для управления общим потоком топлива от выпускного отверстия 208 НВД к топливной рампе 250 НВ, где поток по существу должен быть равен нулю. Кроме того, общий поток топлива от выпускного отверстия 208 НВД к топливной рампе 250 НВ могут регулировать таким образом, чтобы поток был по существу равным нулю, если инжекторы 252 непосредственного впрыска включены в то время, когда давление внутри топливной рампы 250 НВ выше минимального порогового давления (например, 15 бар). В обоих случаях общим потоком топлива от входа 203 НВД к топливной рампе 260 ВКК могут управлять таким образом, что, чтобы он был по существу больше нуля. Когда потоком топлива управляют таким образом, что поток в топливных рампах 250 или 260 стал по существу равным нулю, то можно указать, что такой поток следует считать выключенным.
В варианте реализации, изображенном на фиг. 2, постоянное давление топливной рампы для впрыска во впускные каналы такое же, как и минимальное давление для топливной рампы непосредственного впрыска, причем оба давления больше, чем давление по умолчанию для подкачивающего насоса. Здесь подачей топлива от насоса высокого давления управляют посредством расположенного выше по потоку (электромагнитного) управляющего клапана и дополнительно посредством различных обратных клапанов и разгрузочных клапанов, соединенных с входом насоса высокого давления. За счет регулирования работы электромагнитного управляющего клапана, давление топлива на первой топливной рампе увеличивают от постоянного давления до переменного давления, поддерживая постоянное давление на второй топливной рампе. Клапаны 244 и 242 работают согласованно для поддержания давления на топливной рампе 260 низкого давления на уровне 15 бар во время хода всасывания насоса. Разгрузочный клапан 242 просто ограничивает давление, которое может быть создано в топливной рампе 250 за счет теплового расширения топлива. Типовое значение для сброса давления может равняться 20 бар.
Контроллер 222 может также управлять работой топливных насосов 212 и 214 для регулирования количества, давления, массового расхода и т.д. топлива, подаваемого в двигатель. Например, контроллер 12 может изменять уставку давления, величину хода насоса, команду цикла подачи насоса и/или массовый расход топлива в топливных насосах для подачи в различные места топливной системы. Электронный преобразователь (не показанный на схеме), электрически соединенный с контроллером 222, могут использовать для направления требуемого управляющего сигнала на насос низкого давления для регулирования выходных характеристик (например, частоты вращения) насоса низкого давления. В некоторых примерах электромагнитный клапан может быть выполнен таким образом, что топливный насос 214 высокого давления может подавать топливо только в первую топливную рампу 250, и в этом варианте реализации вторая топливная рампа 260 может получать топливо от выпускного отверстия подкачивающего насоса 212 с низким давлением.
Контроллер 222 может управлять работой инжекторных групп 252 и 262. Например, контроллер 222 может управлять распределением и/или относительным количеством топлива, подаваемого от каждого инжектора при изменении рабочих условий, таких как нагрузка двигателя, детонация и температура отработавших газов. В частности, контроллер 222 может регулировать топливное отношение для непосредственного впрыска посредством направления соответствующих сигналов на электронный преобразователь 237 для впрыска топлива во впускные каналы и электронный преобразователь 238 для непосредственного впрыска, которые, в свою очередь, могут включать соответственно топливные инжекторы 262 для впрыска во впускные каналы и топливные инжекторы 252 непосредственного впрыска с использованием требуемой широтно-импульсной модуляции сигналов для достижения требуемых отношений впрыска. Кроме того, контроллер 222 может выборочно включать и выключать (то есть, активировать или деактивировать) одну или несколько инжекторных групп на основе давления топлива в каждой из рамп и значений триггеров минимальной ширины импульса.
Таким образом, компоненты, показанные на фиг. 1-2, позволяют создать систему, содержащую: двигатель с цилиндром; топливный инжектор для впрыска во впускной канал, установленный во впускном канале цилиндра; топливный инжектор непосредственного впрыска, установленный в цилиндре; температурный датчик для измерения температуры двигателя; и контроллер с инструкциями, хранимыми в памяти и позволяющими в необходимом случае, во время запуска, использовать инжектор для впрыска, выполнять впрыск топлива во впускной канал во время одного цикла цилиндра, выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из значений непосредственного впрыска минимального значения ширины импульса непосредственного впрыска, регулировать отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
На фиг. 3 показан пример способа 300 для управления двигателем, выполненным с возможностью многократного впрыска топлива, например, двигателем внутреннего сгорания 10, показанным на фиг. 1 и выполненным с топливной системой 200, показанной на фиг. 2. В частности, способ 300 позволяет управлять топливными инжекторами непосредственного впрыска и впрыска во впускной канал для каждого цилиндра двигателя при одновременном мониторинге ширины импульса впрыска и компенсации возможной работы при достижении минимальной ширины импульса, управляющего топливным инжектором.
Инструкции для выполнения способа 300 и других раскрытых здесь способов могут быть выполнены контроллером на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и совместно с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше с использованием фиг. 1-2. Контроллер может использовать приводы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя, в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Следует учитывать, что регулирование отношения впрыска во впускной канал к непосредственному впрыску для данного цилиндра и/или разделения непосредственного впрыска для данного цилиндра, могут выполнять по-разному в зависимости от ситуации, в том числе, в зависимости от условия перезапуска горячего двигателя или условия запуска холодного двигателя. Кроме того, различия могут заключаться во взаимодействии с триггерами минимальной ширины импульса впрыска в зависимости от изменения топлива (например, ухудшения качества топлива). Если обнаружены изменения в топливе, то общую массу топлива для двигателя могут регулировать при поддержании отношения впрыска во впускной канал к непосредственному впрыску в пределах минимума и максимума ширины импульса для топливного инжектора. Условия запуска двигателя могут быть основаны на температуре хладагента двигателя при запуске, температуре впускного воздуха, температуре окружающей среды и/или их комбинаций. Например, способ может учитывать разницу между перезапуском горячего двигателя и запуском холодного двигателя на основе температуры хладагента двигателя относительно температуры воздуха при запуске, поскольку при холодном запуске температура двигателя ниже, чем при перезапуске горячего двигателя. Также, перезапуск горячего двигателя может содержать автоматические включения/выключения двигателя, когда двигатель был отключен автоматически при остановке автомобиля, вне зависимости от требования водителя выключить системы автомобиля (например, от нажатия кнопки выключения двигателя).
На шаге 302 способ содержит оценку и/или измерение условий работы двигателя. Они могут содержать, например, температуру хладагента двигателя, температуру впускного воздуха, температуру окружающей среды, атмосферное давление, требование водителя по крутящему моменту и т.д.
На шаге 304 способ содержит подтверждение, присутствует ли условие запуска двигателя. Например, условие запуска двигателя может быть подтверждено, если водитель включил автомобиль или произошло событие включения автомобиля, например, посредством активного или пассивного ключа. В качестве альтернативы запуск двигателя может быть подтвержден в качестве реакции на условия автоматического перезапуска двигателя, например, когда заряд аккумулятора уменьшается ниже порогового значения или когда требуется работа системы кондиционирования воздуха.
Если условие запуска двигателя не подтверждено, то способ переходит к шагу 324, на котором регулируют работу систем двигателя для впрыска топлива, в том числе, отношение разделения для топлива (что может содержать отношение впрыска топлива во впускной канал к непосредственному впрыску топлива, а также отношение количества топлива для непосредственного впрыска на такте впуска к количеству топлива для непосредственного впрыска на такте сжатия) на основе частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. Например, контроллер может обращаться к таблице частоты вращения и нагрузки двигателя, которая показана на фиг. 6, чтобы определить количество топлива для впрыска, тип (или типы) впрыска топлива, а также количество впрысков. Например, при низкой частоте вращения или нагрузке двигателя и холодном состоянии двигателя все впрыскиваемое топливо могут подавать посредством одного впрыска во впускные каналы на такте выпуска или на такте впуска. В другом примере, при высокой частоте вращения или нагрузке двигателя и разогретом состоянии двигателя, все впрыскиваемое топливо могут подавать посредством многократных непосредственных впрысков на такте впуска и/или на такте сжатия. В другом примере при умеренных частотах вращения и нагрузках двигателя часть топлива могут подавать посредством впрыска во впускные каналы, а остальную часть топлива могут подавать посредством (одиночных или многократных) непосредственных впрысков.
Если запуск двигателя подтвержден, то на шаге 306 могут определить, требуется ли при запуске двигателя разделение впрыска топлива. Как указано здесь, разделение впрыска топлива может содержать подачу части топлива на данном цикле цилиндра посредством впрыска во впускной канал и подачу остальной части топлива на данном цикле цилиндра посредством (одиночного или многократного) непосредственного впрыска. Контроллер может обращаться к таблице преобразования, сохраненной в качестве функции параметров запуска двигателя, например, температуры двигателя при запуске, а также содержания спирта в топливе, для определения, выбрано ли разделение впрыска для текущего запуска двигателя. Например, разделение впрыска топлива могут выбрать при запуске двигателя, если температура двигателя ниже пороговой температуры, или если содержание спирта во впрыскиваемом топливе больше порогового содержания спирта. Разделение впрыска могут дополнительно определить на основе количества событий сгорания, начиная с первого события сгорания при запуске двигателя.
Если определена необходимость разделенного впрыска, то на шаге 308 определяют отношение разделения для ВКК и НВ. Например, разделение впрыска топлива могут выбрать как для холодных запусков двигателя (когда температура двигателя при запуске низкая), так и для запусков горячего двигателя (когда температура двигателя при запуске высокая), однако отношение разделения для впрыска топлива во впускной канал к непосредственному впрыску для запусков может быть разным. Например, во время холодных запусков двигателя отношение разделения может содержать более высокую долю для впрыска топлива во впускной канал по сравнению с непосредственным впрыском топлива для данного цикла цилиндра (вследствие большего выброса твердых частиц при непосредственном впрыске холодного топлива). В другом примере во время запусков горячего двигателя, отношение разделения может содержать более низкую долю для впрыска топлива во впускной канал по сравнению с непосредственным впрыском топлива для данного цикла цилиндра (вследствие большей эффективности непосредственного впрыска горячего топлива). Например, требуемое отношение разделения на шаге 308 может представлять собой базовое число, определенное контроллером по таблице преобразования, такой как показана в качестве примера на фиг. 6.
На фиг. 6 показана таблица 600 для определения пропорций топлива, подаваемого через топливный инжектор впрыска во впускной канал и инжектор непосредственного впрыска для общего количества топлива, подаваемого в двигатель во время некоторого цикла двигателя. Таблица на фиг. 6 может представлять собой основу для определения доли топлива, подаваемого в топливный инжектор непосредственного впрыска, как раскрыто в способе на фиг. 3. Вертикальная ось отображает частоту вращения двигателя, и значения частоты вращения двигателя указаны вдоль вертикальной оси. Горизонтальная ось отображает нагрузку двигателя, и значения нагрузки двигателя указаны вдоль горизонтальной оси. В этом примере ячейки 602 таблицы содержат по два значения, разделенные запятой. Значения слева от запятой представляют собой доли количества топлива для инжектора впрыска во впускной канал, а значения справа от запятой представляют собой доли количества топлива для топливного инжектора непосредственного впрыска. Например, для табличного значения, равного ЧВД 2000 об/мин, и для нагрузки 0.2 эмпирически определены значения 0.4 и 0.6. Значение 0.4 или 40% представляют собой долю количества топлива для инжектора впрыска во впускной канал, а значение 0.6 или 60% представляют собой долю количества топлива для топливного инжектора непосредственного впрыска. Следовательно, если требуемая масса впрыска топлива равна 1 грамм топлива во время цикла двигателя, то 0.4 грамма топлива впрыскивают во впускной канал и 0.6 грамма топлива впрыскивают при помощи непосредственного впрыска. В других примерах эта таблица может содержать только одно значение в каждой клетке таблицы, и соответствующее значение могут определить, вычитая значение из таблицы из значения 1. Например, если ячейка таблицы, соответствующая ЧВД 2000 об/мин и нагрузке 0.2, содержит одно значение 0.6 для доли количества топлива для непосредственного впрыска, то доля количества топлива для инжектора впрыска во впускной канал будет равна 1-0.6=0.4.
В этом примере может быть замечено, что доля для впрыска топлива во впускной канал больше при меньших частотах вращения и нагрузках двигателя. Доля топлива для непосредственного впрыска больше при среднем уровне частот вращения и нагрузках двигателя. Доля для впрыска топлива во впускной канал увеличивается при увеличении частоты вращения двигателя, где время выполнения непосредственного впрыска в цилиндр может быть уменьшено вследствие уменьшения промежутков времени событиями сгорания в цилиндре. Можно заметить, что если частота вращения двигателя изменяется без изменения нагрузки двигателя, то доли топлива для впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска могут изменяться.
На фиг. 3 показано, что на шаге 310 могут определить, следует ли выполнить непосредственный впрыск топлива посредством одного впрыска или посредством многократных впрысков для данного цикла цилиндра. Количество НВ на один цикл могут определить на основе таких условий, как температура двигателя, содержание спирта во впрыскиваемом топливе, количество накопленной сажи двигателя, а также на основе общего количества топлива, которое следует подать с использованием непосредственного впрыска с учетом минимальной ширины импульса впрыска для инжектора непосредственного впрыска.
Если требуется разделение НВ, то на шаге 312 способ содержит определение отношения разделения НВ/ВВК (то есть, пропорцию, в которой общее количество топлива следует подать для впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска), а также отношение разделения НВ (то есть, часть общего количества топлива для непосредственного впрыска, подаваемого на такте впуска относительно количества топлива, подаваемого на такте сжатия). Разделение НВ может содержать топливо, поданное при помощи многократных непосредственных впрысков на данном цикле, в том числе многократные впрыски на такте впуска, многократные впрыски на такте сжатия или комбинацию впрысков на такте впуска и на такте сжатия. Например, разделение НВ могут выбрать, когда содержание спирта в топливе выше, или когда количество отложений ТЧ из двигателя выше, причем часть топлива для НВ, содержащую большее количество впрысков на цикл и/или большую долю топлива для непосредственного впрыска, подают на такте сжатия. В другом примере разделение НВ могут выбрать, если общее количество топлива для подачи с использованием непосредственного впрыска для данного цикла цилиндра увеличивается, причем количество впрысков с использованием НВ увеличивается, когда общее количество топлива, подаваемого с использованием НВ, превышает минимальное количество, причем это минимальное количество основывают на минимальной ширине импульса для впрыска для инжектора непосредственного впрыска.
Таким образом, на шаге 312 разделяют количество топлива для НВ. Например, контроллер может использовать базовое значение (отношение разделения топлива), определенное на шаге 308 (из таблицы 600 на фиг. 6) и изменить базовое значение для топлива первым способом (например, на основе общего количества топлива для НВ). Например, базовое значение могут изменить с использованием поправочного коэффициента для базового отношения НВ/ВВК, определенного на шаге 308, и затем могут изменить отношение НВ на основе отношения разделения НВ, определенного как функция частоты вращения и нагрузки двигателя, а также температуры (температуры двигателя и температуры катализатора). В результате определения отношения разделения НВ и отношения разделения НВ/ВВК общее количество топлива подают посредством одного впрыска во впускной канал и остальную часть топлива подают посредством многократных непосредственных впрысков на такте впуска и/или на такте сжатия. Например, во время холодного запуска двигателя, может потребоваться большая масса топлива, чем масса топлива, которую можно впрыснуть посредством только системы НВ. Такая ситуация может возникнуть в результате ограничения статического массового расхода топливного инжектора или рабочего объема топливного насоса высокого давления. В этом случае масса топлива, подаваемая от обеих систем, должна соответствовать требуемой общей массе топлива. В другом примере использование инжектора НВ может потребоваться для разогрева катализатора или обеспечения стабильности сгорания. Если требуемая общая масса топлива изменяется, то также необходима подача топлива с использованием НВ. В этом случае контроллер может продолжать использовать НВ даже в том случае, если общая масса топлива соответствует обогащенной смеси.
На шаге 316, при подаче топлива в соответствии с заданным отношением разделения НВ/ВВК, могут контролировать значения ширины импульсов впрыска для топливных инжекторов (для инжекторов НВ и ВВК) и компенсировать эти значения в случае нарушения ограничения на минимальную ширину импульса. В этом случае, как раскрыто с использованием фиг. 4, в качестве реакции на достижение одним из многократных непосредственных впрысков в цилиндр минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, могут обновить (например, могут уменьшить) отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, чтобы сместить режим работы инжектора дальше от области минимальной ширины импульса впрыска.
Если разделение НВ не подтверждено, то на шаге 314 способ содержит определение требуемого отношения разделения НВ/ВВК, то есть количества топлива, которое следует подать посредством одного впрыска во впускной канал, и оставшегося количества топлива, которое следует подать с использованием одного непосредственного впрыска на такте впуска или на такте сжатия. Таким образом, отношение разделения могут определить иначе на шаге 314, на котором разделение НВ не используют, в отличие от шага 312, на котором определяют отношение разделения, но используют разделение НВ. Например, отношение разделения, определенное без использования разделения НВ, может иметь более высокую долю впрыска топлива во впускной канал по сравнению с непосредственным впрыском топлива. В другом примере отношение разделения, определенное с использованием разделения НВ, может иметь более высокую долю для непосредственного впрыска топлива по сравнению с впрыском топлива во впускной канал. Кроме того, два НВ (содержащие один НВ на такте впуска и один НВ на такте сжатия) могут иметь более высокую минимальную массу топлива, чем один впрыск (на такте впуска или на такте сжатия). Таким образом, системе НВ может потребоваться больше топлива, чтобы обеспечить минимальные массы топлива. На шаге 314 количество топлива для НВ дополнительно не разделяют (как делают на шагах 312 и 316). Таким образом, базовое значение, определенное на шаге 308, используют без применения дополнительного поправочного коэффициента.
На шаге 318, при подаче топлива по заданному отношению разделения НВ/ВВК, могут контролировать значения ширины импульса для топливных инжекторов (для инжекторов НВ и ВВК) и компенсировать эти значения в случае нарушения ограничения на минимальную ширину импульса. В этом случае, как раскрыто с использованием фиг. 5, в качестве реакции на достижение любым инжектором для впрыска во впускной канал или инжектором непосредственного впрыска некоторого цилиндра минимальной ширины импульса непосредственного впрыска, могут обновить отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска таким образом, чтобы все топливо было подано с использованием непосредственного впрыска при отключении впрыска топлива во впускной канал. Как раскрыто с использованием фиг. 4-5, необходимость компенсации нарушения ограничения на минимальную ширину импульса может быть очевидна, когда выбрано разделение НВ, но не тогда, когда отключено разделение НВ. При осуществлении компенсации контроллер может обеспечить достаточную массу топлива посредством задания ширины импульсов для многократных НВ, чтобы выполнить требование на ограничение минимальной ширины импульсов. Кроме того, если требуемая ширина импульса меньше минимальной ширины импульсов, то топливный инжектор НВ могут не открыть или масса поданного топлива может быть очень неточной.
От шагов 316 и 318 способ переходит к шагу 320 для включения топливных инжекторов таким образом, чтобы выполнить впрыск определенных количеств топлива с определенными компенсациями, если они требуются. Подача топлива для впрыска в определенных количествах и с определенными компенсациями может содержать регулирование моментов впрыска на основе определенных регулировок для обеспечения отношения разделения НВ/ВВК и/или отношения разделения для НВ. Например, первоначальный момент впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска топлива может быть отрегулирован (например, смещен в сторону опережения) как функция уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
На фиг. 4 показан пример способа 400 для регулирования отношения разделения впрыска топлива в качестве реакции на достижение одним из многократных непосредственных впрысков минимальной ширины импульса непосредственного впрыска. Способ позволяет компенсировать нарушение ограничения на минимальную ширину импульса для топливного инжектора, когда выбрано разделение непосредственного впрыска. В результате, массу впрыскиваемого топлива можно поддерживать на уровне выше минимальной массы топлива для инжекторов непосредственного впрыска, обеспечивая уменьшение изменения параметров работы двигателя и выбросов вредных веществ.
На шаге 402 способ содержит извлечение определенного ранее отношения разделения впрыска топлива (в том числе, отношение разделения топлива между впрыском во впускной канал и непосредственным впрыском, а также отношение разделения топлива между непосредственным впрыском на такте впуска и непосредственным впрыском на такте сжатия). После извлечения значений указанного отношения контроллер может определить, меньше ли ширина импульсов для каких-либо инжекторов, чем минимальная ширина импульсов для соответствующих топливных инжекторов (например, меньше ли значение для впрыска во впускной канал, чем минимальная ширина импульсов для инжектора впрыска во впускной канал или меньше ли какое либо значение для многократных непосредственных впрысков, чем минимальная ширина импульсов для топливного инжектора непосредственного впрыска). Если нет, то на шаге 420, в качестве реакции на то, что все значения для впрыска топлива с разделением впрыска топлива больше минимальной ширины импульсов для соответствующих инжекторов, поддерживают определенное ранее отношение разделения НВ/ВВК. Кроме того, поддерживают отношение разделения для НВ на такте впуска и такте сжатия.
Если значения для каких-либо впрысков меньше минимальной ширины импульсов для соответствующего инжектора, то на шаге 404 могут определить, присутствуют ли условия холодного запуска двигателя. Например, это могут определить, если условия перезапуска двигателя соответствуют температуре окружающей среды, которая ниже пороговой температуры. В качестве альтернативы это могут определить, если условия перезапуска двигателя возникают после промежутка времени, который больше порогового времени, где промежуток времени представляет собой время с момента последнего отключения двигателя. Кроме того, во время холодных запусков двигателя требуется большая масса топлива. Одиночная топливная система не всегда способна обеспечить всю требуемую массу топлива. Кроме того, если всю массу топлива впрыскивают из одной системы, возможно образование больших топливных луж при ВВК или сильное увлажнение стенок цилиндра. Следовательно, такие проблемы можно предотвратить за счет разделения впрысков между различными топливными системами. Таким образом, во время холодного запуска двигателя и во время одного цикла цилиндра при перезапуске горячего двигателя контроллер может выполнять впрыск топлива во впускной канал, непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия. Здесь, количество топлива, впрыскиваемого посредством ВВК по отношению к НВ, определяет отношение разделения ВВК/НВ, в то время как количество топлива, впрыскиваемого на такте впуска и количество топлива, впрыскиваемого на такте сжатия, определяют отношение разделения НВ. Кроме того, при впрыске топлива во впускные каналы из топливной рампы для впрыска топлива во впускные каналы давление в этой рампе по меньшей мере равно части давления, создаваемого топливным насосом высокого давления для непосредственного впрыска.
Если подтверждены условия холодного запуска двигателя, то на шаге 406 могут определить меньше ли значение для одного из многократных непосредственных впрысков для холодного запуска, чем минимальная ширина импульса ШИ (PW) инжектора непосредственного впрыска. Если нет, то могут сделать вывод, что значение для впрыска во впускной канал меньше минимальной ширины импульса (ШИ) инжектора впрыска во впускной канал. В качестве реакции на достижение значением для впрыска во впускной канал минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, на шаге 409 способ содержит отключение впрыска топлива во впускной канал и поддержание отношения разделения для многократных непосредственных впрысков относительно друг друга, с поддержанием, в то же время, общего количества впрыскиваемого топлива для конкретного цикла. Например, впрыск топлива во впускной канал могут отключить, в то время как значения ширины импульса для каждого из многократных непосредственных впрысков могут в равной степени увеличить (на основе сигнала, направленного в соответствующий топливный инжектор из контроллера) таким образом, чтобы количество топлива для впрыска во впускной канал равномерно распределилось между многократными непосредственными впрысками топлива. Затем способ заканчивает свою работу.
Если определено, что одно из значений для многократных непосредственных впрысков меньше минимальной ширины импульса (ШИ) для инжектора непосредственного впрыска, то на шаге 408 могут дополнительно определить, есть ли значения (например, два, более или все) для многократных непосредственных впрысков, которые меньше минимальной ширины импульса (ШИ) инжектора непосредственного впрыска. Если нет, то могут сделать вывод, что только одно значение для многократных непосредственных впрысков меньше минимальной массы топлива для впрыска, в то время как остальные значения для непосредственных впрысков больше минимальной массы топлива для впрыска. Соответственно, на шаге 412 в качестве реакции на то, что только одно значение для непосредственных впрысков достигает минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска во время холодного запуска двигателя, способ содержит уменьшение отношения для впрыска топлива во впускной канал относительно непосредственного впрыска топлива (то есть, увеличение доли топлива для НВ по отношению к ВВК) при поддержании на прежнем уровне отношения количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга при одновременном поддержании на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для этого цикла. Контроллер может уменьшить отношение ВВК:НВ (или увеличить отношение НВ:ВВК) посредством увеличения ширины импульсов для непосредственных впрысков с соответствующим уменьшением ширины импульса для впрыска во впускной канал посредством сигнала, направленного к топливному инжектору от контроллера. Например, уменьшение отношения ВВК:НВ содержит переход от отношения 50% ВВК:НВ к 25% ВВК:НВ. Такое изменение может потребоваться для обеспечения НВ. Момент впрыска для НВ могут оставить на прежнем уровне до тех пор, пока обновленное значение ширины импульса не будет соответствовать требованиям. В этом случае момент могут сдвинуть в сторону опережения, чтобы гарантировать, что обновленный импульс соответствует временному окну впрыска.
В противном случае на шаге 410, в качестве реакции на достижение значениями для многократных непосредственных впрысков минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, способ содержит уменьшение отношения количества топлива для впрыска во впускной канал относительно непосредственного впрыска (то есть, увеличение доли топлива для НВ по отношению к ВВК) при одновременном регулировании отношения для многократных непосредственных впрысков, чтобы привести значения для всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, и сохранить, в то же время, общее количество топлива для впрыска для конкретного цикла. Например, уменьшение отношения ВВК:НВ и регулирование отношения для многократных непосредственных впрысков может содержать переход от отношения 80% «на такте впуска»:«на такте сжатия» для непосредственного впрыска к отношению 50% «на такте впуска»:«на такте сжатия» для непосредственного впрыска, чтобы уменьшить вероятность уменьшения импульса впрыска на такте сжатия ниже минимальной ширины импульса, разрешенной для конкретного топливного инжектора. Контроллер может уменьшить отношение ВВК:НВ (или увеличить отношение НВ:ВВК) и регулировать отношение разделения для НВ посредством увеличения ширины импульсов для непосредственных впрысков при соответствующем уменьшении ширины импульса для впрыска во впускной канал на основе сигнала, направленного от контроллера к соответствующему топливному инжектору. Например, значения ширины импульсов для многократных непосредственных впрысков могут увеличить на разную величину на основе отношения разделения. Например, значение для непосредственного впрыска, имеющего большую долю топлива, может быть увеличено на меньшую величину, в то время как значение для непосредственного впрыска, имеющего меньшую долю топлива, может быть увеличено на большую величину, чтобы привести значения количества топлива для непосредственных впрысков ближе друг к другу.
Таким образом, во время холодного запуска двигателя, контроллер может выполнять впрыск топлива в течение одного цикла цилиндра, выполнять впрыск топлива во впускной канал, выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта впуска, и выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и, в качестве реакции на достижение одним из значений для непосредственных впрысков минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, контроллер может уменьшить отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
Также на шаге 404, если условия холодного запуска двигателя не подтверждены, делают вывод, что происходит перезапуск горячего двигателя. Кроме того, во время перезапуска горячего двигателя, контроллер может выполнять впрыск топлива в течение одного цикла цилиндра при перезапуске горячего двигателя, выполнять впрыск топлива во впускной канал, выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта впуска, и выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия. Здесь значения количества топлива для впрыска посредством ВВК относительно НВ определяют по отношению разделения ВВК/НВ, в то время как значения количества топлива для впрыска на такте впуска относительно впрыска на такте сжатия определяют по отношению разделения НВ. Кроме того, при впрыске топлива во впускные каналы из топливной рампы для впрыска топлива во впускные каналы давление в этой рампе по меньшей мере равно части давления, создаваемого топливным насосом высокого давления для непосредственного впрыска.
На шаге 430 могут определить меньше ли одно из значений для многократных непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя, чем минимальная ширина импульса (ШИ) инжектора непосредственного впрыска. Если нет, то могут сделать вывод, что значение для впрыска во впускной канал меньше минимальной ширины импульса (ШИ) для инжектора впрыска во впускной канал. В качестве реакции на достижение значением для впрыска во впускной канал минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, на шаге 438 способ содержит отключение впрыска топлива во впускной канал и сохранение на прежнем уровне отношения разделения для многократных непосредственных впрысков относительно друг друга, и, в то же время, поддержание на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для конкретного цикла. Например, впрыск топлива во впускной канал могут отключить, в то время как ширину импульсов для каждого из многократных непосредственных впрысков могут в равной степени увеличить (на основе сигнала, направленного к соответствующему топливному инжектору от контроллера) таким образом, чтобы количество топлива для впрыска во впускной канал равномерно распределилось между многократными непосредственными впрысками топлива. Затем способ заканчивает свою работу.
Если определено, что одно из значений для многократных непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя меньше минимальной ширины импульса (ШИ) для инжектора непосредственного впрыска, то на шаге 432 могут дополнительно определить, есть ли значения (например, два, более или все) для многократных непосредственных впрысков, которые меньше минимальной ширины импульса (ШИ) инжектора непосредственного впрыска. Если нет, то могут сделать вывод, что только одно значение для многократных непосредственных впрысков меньше минимальной массы топлива для впрыска, в то время как остальные значения для непосредственных впрысков больше минимальной массы топлива для впрыска. Соответственно, на шаге 436 в качестве реакции на то, что только одно значение для непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя достигает минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, способ содержит отключение непосредственного впрыска с наименьшим значением, при запуске горячего двигателя, при поддержании на прежнем уровне отношения количеств топлива для запуска горячего двигателя для непосредственного впрыска относительно впрыска во впускной канал при одновременном поддержании на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для этого цикла. Например, после отключения непосредственного впрыска с наименьшим значением, при запуске горячего двигателя, контроллер может послать сигнал на топливные инжекторы для впрыска во впускной канал и на топливные инжекторы непосредственного впрыска для увеличения в равной степени значений ширины импульсов для впрыска во впускной канал и для оставшихся непосредственных впрысков, чтобы равномерно распределить массу топлива, соответствующую отключенному непосредственному впрыску, между оставшимися впрысками во впускной канал и непосредственными впрысками. Кроме того, многократные НВ могут объединить в один впрыск, если значения для НВ находятся близко от (например, внутри соответствующего порога) минимальной ширины импульса. Например, это отношение могут изменить от значения 40% ВВК:НВ до значения 100% НВ для того, чтобы уменьшить вероятность слишком сильного приближения значения импульса НВ к значению минимальной ширины импульса.
В противном случае на шаге 434, в качестве реакции на достижение значениями для многократных непосредственных впрысков, при запуске горячего двигателя, минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, способ содержит отключение одного из непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя с одновременным сохранением на прежнем уровне отношения значения впрыска во впускной канал к значению для непосредственного впрыска, при запуске горячего двигателя, и, в то же время, с сохранением на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для конкретного цикла. Например, могут отключить непосредственный впрыск на такте сжатия. После этого контроллер может послать сигналы на топливные инжекторы для впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска, чтобы в равной степени увеличить ширину импульсов для впрыска во впускной канал и для оставшихся (на такте впуска) непосредственных впрысков, чтобы равномерно распределить массу топлива, соответствующую отключенному непосредственному впрыску на такте сжатия, между оставшимися впрысками во впускной канал и непосредственными впрысками на такте впуска. Кроме того, многократные НВ могут объединить в один впрыск, если значения для НВ находятся близко от (например, внутри соответствующего порога) минимальной ширины импульса. Например, это отношение могут изменить от значения 40% ВВК:НВ до значения 100% НВ для того, чтобы уменьшить вероятность слишком сильного приближения значения импульса НВ к значению минимальной ширины импульса.
Если после отключения непосредственного впрыска на такте сжатия значения для остальных непосредственных впрысков все еще меньше минимальной ширины импульсов, то только в этом случае способ может дополнительно увеличить отношение количеств топлива для НВ и ВВК.
Таким образом, во время запуска горячего двигателя, контроллер может выполнять впрыск топлива в течение одного цикла цилиндра при перезапуске горячего двигателя, выполнять впрыск топлива во впускной канал, выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта впуска, и выполнять непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и, в качестве реакции на достижение одним из значений непосредственных впрысков для запуска горячего двигателя минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, контроллер может отключить наименьший непосредственный впрыск во время запуска горячего двигателя с одновременным поддержанием на прежнем уровне отношения количеств топлива для непосредственного впрыска и для впрыска во впускной канал во время запуска горячего двигателя и, в то же время, с поддержанием на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для конкретного цикла.
Следует учитывать, что в ситуациях, где отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска уменьшают, отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска уменьшают относительно требуемого отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, которое определяют на основе температуры и количества событий сгорания, произошедших с момента запуска. Следует также принять во внимание, что начальный момент впрыска топлива во впускной канал и непосредственного впрыска топлива могут регулировать как функцию уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска. Например, впрыски, которые должны быть выполнены раньше, могут задержать в большей степени, чем более поздние впрыски. Это может улучшить время запуска, поскольку синхронизация впрысков с запаздыванием позволяет раньше обеспечить сгорание в первом цилиндре. Поскольку для запуска двигателя требуется меньшая масса топлива, отношение впрыска во впускной канал к непосредственному впрыску могут изменить, потому что одна топливная система может обеспечить всю требуемую массу топлива.
На фиг. 5 показан пример способа 500 для компенсации нарушения ограничения на минимальную ширину импульсов для топливного инжектора, когда не выбрано разделение непосредственного впрыска.
На шаге 502 способ содержит извлечение определенного ранее отношения разделения впрыска топлива (в том числе, отношение разделения впрыска топлива между одиночным впрыском во впускной канал и одиночным непосредственным впрыском). После извлечения указанного отношения контроллер может определить, меньше ли какое-либо значение для впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска минимальной ширины импульсов для соответствующего топливного инжектора (например, если значение для впрыска во впускной канал меньше минимальной ширины импульсов для топливного инжектора впрыска во впускной канал или если значение для непосредственного впрыска меньше минимальной ширины импульсов для топливного инжектора непосредственного впрыска). Если нет, то на шаге 504 сохраняют на прежнем уровне определенное ранее отношение разделения НВ/ВВК, поскольку все значения для впрысков топлива с разделением впрыска топлива больше минимальной ширины импульсов для соответствующих инжекторов.
Если значение для какого-либо впрыска меньше минимальной ширины импульсов для соответствующего инжектора, то на шаге 506 способ содержит отключение впрыска во впускной канал и выполнение впрыска только с использованием непосредственного впрыска. Например, ширину импульса непосредственного впрыска могут увеличить для учета топлива, которое должно было быть впрыснуто через топливный инжектор впрыска во впускной канал. Кроме того, момент для непосредственного впрыска (например, начальный момент) могут сместить в сторону опережения, чтобы все импульсы впрыска топлива соответствовали требованиям. Кроме того, если количество топлива для непосредственного впрыска, после обновления количества в результате отключения впрыска во впускной канал, превышает пороговое количество, то непосредственный впрыск могут разделить на многократные впрыски. Например, если требуются многократные впрыски, и масса топлива достаточна для выполнения многократных впрысков в результате того, что масса топлива для ВВК была назначена для НВ, то непосредственный впрыск могут разделить на многократные НВ.
На фиг. 7 показан пример регулирования впрыска топлива. Диаграмма 700 изображает частоту вращения двигателя на графике 702, отношение разделения ВВК/НВ на графике 704, отношение разделения НВ на такте сжатия к НВ на такте впуска НВс/НВв (Dlc/Dli) на графике 706, температуру двигателя на графике 708, ширину импульса для непосредственного впрыска (относительно минимальной ширины импульсов) на графиках 710-711 (в том числе, ширину импульса НВ на такте сжатия в виде сплошной линии графика 711 и ширину импульса НВ на такте впуска в виде пунктирной линии графика 710), ширину импульса впрыска во впускной канал (относительно минимальной ширины импульсов) на графике 712 и нагрузку двигателя на графике 714. Все графики показаны для одной горизонтальной оси времени X.
До момента времени t1 двигатель может быть выключен. В этот период температура двигателя может быть низкой. В момент времени t1, в качестве реакции на увеличение нагрузки двигателя, подтверждают перезапуск двигателя. Поскольку во время перезапуска двигателя температура двигателя низкая, определяют условия холодного запуска двигателя. В качестве реакции на условия перезапуска двигателя могут начать проворачивание коленчатого вала двигателя и могут возобновить подачу топлива в двигатель и процесс сгорания топлива.
В частности, в момент времени t1, на основе условий работы двигателя, содержащих нагрузку двигателя и температуру двигателя, обращаются к таблице преобразования для определения базового отношения разделения НВ/ВВК. В раскрытом примере отношение разделения содержит относительно высокую долю впрыска топлива во впускной канал и относительно низкую долю топлива для непосредственного впрыска (например, 0.8 ВВК и 0.2 НВ). Кроме того, вследствие низкой температуры двигателя в момент запуска, количество топлива для непосредственного впрыска подают посредством разделенных НВ с относительно высокой долей непосредственного впрыска топлива на такте сжатия и с относительно низкой долей непосредственного впрыска топлива на такте впуска.
Между моментами времени t1 и t2, поскольку частота вращения и нагрузка двигателя изменяется, изменяют отношение ВВК/НВ и в то же время изменяют отношение разделения НВ. В данном примере, поскольку частота вращения двигателя увеличивается, долю для непосредственного впрыска топлива на такте впуска уменьшают, а долю для непосредственного впрыска топлива на такте сжатия пропорционально увеличивают.
Между моментами времени t2 и t3 только одно значение ширины импульса для многократных непосредственных впрысков (здесь ширина импульса для непосредственного впрыска топлива на такте впуска) начинает приближаться к значению минимальной ширины импульсов (пунктирная линия Мин.). Для уменьшения влияния ограничения на минимальную ширину импульсов, поскольку значение минимальной ширины импульсов для НВ становится ближе, увеличивают отношение разделения НВ/ВВК, как показано, посредством пошагового уменьшения ширины импульсов для впрыска во впускной канал, и соответственно увеличивают ширину импульсов для непосредственного впрыска. В то же время сохраняют на прежнем уровне отношение разделения НВ посредством пропорционального увеличения ширины импульсов НВ на такте сжатия и на такте впуска.
Другой перезапуск двигателя показан после момента времени t4. В момент времени t5 получен запрос на перезапуск двигателя. Здесь, вследствие высокой температуры двигателя в момент перезапуска двигателя, определяют условия запуска горячего двигателя. В качестве реакции на условия перезапуска двигателя могут начать проворачивание коленчатого вала двигателя и могут возобновить подачу топлива в двигатель и процесс сгорания топлива. На основе условий работы двигателя, содержащих нагрузку двигателя и температуру двигателя, обращаются к таблице преобразования для определения базового отношения разделения НВ/ВВК. В раскрытом примере, вследствие условий запуска горячего двигателя, всю массу топлива подают через систему НВ для обеспечения как можно более короткого и надежного периода запуска. Таким образом, систему ВВК поддерживают отключенной, и отношение разделения содержит более высокую долю топлива для непосредственного впрыска. Кроме того, вследствие высокой температуры двигателя в момент запуска двигателя, топливо для непосредственного впрыска подают посредством разделенных впрысков НВ с относительно высокой долей непосредственного впрыска топлива на такте сжатия и относительно низкой долей непосредственного впрыска топлива на такте впуска.
Между моментами времени t5 и t6 продолжают проворачивание коленчатого вала и первичный процесс сгорания в двигателе, поэтому долю подаваемой массы топлива для непосредственного впрыска на такте впуска уменьшают, в то время как долю подаваемой массы топлива на такте сжатия увеличивают, опционально с увеличением количества НВ на такте сжатия.
В момент времени t6, поскольку фиксируется пороговое количество прошедших событий сгорания, разрешают впрыск во впускной канал и, следовательно, отношение ВВК/НВ изменяют на основе нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя, одновременно продолжая изменять отношение разделения НВ. Поскольку в данном примере частота вращения двигателя увеличивается, долю топлива для непосредственного впрыска на такте впуска уменьшают, а долю топлива для непосредственного впрыска на такте сжатия пропорционально увеличивают, и долю топлива для впрыска топлива во впускной канал увеличивают.
Между моментами времени t6 и t7 только одно значение ширины импульса для многократных непосредственных впрысков (здесь ширина импульса для непосредственного впрыска топлива на такте впуска) начинает приближаться к значению минимальной ширины импульсов (пунктирная линия Мин.). В момент времени t7, для уменьшения влияния ограничения на минимальную ширину импульсов, поскольку значение минимальной ширины импульсов для НВ становится ближе, отключают наименьший НВ, здесь впрыск на такте впуска, и одновременно соответствующим образом увеличивают ширину импульсов для НВ на такте сжатия, поддерживая на прежнем уровне отношение разделения НВ/ВВК. Количество НВ на такте сжатия могут также увеличить. Кроме того, если несколько значений для НВ начинают приближаться к значению минимальной ширины импульсов, то НВ на такте сжатия могут отключить при увеличении отношения НВ/ВВК посредством регулирования (например, увеличения) ширины импульсов для НВ на такте сжатия.
В момент времени t8 нарушения ограничения на минимальную ширину импульсов не могут быть больше проблемой, поскольку изменяются условия работы двигателя. Поэтому продолжают подачу топлива с разделением НВ и разделением ВВК/НВ, причем отношения разделения для НВ/ВВК и НВ выбирают из таблицы преобразования, сохраненной в качестве функции частоты вращения и нагрузки двигателя.
Таким образом, отношениями разделения для впрыска топлива можно управлять для уменьшения возможности смещения значений для впрыска во впускной канал и для непосредственного впрыска ниже соответствующих значений минимальной ширины импульсов в результате изменения условий работы двигателя. В частности, отношениями разделения для впрыска топлива можно управлять для разделенных впрысков НВ/ВВК, независимо от выполнения НВ как одного впрыска топлива или как нескольких впрысков топлива. За счет уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при одновременном регулировании отношения количеств для непосредственных впрысков, чтобы привести значения всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, когда многократные непосредственные впрыски достигают минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, можно улучшить эффективность многократных непосредственных впрысков при запусках двигателя при сохранении на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска на каждом цикле. Для сравнения, за счет уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при одновременном поддержании на прежнем уровне пропорций непосредственных впрысков относительно друг друга, когда только одно значение для непосредственного впрыска достигает значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, можно поддерживать на прежнем уровне отношение разделения для НВ, в то же время, поддерживая на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для конкретного цикла. Кроме того, можно более эффективно управлять выбросами вредных веществ из двигателя в период изменения распределения впрыска топлива, в частности, когда топливный инжектор впрыска во впускной канал соединен с топливной рампой высокого давления для впрыска топлива во впускные каналы, которая может получать, по меньшей мере, частично, давление от топливного насоса высокого давления, используемого также для обеспечения давления в топливной рампе непосредственного впрыска. За счет уменьшения возможности смещения значений для топливных инжекторов впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска в область минимально допустимой ширины импульса, можно улучшить характеристики по выбросам вредных веществ из двигателя и повысить стабильность сгорания, даже при изменениях отношений НВ/ВВК в результате изменения состояния двигателя. Можно также улучшить общие характеристики двигателя.
Один пример способа содержит шаги, на которых: во время холодного запуска двигателя, в течение одного цикла цилиндра, выполняют впрыск топлива во впускной канал, выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из непосредственных впрысков минимальной ширины импульса непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, в качестве реакции на достижение несколькими непосредственными впрысками значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, и в то же время регулируют отношение количеств для непосредственных впрысков, чтобы привести значения всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, в качестве реакции на достижение только одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, и в то же время поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на достижение значением впрыска топлива во впускной канал значения минимальной ширины импульса для впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, во время перезапуска горячего двигателя, в течение одного цикла цилиндра при перезапуске горячего двигателя, выполняют впрыск топлива во впускной канал, выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из значений непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают непосредственный впрыск с наименьшим значением при запуске горячего двигателя, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для непосредственного впрыска к количеству топлива для впрыска во впускной канал при запуске горячего двигателя, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на достижение значением впрыска топлива во впускной канал при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на достижение значениями нескольких непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают один из непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при запуске горячего двигателя, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска уменьшают относительно требуемого отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, которое определяют на основе температуры и количества событий сгорания, прошедших с момента запуска двигателя. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, впрыск топлива во впускной канал выполняют из топливной рампы для впрыска топлива во впускной канал, давление в которой по меньшей мере частично создает топливный насос высокого давления для непосредственного впрыска. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, начальные моменты впрыска топлива во впускной канал и непосредственных впрысков топлива регулируют как функцию уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
Другой пример способа содержит шаги, на которых во время запуска двигателя, в течение одного цикла цилиндра, выполняют впрыск топлива во впускной канал, выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта впуска и выполняют непосредственный впрыск топлива во время такта сжатия; в качестве реакции на условия холодного запуска двигателя и достижение одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска; и в качестве реакции на условия запуска горячего двигателя и достижение одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают наименьший непосредственный впрыск, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для непосредственного впрыска к количеству топлива для впрыска во впускной канал. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, в качестве реакции на условия холодного запуска двигателя и достижение несколькими непосредственными впрысками значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, одновременно регулируя отношение количеств для непосредственных впрысков, чтобы привести значения всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, в качестве реакции на условия холодного запуска двигателя и достижение только одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, в качестве реакции на условия холодного запуска двигателя и достижение значением впрыска топлива во впускной канал значения минимальной ширины импульса для впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на условия запуска горячего двигателя и достижение значением впрыска топлива во впускной канал значения минимальной ширины импульса для впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ дополнительно содержит шаги, на которых, в качестве реакции на условия запуска горячего двигателя и достижение несколькими непосредственными впрысками значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают один из непосредственных впрысков, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, впрыск топлива во впускной канал выполняют из топливной рампы для впрыска топлива во впускной канал, давление в которой по меньшей мере частично создает топливный насос высокого давления для непосредственного впрыска. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, начальные моменты впрыска топлива во впускной канал и непосредственных впрысков топлива регулируют как функцию уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на условия работы прогретого двигателя после запуска, определяют отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска как функцию частоты вращения и нагрузки двигателя, причем двигатель представляет собой двигатель с наддувом, выполненный с возможностью сжатия впускного воздуха посредством компрессора с приводом от турбины.
Другой пример системы содержит: двигатель с цилиндром; топливный инжектор впрыска во впускной канал, установленный во впускном канале цилиндра; топливный инжектор непосредственного впрыска, установленный непосредственно в цилиндре; датчик температуры для измерения температуры двигателя; и контроллер с инструкциями, хранимыми в памяти с возможностью выполнения следующего: во время запуска двигателя, посредством инжектора, в течение одного цикла цилиндра, впрыска топлива во впускной канал, непосредственного впрыска топлива во время такта впуска, и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из непосредственных впрысков минимальной ширины импульса непосредственного впрыска, регулирования отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2688068C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВСАСЫВАЮЩИМ НАСОСОМ | 2015 |
|
RU2702953C2 |
| СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ДАВЛЕНИЯ В ТОПЛИВНОЙ РАМПЕ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2727942C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2710442C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2018 |
|
RU2703155C2 |
| Система и способ (варианты) для эксплуатации топливоподкачивающего насоса | 2017 |
|
RU2689241C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Согласно изобретению во время холодного запуска двигателя, в течение одного цикла цилиндра, выполняют впрыск из топливного инжектора впрыска во впускной канал, а также непосредственные впрыски топлива из инжектора непосредственного впрыска во время такта впуска и во время такта сжатия и, в ответ на достижение одним из непосредственных впрысков минимальной ширины импульса впрыска для инжектора непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при поддержании на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для указанного цикла. При горячем запуске двигателя и при достижении одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса для инжектора непосредственного впрыска отключают наименьший из непосредственных впрысков, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска. Изобретение позволяет уменьшить изменчивость характеристик двигателя и характеристик выбросов вредных веществ, возникающую в результате снижения массы топлива для впрыска ниже минимальной массы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ для двигателя, в котором:
во время холодного запуска двигателя, в течение одного цикла цилиндра, выполняют впрыск топлива в качестве впрыска топлива во впускной канал из топливного инжектора впрыска во впускной канал, непосредственного впрыска топлива во время такта впуска из инжектора непосредственного впрыска и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия из инжектора непосредственного впрыска; и
в ответ на достижение одним из непосредственных впрысков минимальной ширины импульса непосредственного впрыска для инжектора непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при поддержании на прежнем уровне общего количества топлива для впрыска для указанного цикла.
2. Способ по п. 1, в котором указанное уменьшение включает, в качестве реакции на достижение несколькими непосредственными впрысками значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшение отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, и в то же время регулируют отношение количеств для непосредственных впрысков, чтобы привести значения всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
3. Способ по п. 1, в котором указанное уменьшение включает, в качестве реакции на достижение только одним из непосредственных впрысков значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшение отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, и в то же время поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
4. Способ по п. 1, в котором дополнительно, в качестве реакции на достижение значением впрыска топлива во впускной канал значения минимальной ширины импульса для инжектора впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
5. Способ по п. 1, в котором дополнительно во время повторного запуска горячего двигателя, в течение одного цикла цилиндра запуска горячего двигателя, выполняют впрыск топлива в качестве впрыска во впускной канал непосредственного впрыска топлива во время такта впуска и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия; и в качестве реакции на достижение одним из значений непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают непосредственный впрыск с наименьшим значением при запуске горячего двигателя при одновременном поддержании на прежнем уровне отношения количества топлива для непосредственного впрыска к количеству топлива для впрыска во впускной канал при запуске горячего двигателя, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
6. Способ по п. 5, в котором дополнительно, в качестве реакции на достижение значением впрыска топлива во впускной канал при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса для инжектора впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал, в то же время поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
7. Способ по п. 5, в котором дополнительно, в качестве реакции на достижение значениями нескольких непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают один из непосредственных впрысков при запуске горячего двигателя, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при запуске горячего двигателя, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
8. Способ по п. 1, в котором отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска уменьшают относительно требуемого отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, которое определяют на основе температуры и количества событий сгорания, прошедших с момента холодного запуска двигателя.
9. Способ по п. 1, в котором впрыск топлива во впускной канал выполняют из топливного инжектора впрыска во впускной канал, соединенного с топливной рампой для впрыска топлива во впускной канал, давление в которой по меньшей мере частично создает топливный насос высокого давления для непосредственного впрыска.
10. Способ по п. 1, в котором начальные моменты впрыска топлива во впускной канал и непосредственных впрысков топлива регулируют как функцию уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
11. Способ для двигателя, в котором:
в течение одного цикла цилиндра при запуске двигателя выполняют впрыск топлива в качестве впрыска топлива во впускной канал из топливного инжектора впрыска во впускной канал, непосредственного впрыска во время такта впуска и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия из топливного инжектора непосредственного впрыска;
в ответ на то, что запуск двигателя представляет собой холодный запуск, и то, что один из непосредственных впрысков при холодном запуске достиг значения минимальной ширины импульса для инжектора непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска; и
в ответ на то, что запуск двигателя представляет собой горячий запуск двигателя, и то, что один из непосредственных впрысков достиг значения минимальной ширины импульса для инжектора непосредственного впрыска, отключают наименьший из непосредственных впрысков, одновременно поддерживая на прежнем уровне отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
12. Способ по п. 11, в котором, в качестве реакции на достижение несколькими непосредственными впрысками при холодном запуске значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска при одновременном регулировании отношения количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга, чтобы привести значения всех непосредственных впрысков ближе друг к другу, и в то же время поддерживают на прежнем уровне общее количество топлива для впрыска для указанного цикла.
13. Способ по п. 12, в котором, в качестве реакции на достижение только одним из непосредственных впрысков при холодном запуске значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, уменьшают отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска, при одновременном поддержании на прежнем уровне отношения количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга.
14. Способ по п. 13, в котором, в качестве реакции на достижение значением впрыска топлива во впускной канал при холодном запуске значения минимальной ширины импульса для инжектора впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга.
15. Способ по п. 14, в котором дополнительно, в качестве реакции на горячий запуск и достижение значением впрыска топлива во впускной канал значения минимальной ширины импульса для впрыска топлива во впускной канал, отключают впрыск топлива во впускной канал и поддерживают на прежнем уровне отношение количеств для непосредственных впрысков относительно друг друга.
16. Способ по п. 15, в котором дополнительно, в качестве реакции на горячий запуск и достижение несколькими непосредственными впрысками значения минимальной ширины импульса для непосредственного впрыска, отключают один из непосредственных впрысков при одновременном поддержании на прежнем уровне отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
17. Способ по п. 16, в котором впрыск топлива во впускной канал выполняют из топливной рампы для впрыска топлива во впускной канал, давление в которой по меньшей мере частично создает топливный насос высокого давления для непосредственного впрыска.
18. Способ по п. 11, в котором начальные моменты впрыска топлива во впускной канал и непосредственных впрысков топлива регулируют как функцию уменьшения отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
19. Способ по п. 11, в котором дополнительно, в качестве реакции на условия работы прогретого двигателя после запуска двигателя, определяют отношение количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска как функцию частоты вращения и нагрузки двигателя, причем двигатель представляет собой двигатель с наддувом, выполненный с возможностью сжатия впускного воздуха посредством компрессора с приводом от турбины.
20. Система двигателя, содержащая:
двигатель с цилиндром;
топливный инжектор впрыска во впускной канал, установленный во впускном канале цилиндра;
топливный инжектор непосредственного впрыска, установленный непосредственно в цилиндре;
датчик температуры для измерения температуры двигателя и
контроллер с инструкциями, хранимыми в памяти, которые при их исполнении обеспечивают выполнение следующего:
в течение одного цикла цилиндра при холодном запуске двигателя, посредством топливного инжектора впрыска во впускной канал, впрыска топлива во впускной канал, и, посредством топливного инжектора непосредственного впрыска, непосредственного впрыска топлива во время такта впуска и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия и
в ответ на достижение одним из непосредственного впрыска топлива во время такта впуска и непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия минимальной ширины импульса для инжектора непосредственного впрыска регулирования отношения количества топлива для впрыска во впускной канал к количеству топлива для непосредственного впрыска.
| US 20140230793 A1, 21.08.2014 | |||
| US 20150369162 A1, 24.12.2015 | |||
| 0 |
|
SU154279A1 | |
