СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ХОЛОДНЫМ ЗАПУСКОМ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02D41/06 F02D41/40 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее описание относится, в общем, к способам и системам управления двигателем транспортного средства в процессе холодного запуска двигателя для повышения равномерности его работы.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ и СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Выбросы во время холодного запуска двигателя, происходящие до включения в работу каталитического нейтрализатора системы очистки отработавших газов, могут составить большой процент суммарных выбросов. В системе управления двигателем могут быть использованы различные средства для того, чтобы ускорить достижение температуры включения в работу катализатора. Например, для ускорения прогрева катализатора могут быть использованы различные комбинации перекрытия клапанов, впрыска топлива и запаздывания зажигания.

В одном из примеров решения, представленном Сурнилла (Surnilla) с сотр. в документе US 20140297162, предлагается разделенный впрыск топлива для снижения выбросов при холодном запуске и повышения управляемости. Согласно этому документу, в процессе холодного запуска подача топлива осуществляется разделенным впрыском в нескольких эпизодах горения, причем производится прямой впрыск одной части топлива в такте впуска, прямой впрыск другой части топлива в такте сжатия и впрыск оставшейся части топлива во впускные каналы в такте выпуска. Кроме того, устанавливается запаздывание зажигания. Разделенный впрыск приводит к послойному сгоранию, позволяющему снизить потребление топлива, и при этом обеспечивается более стабильное горение, по сравнению с однократным впрыском топлива.

Однако авторы настоящего изобретения увидели потенциальные проблемы, связанные с подобными системами. Один пример: использование разделенного впрыска в течение продолжительного времени может привести к неравномерности работы двигателя. Эта неравномерность работы может усилиться с прогревом двигателя из-за более активного испарения топлива при повышенной температуре, приводя к частым перебоям зажигания. Авторы настоящего изобретения увидели, что неравномерность работы может быть вызвана установкой момента впрыска топлива, которая, в приложении к разделенному впрыску, лучше подходит для холодного двигателя при холодном запуске, но не очень подходит для частично прогретого двигателя или для перезапуска горячего двигателя. С другой стороны, если разделенный впрыск заменить однократным равномерным впрыском (например, в такте впуска), чтобы решить проблемы шума, вибраций и резкости ШВР (NVH) при холодном запуске двигателя, неравномерности работы могут возникнуть в режиме холостого хода двигателя. В принципе, это может привести к ошибочной выдаче диагностического кода перебоев зажигания, вызвав ложные гарантийные проблемы.

Проблемы, описанные выше, могут быть по меньшей мере частично решены в одном из примеров применением для двигателя способа, содержащего следующие шаги: запускают двигатель с подачей топлива, осуществляемой разделенным впрыском; и регулируют момент впрыска топлива исходя из температуры двигателя, причем сдвигают момент впрыска в сторону опережения с повышением температуры двигателя. Таким образом, неравномерность работы двигателя при холодном запуске может быть снижена.

Один пример: в процессе холодного запуска двигателя топливо может подаваться в холодный двигатель прямым разделенным впрыском в такте сжатия для некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения холодного запуска двигателя. При этом, для данного цикла горения, часть общего количества топлива может прямо впрыскиваться в двигатель в ранней фазе такта сжатия, а оставшаяся часть общего количества топлива может прямо впрыскиваться в поздней фазе того же такта сжатия. Кроме того, топливо может впрыскиваться в некоторый (средний) момент, который ближе к верхней мертвой точке ВМТ (TDC) такта сжатия. Конкретно, момент впрыска топлива может быть установлен исходя из температуры хладагента двигателя при его запуске - до начала вращения вала двигателя и до возникновения первого эпизода горения в двигателе. Затем, когда двигатель проворачивается и температура двигателя повышается - при сохранении разделенного прямого впрыска в такте сжатия, - упомянутый средний момент впрыска может быть сдвинут в сторону опережения от ВМТ (TDC) такта сжатия. Кроме того, в то время как момент впрыска сдвигают в сторону опережения, момент зажигания может быть установлен с запаздыванием относительно ОМЗ (МВТ), чтобы ускорить прогрев двигателя. Когда двигатель уже достаточно прогрет (например, по прошествии некоторого количества эпизодов горения после запуска), момент впрыска может быть сдвинут в сторону запаздывания, и топливо может подаваться однократным прямым впрыском в такте впуска.

Таким образом, используя при запуске двигателя разделенный впрыск в такте сжатия совместно с регулировкой момента впрыска исходя из температуры двигателя, влияние неравномерности пусковой работы двигателя может быть снижено. Технический эффект сдвига в сторону опережения среднего момента разделенного впрыска с ростом температуры хладагента при запуске двигателя состоит в том, что плавность работы двигателя повышается в процессе как холодного, так и горячего запуска. Задержка перехода к однократному впрыску топлива повышает топливную экономичность. Когда момент впрыска сдвигают в сторону опережения в процессе холодного запуска двигателя, потребление топлива холодным двигателем и холодным катализатором очистки отработавших газов снижается, улучшая показатели выбросов при холодном запуске. Благодаря тому, что реже выдаются ложные сигналы перебоев зажигания, снижается и количество ложных гарантийных проблем. В общем, пусковые характеристики двигателя (в процессе как холодного, так и горячего запуска двигателя) повышаются.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На ФИГ. 1 представлен пример камеры сгорания.

На ФИГ. 2 представлена высокоуровневая блок-схема, согласно которой момент впрыска топлива регулируют исходя из температуры хладагента при запуске двигателя - для снижения неравномерности работы двигателя при его запуске.

На ФИГ. 3 представлен пример связи между установкой опережения момента впрыска топлива, примененной при запуске двигателя, и температурой хладагента двигателя, согласно настоящему изобретению.

На ФИГ. 4-5 показаны примеры распределений впрыска топлива при запуске двигателя, показывающие количества и моменты впрыска топлива, согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание относится к системам и способам регулировки впрыска топлива, включая установку среднего момента впрыска топлива, в двигателе внутреннего сгорания, например в системе двигателя ФИГ. 1. Установку момента впрыска топлива регулируют при запуске и проворачивании двигателя исходя из температуры хладагента двигателя - для снижения неравномерности работы двигателя при его запуске. Контроллер двигателя может отрабатывать программу управления, например программу, представленную на ФИГ. 2, запуском двигателя с подачей топлива прямым разделенным впрыском в такте сжатия, причем опережение среднего момента разделенного впрыска увеличивается с ростом температуры хладагента двигателя при его запуске (ФИГ. 3). Примеры распределений впрыска топлива раскрыты со ссылкой на ФИГ. 4-5.

На ФИГ. 1 представлен пример осуществления камеры сгорания, или цилиндра, двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, включающей контроллер 12, и посредством ввода команд водителем 130 транспортного средства через устройство ввода 132. В данном примере устройство ввода 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 Положения Педали для генерирования сигнала ПП (РР), пропорционального смещению педали. Цилиндр (т.е. камера сгорания) 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным внутри поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через трансмиссионную систему. Далее, стартерный двигатель может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для обеспечения возможности запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух из ряда впускных воздуховодов 142, 144 и 146. Впускной воздуховод 146 может соединяться с другими цилиндрами двигателя 10, кроме цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например нагнетатель или турбонагнетатель. К примеру, на ФИГ. 1 представлен двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142, 144 и выхлопной турбиной 176, размещенной по ходу газоотводного канала 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере частично, приводиться от выхлопной турбины 176 через вал 180, если устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако в других примерах, например, когда двигатель 10 снабжен нагнетателем, выхлопная турбина 176 может опционно отсутствовать, а компрессор 174 может приводиться механически от приводного мотора или от двигателя. Дроссель 162, включающий дроссельную заслонку 164, может быть расположен во впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или может альтернативно быть расположен выше по потоку от компрессора 174.

Газоотводный канал 148 может получать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 выхлопных газов показан соединенным с газоотводным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 очистки выхлопных газов. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик для выдачи значений соотношения воздух-топливо в выхлопных газах, например, линейный кислородный датчик, или УКВГ (UEGO - Универсальный, или широкодиапазонный, датчик содержания Кислорода в Выхлопных Газах), бистабильный кислородный датчик, или КВГ (EGO) (как показано), ПКВГ (HEGO -Подогреваемый КВГ), датчики оксидов азота NOx, углеводородов НС или окиси углерода СО. Устройство 178 очистки выхлопных газов может представлять собой ТрехХодовое Каталитическое ТХК (TWC) устройство, ловушку NOx, различные другие устройства очистки выхлопных газов или их комбинации.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенные в верхней части цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 с помощью исполнительного механизма 152. Аналогично, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 с помощью исполнительного механизма 154. При некоторых условиях контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые исполнительным механизмам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определяться соответственными датчиками положения клапанов (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут быть электрическими, или кулачковыми, или комбинациями тех и других. Установки фаз распределения впускных и выпускных клапанов могут управляться параллельно или могут быть использованы любые из возможных вариантов: регулирование фаз впускных кулачков, регулирование фаз выпускных кулачков, сдвоенное независимое регулирование фаз кулачков или фиксированная установка фаз кулачков. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем

Переключателей Профиля Кулачка ППК (CPS), Регулирования Фаз Кулачков РФК (VCT), Регулирования Фаз Клапанного Распределения РФКР (VVT) и/или Регулирования Подъема Клапанов РПК (VVL), - которые могут управляться контроллером 12 регулирования работы клапанов. Например, цилиндр 14 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый электрическим клапанным приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом, включающим системы ППК (CPS) и/или РФК (VCT). В других вариантах осуществления впускные и выпускные клапаны могут управляться общим клапанным приводом/приводной системой, или приводом/приводной системой регулирования фаз клапанного распределения.

Цилиндр 14 может давать ту или иную степень сжатия, равную отношению объема при нахождении поршня 138 в нижней мертвой точке к объему в верхней мертвой точке. Обычно степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых случаях, при использовании других видов топлива, степень сжатия может быть повышена. Это может иметь место, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия может также быть повышена при использовании прямого впрыска благодаря его влиянию на детонацию двигателя.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования горения. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры сгорания 14, используя свечу 192 зажигания, управляемую сигналом Опережения Зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если двигатель 10 может инициировать горение путем самовоспламенения или посредством впрыска топлива, как это может иметь место в некоторых дизельных двигателях.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи топлива в цилиндр. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан содержащим две топливные форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива прямо в цилиндр пропорционально Ширине Импульса Топливного Сигнала ШИТС-1 (FPW-1), полученного от контроллера 12 через электронный возбудитель 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый «прямой впрыск» (далее обозначаемый ПВ "DI") топлива в цилиндр 14. На ФИГ. 1 показана боковая форсунка 166, но она также может быть расположена над поршнем, например около свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшить смешение и горение при работе двигателя на спиртовом топливе из-за меньшей летучести некоторых видов топлива на спиртовой основе. Альтернативно, форсунка может быть расположена над впускным клапаном и вблизи от него, - чтобы улучшить смешение. Топливо может подаваться к топливной форсунке 166 топливной системой 172 высокого давления, содержащей топливный бак, топливный насос, топливную рампу и возбудитель 168. Альтернативно, топливо может подаваться одноступенчатым топливным насосом при меньшем давлении; в этом случае время прямого впрыска топлива может быть более ограниченным в процессе такта сжатия, чем при использовании топливной системы высокого давления. Далее, хотя это не показано, топливный бак может содержать датчик давления, выдающий сигнал контроллеру 12.

Топливная форсунка 170 показана расположенной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, в компоновке, обеспечивающей так называемый «впрыск топлива во впускной канал» (далее обозначаемый ВТВК "PFI") во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально Ширине Импульса Топливного Сигнала ШИТС-2 (FPW-2), полученного от контроллера 12 через электронный возбудитель 171. Топливо может подаваться к топливной форсунке 170 топливной системой 172.

Топливо может подаваться в цилиндр одной или обеими форсунками в ходе одного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть общего количества впрыскиваемого топлива, которое сжигается в цилиндре 14. Далее, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого каждой форсункой, могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации, например от нагрузки двигателя и/или наличия детонации, в частности так, как раскрыто ниже в настоящем документе. Пропорция распределения суммарно впрыскиваемого топлива между форсунками 166 и 170 может определяться коэффициентом впрыска топлива. Например, впрыск большего количества топлива для некоторого эпизода горения через форсунку 170 («впрыска во впускной канал») может служить примером более высокого коэффициента впрыска топлива во впускной канал по отношению к прямому впрыску, в то время как впрыск большего количества топлива для некоторого эпизода горения через форсунку 166 («прямого впрыска») может дать меньший коэффициент впрыска топлива во впускной канал по отношению к прямому впрыску. Заметим, что это были лишь примеры различных коэффициентов впрыска топлива, и могут быть использованы различные Другие коэффициенты впрыска. Кроме того, следует понимать, что во впускные каналы топливо может подаваться при открытых впускных клапанах, закрытых впускных клапанах (например, существенно до такта впуска, скажем, в ходе такта выпуска), а также при работе как с открытыми, так и с закрытыми впускными клапанами.

Аналогично, прямым впрыском топливо может подаваться, например, в такте впуска, а также, частично, в предшествующем такте выпуска; в такте впуска и, частично, в такте сжатия. Далее, прямым впрыском топливо может подаваться однократно или в несколько впрысков. Это могут быть несколько впрысков в такте сжатия, несколько впрысков в такте впуска или комбинация нескольких прямых впрысков в такте сжатия и нескольких - в такте впуска. Когда выполняются несколько прямых впрысков, относительное распределение суммарно впрыскиваемого топлива между впрыском (прямым) в такте впуска и впрыском (прямым) в такте сжатия может быть названо коэффициентом разделения впрыска. Например, большее количество топлива, введенное для некоторого эпизода горения прямым впрыском в такте впуска может служить примером более высокого коэффициента разделения впрыска при прямом впрыске в такте впуска, в то время как впрыск большего количества топлива для некоторого эпизода горения в такте сжатия может служить примером меньшего коэффициента разделения впрыска при прямом впрыске в такте впуска. Заметим, что это были лишь примеры различных коэффициентов впрыска топлива, и могут быть использованы различные другие коэффициенты впрыска.

В принципе, даже для одного эпизода горения впрыскиваемое топливо может впрыскиваться форсунками прямого впрыска и впрыска во впускной канал в различные моменты. Далее, для одного эпизода горения, в одном цикле может быть выполнено несколько впрысков подаваемого топлива. Эти несколько впрысков могут быть выполнены в такте сжатия, в такте впуска или в любой подходящей их комбинации.

В одном из примеров при запуске двигателя (например, холодном запуске двигателя) могут быть использованы несколько прямых впрысков в такте сжатия (например, два или более впрысков) для улучшения испарения топлива, легкости пуска и улучшения показателя выбросов при холодном запуске. Как раскрыто в настоящем документе, при запуске двигателя с разделенным впрыском топлива неравномерность работы двигателя и вероятность ложных перебоев зажигания могут быть снижены сдвигом в сторону опережения разделенного впрыска топлива с повышением температуры двигателя. При горячем запуске двигателя сдвигом в сторону опережения разделенного впрыска топлива - и, тем самым, более ранним впрыском топлива - может быть снижена частота перебоев зажигания с одновременным повышением равномерности пусковой работы двигателя. При холодном запуске двигателя опережающий сдвиг разделенного впрыска топлива снижает, по мере прогрева двигателя, количество топлива, требуемое для ускорения прогрева двигателя, а также снижает неравномерность пусковой работы двигателя и выбросы холодного запуска.

Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. В принципе, подобным же образом каждый цилиндр может содержать свой собственный набор, включающий впускные/выпускные клапаны, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д.

Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. В частности, они могут различаться размерами, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. К другим различиям относятся, но не ограничительно, углы струи, рабочие температуры, ориентации, моменты впрыска, характеристики струи, места размещения и т.д. Кроме того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива между форсунками 170 и 166, могут быть получены разные эффекты.

Топливный бак топливной системы 172 может содержать топливо с разными характеристиками, например разные по составу виды топлива. Эти различия могут включать разные содержания спирта, разные октановые числа, разные величины теплоты парообразования, разные топливные смеси и/или комбинации вышеперечисленных различий и т.д. В одном из примеров разные по содержанию спирта виды топлива могут включать бензин, этанол, метанол или смеси спиртов, например Е85 (содержащую приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (содержащую приблизительно 85% метанола и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могут представлять собой смесь спирта и воды, спирта, воды и бензина и т.д.

Контроллер 12 на ФИГ. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 106 (МПУ), порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства 110 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 112 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 114 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика ДВК можно использовать для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе.

На носителе постоянного запоминающего устройства 110 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором 106 для осуществления способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но не указаны конкретно. Контроллер 12 может получать входные данные от различные датчиков ФИГ. 1, обрабатывать эти входные данные и включать различные исполнительные механизмы ФИГ. 1 по результатам обработки входных данных согласно командам или коду, запрограммированному в нем и сохраненному в памяти контроллера, в соответствии с одной или несколькими программами. Один пример такой программы представлен в настоящем документе на ФИГ. 2.

При стандартной работе двигателя, за один цикл двигателя 10, как правило, происходит одна вспышка в каждом цилиндре. Таким образом, за каждые 720° поворота вала (например, за два оборота коленчатого вала) в каждом цилиндре происходит одна вспышка. Для обеспечения горения в каждом цилиндре каждый впускной и выпускной клапан приводится (например, открывается) в заданное время. Далее, в каждый цилиндр впрыскивается топливо, и система искрового зажигания в каждом цилиндре обеспечивает искру в заданное время. Соответственно, в каждом цилиндре искра поджигает топливовоздушную смесь, инициируя горение.

Обратимся теперь к ФИГ. 2; на ней показан пример программы 200, в соответствии с которой впрыском топлива в цилиндр двигателя при его запуске управляют исходя из температуры запускаемого двигателя - для улучшения равномерности пусковой работы двигателя. Команды для осуществления способа 200 и остальных способов, раскрытых в настоящем документе, могут выполняться контроллером на основе команд, сохраненных в памяти контроллера, и в соответствии с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, например датчиков, описанных выше со ссылкой на ФИГ. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулировки работы двигателя согласно способам, раскрытым ниже.

На шаге 202 могут быть оценены и/или замерены эксплуатационные характеристики двигателя. Этот набор характеристик может содержать, например, частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя (определяемую, например, по температуре хладагента двигателя), температуру отработавших газов, температуру катализатора (T_cat), требуемый крутящий момент и т.д. При этом температура хладагента двигателя может определяться как температура, оцениваемая до инициирования горения в двигателе.

На шаге 204 может определяться, имеет ли место холодный запуск двигателя. В принципе, холодный запуск двигателя может включать первоначальный запуск двигателя из выключенного состояния. В одном из примеров условие холодного запуска двигателя может быть подтверждено, если температура двигателя ниже некоторой пороговой и температура катализатора ниже некоторой пороговой (например ниже температуры включения в работу). В другом примере условие холодного запуска двигателя может быть подтверждено, если запуск двигателя производится после того, как двигатель простоял отключенным дольше порогового времени.

Если условие холодного запуска двигателя выполнено, на шаге 210 программа содержит эксплуатацию двигателя с таким распределением впрыска для холодного запуска, чтобы ускорить активацию катализатора и снизить неравномерность пусковой работы двигателя. Это распределение впрыска для холодного запуска может содержать запуск двигателя с подачей топлива, осуществляемой разделенным впрыском. Конкретно, разделенный впрыск может включать несколько прямых впрысков в такте сжатия. Например, в ходе первого эпизода горения после пуска двигателя первая порция топлива может впрыскиваться в более ранней части такта сжатия цикла горения, а остаточная вторая порция топлива может впрыскиваться в более поздней части такта сжатия цикла горения. Другими словами, двигатель запускается с подачей топлива прямым разделенным впрыском в такте сжатия. В другом примере в ходе первого эпизода горения после пуска двигателя, первая порция топлива может впрыскиваться в такте впуска цикла горения, а остаточная вторая порция топлива может впрыскиваться в такте сжатия цикла горения.

Коэффициент разделения впрыска, а также количество эпизодов множественного разделенного впрыска могут быть отрегулированы с учетом условий холодного запуска двигателя, например, температуры двигателя в момент его холодного запуска (которая зависит от окружающей температуры), а также содержания спирта во впрыскиваемом топливе. Кроме того, коэффициент разделения и количество впрысков могут быть, далее, отрегулированы исходя из температуры катализатора очистки отработавших газов и тенденции к сажеобразованию двигателя при его запуске. Например, при увеличении содержания спирта во впрыскиваемом топливе, количество впрысков в такте сжатия, используемое в ходе первого эпизода горения, может быть увеличено. Другой пример: при понижении температуры двигателя или окружающей температуры в момент холодного запуска двигателя, количество впрысков в такте сжатия, используемое в ходе первого эпизода горения, может быть увеличено. Другими словами, при более суровом холодном запуске двигателя (в сравнении с относительно более мягким холодным запуском), в ходе первого эпизода горения может быть использовано большее количество впрысков в такте сжатия. В одном из примеров несколько прямых впрысков в такте сжатия спиртового топлива может быть с выгодой использовано для того, чтобы разогреть двигатель и катализатор, ускоряя тем самым активацию катализатора и улучшая эксплуатационные характеристики двигателя и катализатора в условиях холодного запуска двигателя - и при этом одновременно снижая сажевую нагрузку прямого впрыска.

Кроме того, при подаче топлива разделенным впрыском, моменты впрыска топлива регулируют, исходя из температуры двигателя, и сдвигают момент впрыска в сторону опережения по мере повышения температуры двигателя в процессе его запуске. При этом, определяя температуру двигателя, учитывают температуру хладагента двигателя, оцененную до начала вращения вала двигателя и до возникновения первого эпизода горения в двигателе. Например, в процессе холодного запуска двигателя опережение момента впрыска топлива может быть увеличено на небольшую величину. В одном из примеров, в котором разделенный впрыск включает прямой впрыск первой порции топлива в более ранней части такта сжатия цикла горения и прямой впрыск второй порции топлива в более поздней части такта сжатия цикла горения, моментом впрыска может быть средний момент между впрысками первой и второй порций. В одном из примеров опережение момента впрыска топлива увеличивается относительно ВМТ (TDC) такта сжатия с повышением температуры двигателя при его холодном запуске. В качестве примера: при холодном запуске опережение момента впрыска топлива может быть увеличено с 16 градусов До Верхней Мертвой Точки ДВМТ (BTDC) до 20 градусов ДВМТ (BTDC).

При холодном запуске, помимо соответствующего распределения впрыска топлива, может быть сдвинут в сторону запаздывания момент зажигания. Величина используемого запаздывания зажигания может определяться одним или несколькими параметрами: содержанием спирта в топливе, температурой катализатора очистки отработавших газов и/или температурой двигателя при его запуске. Например, с увеличением содержания спирта в топливе или с увеличением температуры двигателя при холодном запуске, для подвода дополнительной теплоты к катализатору очистки отработавших газов запаздывание зажигания относительно ОМЗ (МВТ) может быть еще больше увеличено. При этом в процессе запуска контроллер может задерживать момент зажигания относительно ОМЗ (МВТ), в то время как момент впрыска сдвигают в сторону опережения для первого эпизода горения, а также для некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода.

Величина используемого запаздывания зажигания может, далее, определяться установкой момента впрыска топлива. Например, с увеличением опережения момента впрыска топлива относительно ВМТ (TDC) такта сжатия, для стабильности горения может быть увеличено опережение зажигания.

Если условие холодного запуска двигателя не подтверждено, на шаге 206 может быть подтверждено условие горячего запуска двигателя (или запуска прогретого двигателя). В принципе, горячий запуск двигателя может включать повторный запуск двигателя, в котором двигатель повторно запускается вскоре после предшествующего отключения (когда после предшествующего отключения прошло время, меньшее порогового). В одном из примеров условие горячего запуска двигателя может быть подтверждено, если температура двигателя и/или температура катализатора выше пороговой.

Если условие горячего запуска двигателя выполнено, на шаге 212 программа предусматривает эксплуатацию двигателя с распределением впрыска для запуска из прогретого состояния, чтобы снизить неравномерность пусковой и холостой работы двигателя. Это распределение впрыска для запуска из прогретого состояния может содержать запуск двигателя с подачей топлива, осуществляемой разделенным впрыском. Конкретно, разделенный впрыск может содержать несколько прямых впрысков в такте сжатия. Например, в ходе первого эпизода горения после пуска двигателя первая порция топлива может впрыскиваться в такте впуска цикла горения, а остаточная вторая порция топлива может впрыскиваться в такте сжатия цикла горения. Другими словами, двигатель запускается с подачей топлива прямым разделенным впрыском в такте сжатия. Например, при холодном запуске разделенный впрыск может быть с выгодой использован для получения преимущества сжигания бедной топливной смеси. В процессе горячего запуска, благодаря лучшему испарению, для такого сжигания бедной топливной смеси разделенный впрыск может не потребоваться.

Коэффициент разделения впрыска, а также количество эпизодов разделенного впрыска могут быть отрегулированы с учетом условий горячего запуска двигателя, например температуры двигателя, а также содержания спирта во впрыскиваемом топливе. Кроме того, коэффициент разделения и количество впрысков могут быть, далее, отрегулированы исходя из температуры катализатора очистки отработавших газов и тенденции к сажеобразованию двигателя при его запуске. Например, при увеличении содержания спирта во впрыскиваемом топливе, количество эпизодов разделенного впрыска, используемое в ходе первого эпизода горения, может быть увеличено. Другой пример: по мере повышения температуры двигателя при его запуске, количество впрысков в такте впуска, используемое в ходе первого эпизода горения, может быть увеличено. В одном из примеров сочетание прямых впрысков спиртового топлива в такте впуска и в такте сжатия может быть с выгодой использовано для повышения эксплуатационных характеристик двигателя в условиях горячего запуска и одновременного снижения сажевой нагрузки прямого впрыска.

Кроме того, при подаче топлива разделенным впрыском, установку момента впрыска топлива регулируют исходя из температуры двигателя, причем сдвигают момент впрыска в сторону опережения по мере повышения температуры двигателя при его запуске. При этом, определяя температуру двигателя, учитывают температуру хладагента двигателя. Например, в процессе горячего запуска двигателя опережение момента впрыска топлива может быть увеличено на более значительную величину. В одном из примеров, в котором разделенный впрыск включает прямой впрыск первой порции в ранней части такта впуска цикла горения и прямой впрыск второй порции топлива в такте сжатия того же цикла горения, моментом впрыска может быть средний момент между впрысками первой и второй порций. В одном из примеров опережение момента впрыска топлива увеличивается относительно ВМТ (TDC) такта сжатия с повышением температуры двигателя при его горячем запуске. В качестве примера: при горячем запуске опережение момента впрыска топлива может быть увеличено с 16 градусов ДВМТ (BTDC) до 20 градусов ДВМТ (BTDC).

При горячем запуске, в дополнение к распределению впрыска топлива, может быть сдвинут в сторону запаздывания момент зажигания. Величина используемого запаздывания зажигания может определяться одним или несколькими параметрами: содержанием спирта в топливе, температурой катализатора очистки отработавших газов и/или температурой двигателя при его запуске. Например, в процессе горячего запуска момент зажигания может быть установлен с меньшим запаздыванием относительно ОМЗ (МВТ). В одном из примеров в процессе горячего запуска двигателя запаздывание зажигания может не применяться и момент зажигания может совпадать с ОМЗ (МВТ) или опережать ОМЗ (МВТ).

Величина используемого запаздывания зажигания может, далее, определяться установкой момента впрыска топлива. Например, с увеличением опережения момента впрыска топлива относительно ВМТ (TDC) такта сжатия, для стабильности горения может быть увеличено опережение зажигания.

После каждого из шагов 210 и 212 способ переходит к шагу 214, на котором способ содержит продолжение опережающего сдвига момента впрыска топлива для некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения при запуске двигателя. При этом с повышением температуры двигателя сдвиг момента впрыска в сторону опережения содержит непрерывный опережающий сдвиг от первоначального момента впрыска, а первоначальный момент впрыска определяется частотой вращения двигателя и нагрузкой. Таким образом, в каждом эпизоде горения после запуска двигателя (безразлично, холодного или горячего запуска), при сохранении разделенного впрыска топлива, с повышением температуры двигателя (средний) момент впрыска топлива (разделенных впрысков топлива) может сдвигаться в сторону опережения. Этот опережающий сдвиг содержит, далее, сохранение интервала между разделенными впрысками. Например, если разделенный впрыск содержит впрыски двух порций топлива в такте сжатия, средний момент впрыска может быть сдвинут в сторону опережения при сохранении интервала между впрысками первой и второй порций. По прошествии указанного количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения, способ содержит сдвиг запаздывания момента впрыска к ВМТ (TDC) такта сжатия по мере повышения температуры двигателя.

Следует понимать, что в некоторых случаях опережение момента впрыска топлива может быть увеличено до пороговой величины опережения (например, максимально допустимой величины опережения), после чего момент впрыска топлива может удерживаться на этой пороговой величине опережения даже с повышением температуры двигателя. В еще одном примере опережение момента впрыска топлива может быть увеличено до пороговой величины опережения для определенного количества эпизодов горения после пуска двигателя, а далее, при повышении температуры двигателя, момент впрыска топлива может удерживаться сдвинутым в сторону опережения или может быть сдвинут в сторону запаздывания к первоначально установленному.

На шаге 218 может определяться, превышает ли частота вращения двигателя пороговое значение. В частности, может определяться, завершено ли проворачивание двигателя и достигнута ли частота вращения холостого хода двигателя. В альтернативном примере может определяться, прошло ли пороговое количество эпизодов горения начиная с первого эпизода горения. Если ответ ДА, то на шаге 220, после завершения проворачивания двигателя, программа содержит перевод впрыска топлива на распределение, позволяющее управлять частотой вращения холостого хода. Это может включать, например, перевод на впрыск топлива только во впускной канал или перевод на только прямой впрыск топлива. Это может альтернативно включать перевод на подачу топлива однократным впрыском в такте впуска (или в такте сжатия). В качестве примера: в этом случае после проворачивания двигателя переходят на впрыск части топлива во впускной канал до открытия впускного клапана и прямой впрыск оставшейся части топлива в такте впуска. При этом коэффициент соотношения прямого впрыска и впрыска топлива во впускные каналы может варьироваться в зависимости от массы топлива. В принципе, если на шаге 218 пороговая частота вращения двигателя не достигнута или не прошло пороговое количество эпизодов горения, то на шаге 219 распределение впрыска топлива, использованное при запуске и проворачивании двигателя, может быть сохранено, при продолжении сдвига момента впрыска в сторону опережения с ростом температуры двигателя.

На ФИГ. 3 представлен первый график 300, отражающий изменение опережения среднего момента разделенного впрыска топлива с повышением температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ). Как показано, среднее опережение увеличивается быстрее при более высоких температурах двигателя и медленнее при меньших температурах двигателя. На ФИГ. 3 также представлен второй график 350, отражающий изменение среднего интервала между эпизодами разделенного впрыска топлива с повышением температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ). Как показано, при низких/средних температурах двигателя средний интервал сохраняется на одном уровне, а затем, при более высоких температурах двигателя, увеличивается. На ФИГ. 4 представлены графики 400 установки фаз клапанного распределения и положения поршня в зависимости от фазы данного цилиндра двигателя. При запуске двигателя, пока двигатель проворачивают, контроллер двигателя может регулировать распределение впрыска топлива, подаваемого в цилиндр. В частности, топливо может подаваться в ходе первого эпизода горения при запуске двигателя и в течение некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения разделенным впрыском топлива - до перехода после проворачивания двигателя на распределение холостого хода с однократным впрыском топлива. Кроме того, после указанного количества эпизодов горения, когда температуры хладагента двигателя повысится, момент впрыска топлива (который представляет собой средний момент нескольких эпизодов разделенного впрыска топлива) может сдвигаться в сторону опережения.

На графиках 400 по оси x отложены фазы двигателя в градусах Угла Поворота Коленвала УПК (CAD). Кривая 408 показывает положения поршня (по оси у), с отсчетом от верхней мертвой точки ВМТ (TDC) и/или от нижней мертвой точки НМТ (BDC), и, далее, с указанием положения в одном из четырех тактов (впуска, сжатия, рабочем такте и такте выпуска), составляющих цикл двигателя. Как показывает синусоидальная кривая 408, поршень постепенно смещается вниз от ВМТ (TDC), доходя до НМТ (BDC) к концу рабочего такта. Затем поршень возвращается наверх, к ВМТ (TDC), к концу такта выпуска. Далее поршень вновь смещается вниз, к НМТ (BDC), в такте впуска, возвращаясь к своему исходному верхнему положению в ВМТ (TDC) к концу такта сжатия.

Кривые 402 и 404 показывают установку фаз клапанного распределения для выпускного клапана (пунктирная кривая 402) и впускного клапана (сплошная кривая 404) в процессе нормальной работы двигателя. Как показано, выпускной клапан может открываться точно в тот момент, когда поршень достигает нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан может затем закрываться, когда поршень завершает такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до начала следующего такта впуска. Аналогично, впускной клапан может открываться в момент начала или до начала такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до начала следующего такта сжатия.

В результате несовпадения моментов закрытия выпускного клапана и открытия впускного клапана, на короткий период времени перед концом такта выпуска и после начала такта впуска оба клапана, впускной и выпускной, могут быть открыты. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, называется положительным перекрытием 406 впускного и выпускного клапанов (или просто, положительным перекрытием клапанов) и представлен заштрихованной областью у пересечения кривых 402 и 404. В одном из примеров положительное перекрытие 406 впускного и выпускного клапанов может определяться положением по умолчанию кулачков двигателя, имеющимся при холодном запуске.

Третий (сверху) из графиков 400 показывает пример распределения 450 впрыска топлива, которое может быть использовано при холодном запуске двигателя, чтобы снизить неравномерность работы двигателя в процессе холодного запуска. Четвертый график (сверху) из графиков 400 показывает пример распределения 460 впрыска топлива, которое может быть использовано при горячем запуске двигателя, чтобы снизить неравномерность работы двигателя в процессе горячего запуска.

В изображенном примере распределение 450 впрыска топлива, использованное в ходе первого эпизода горения холодного запуска двигателя, содержит разделенный впрыск в такте сжатия, причем общее количество топлива подается в цилиндр первым, ранним прямым впрыском в такте сжатия, обозначенным поз. 414 (косо заштрихованный прямоугольник), и вторым, поздним прямым впрыском в такте сжатия, обозначенным поз.416 (косо заштрихованный прямоугольник). Первый впрыск 414 может содержать первую часть (D1) топлива, вводимую прямым впрыском при первом значении УПК (CAD)1. Затем ввод оставшейся части (D2) топлива осуществляется прямым впрыском при таком УПК (CAD)2, что среднее значение УПК разделенного впрыска топлива равно УПК (CAD)3.

Для сравнения, распределение 460 впрыска топлива, использованное в ходе первого эпизода горения горячего запуска двигателя, содержит разделенный впрыск в такте сжатия, причем общее количество топлива подается в цилиндр первым прямым впрыском в такте впуска, обозначенным поз. 424 (перекрестно заштрихованный прямоугольник), и вторым прямым впрыском в такте сжатия, обозначенным поз. 426 (косо заштрихованный прямоугольник). Первый впрыск 424 может содержать первую часть (D11) топлива, вводимую прямым впрыском при первом значении УПК (CAD)11. Затем ввод оставшейся части (D12) топлива осуществляется прямым впрыском при таком УПК (CAD)12, что среднее значение УПК разделенного впрыска топлива равно УПК (CAD)13. Как можно видеть из сравнения распределений 450 и 460, по мере повышения температуры двигателя при его запуске (при горячем запуске температура двигателя выше, чем при холодном) средний момент впрыска топлива сдвигается в сторону опережения от ВМТ (TDC) такта сжатия. Более ранний момент впрыска снижает вероятность частых перебоев зажигания, одновременно обеспечивая равномерность пусковой работы двигателя.

Помимо разделенного впрыска, в процессе холодного запуска двигателя момент зажигания может быть установлен с увеличенным запаздыванием (см. 418), по сравнению с горячим запуском (см. 428).

Обратимся теперь к ФИГ. 5; на графиках 500 представлен пример регулировки момента впрыска топлива и показаны распределения, которые могут быть использованы при запуске двигателя, последующем проворачивании двигателя и управлении холостым ходом двигателя для первого случая - холодного запуска двигателя (графики 500) и для второго случая - горячего запуска двигателя (графики 550). Как раскрыто в настоящем изобретении, для любого данного запуска двигателя, момент впрыска может быть отрегулирован исходя из температуры двигателя. Само по себе, каждое распределение впрыска определяет момент впрыска относительно положения поршня в цилиндре. Исходя из положения поршня цилиндра в каждый момент цикла двигателя, топливо может впрыскиваться в цилиндр в такте впуска (I), в такте сжатия (С), в рабочем такте (Р) или в такте выпуска (Е). Распределение впрыска, далее, показывает, впрыскивалось ли топливо однократно или было разделено на несколько впрысков. Хотя это и не показано, распределения впрыска могут, далее, включать параллельные регулировки момента зажигания (например, использование запаздывания зажигания).

Первое распределение 500 впрыска топлива, примененное для холодного запуска, содержит использование разделенного впрыска в такте сжатия при запуске и для некоторого количества последующих эпизодов горения - до возобновления однократного впрыска в такте впуска при управлении холостым ходом двигателя. Когда температура хладагента двигателя повышается после прохождения последующих эпизодов горения, момент впрыска топлива сдвигается в сторону опережения при сохранении разделенного впрыска топлива и при сохранении интервала между последовательными эпизодами впрыска. В альтернативном примере интервал между эпизодами впрыска может увеличиваться с повышением температуры двигателя.

В дополнение к разделению общего количества впрыскиваемого топлива, может быть отрегулирован момент зажигания. Например, на графиках 500 момент зажигания может быть -20 градусов ДВМТ (BTDC). Второе распределение впрыска топлива 550, примененное в процессе горячего запуска, содержит использование разделенного впрыска с первым впрыском в такте впуска и вторым впрыском в такте сжатия - при запуске и для некоторого количества последующих эпизодов горения -до возобновления однократного впрыска в такте впуска при управлении холостым ходом двигателя. Когда температура хладагента двигателя повышается после прохождения последующих эпизодов горения, момент впрыска топлива сдвигается в сторону опережения при сохранении разделенного впрыска топлива и при сохранении интервала между последовательными эпизодами впрыска. В альтернативном примере интервал между эпизодами впрыска может уменьшаться с повышением температуры двигателя.

В дополнение к разделению общего количества впрыскиваемого топлива, может быть отрегулирован момент зажигания. Например, на графиках 550 момент зажигания может быть+5 градусов ДВМТ (BTDC).

Согласно первому примеру, предложен способ для двигателя, согласно которому запускают двигатель с подачей топлива, осуществляемой разделенным впрыском, включающим в себя прямой впрыск первой порции топлива в более ранней части такта сжатия цикла горения и прямой впрыск второй порции топлива в более поздней части такта сжатия цикла горения и сдвигают в сторону опережения средний момент впрыска топлива для разделенного впрыска и увеличивают интервал в градусах поворота коленчатого вала разделения впрысков разделенного впрыска по мере повышения температуры двигателя при его запуске.

Сдвиг среднего момента впрыска топлива в сторону опережения включает сдвиг в сторону опережения момента впрыска для каждого из впрысков разделенного впрыска.

Средний момент впрыска топлива сдвигают в сторону опережения от первоначального момента впрыска с повышением температуры двигателя, причем первоначальный момент впрыска основан на частоте вращения и нагрузке двигателя.

С повышением температуры двигателя средний момент впрыска впрыска топлива сдвигают в сторону опережения относительно верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия.

Способ может дополнительно содержать шаг, на котором при запуске двигателя в течение некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения сохраняют средний момент впрыска топлива, сдвинутый в сторону опережения.

Способ может дополнительно содержать шаг, на котором, по прошествии указанного количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения, увеличивают запаздывание среднего момента впрыска топлива, сдвигая его к ВМТ такта сжатия, с повышением температуры двигателя.

Способ может дополнительно содержать шаг, на котором при запуске сдвигают в сторону запаздывания момент зажигания относительно оптимального момента зажигания (ОМЗ), в то время как средний момент впрыска топлива сдвигают в сторону опережения, причем средний момент впрыска топлива представляет собой средний момент между впрысками первой и второй порций.

Запуск двигателя может являться холодным запуском двигателя.

Температуру двигателя могут определять по температуре хладагента двигателя при его запуске до первого эпизода горения.

В другом примере, способ для двигателя, содержит следующие шаги: при холодном запуске двигателя проворачивают двигатель посредством подачи топлива разделенным впрыском в первый средний момент впрыска, причем разделенный впрыск при холодном запуске двигателя включает в себя первое количество прямых впрысков в такте сжатия и при горячем запуске двигателя проворачивают двигатель посредством подачи топлива разделенным впрыском во второй средний момент впрыска, причем второй средний момент впрыска сдвинут в сторону опережения относительно первого среднего момента впрыска, причем разделенный впрыск при горячем запуске двигателя включает в себя второе количество прямых впрысков в такте сжатия, при этом второе количество меньше, чем первое количество.

При холодном запуске двигателя топливо подают разделенным впрыском в первый средний момент впрыска для первого количества эпизодов горения, а затем, при увеличении температуры хладагента двигателя, сдвигают момент впрыска топлива в сторону опережения от первого среднего момента впрыска ко второму среднему моменту впрыска.

В отличие от этого, при горячем запуске двигателя топливо подают разделенным впрыском во второй средний момент впрыска для второго количества эпизодов горения, причем второе количество меньше, чем первое количество, а затем, при повышении температуры хладагента двигателя, сдвигают момент впрыска топлива в сторону запаздывания от второго среднего момента впрыска к первому среднему моменту впрыска.

Первый средний момент впрыска представляет собой средний момент впрыска первого количества прямых впрысков в такте сжатия, причем второй средний момент впрыска представляет собой средний момент впрыска второго количества прямых впрысков в такте сжатия.

Разделенный впрыск при холодном запуске двигателя включает несколько прямых впрысков в такте сжатия, тогда как разделенный впрыск при горячем запуске включает по меньшей мере прямой впрыск в такте сжатия и прямой впрыск в такте впуска.

Далее, при холодном запуске двигатель проворачивают с большим запаздыванием момента зажигания, в то время как при горячем запуске двигатель проворачивают с меньшим запаздыванием момента зажигания.

В другом примере, система двигателя, содержит двигатель, содержащий цилиндр, форсунку прямого впрыска для прямого впрыска топлива в цилиндр, термочувствительный элемент для оценки температуры хладагента двигателя; и контроллер, содержащий машиночитаемые команды, сохраненные в долговременной памяти согласно которым, при запуске двигателя в течение некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения, эксплуатации двигателя с подачей топлива в несколько впрысков в такте сжатия во время каждого эпизода горения, и со средним моментом впрыска нескольких впрысков в такте сжатия, сдвинутым в сторону опережения от верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия, причем количество указанных нескольких впрысков в такте сжатия регулируют на основе температуры двигателя и содержания спирта во впрыскиваемом топливе, причем количество впрысков в такте сжатия увеличивают при увеличении температуры двигателя или содержания спирта во впрыскиваемом топливе, причем величину опережения момента впрыска увеличивают по мере повышения температуры хладагента двигателя, причем интервал между впрысками для нескольких впрысков в такте сжатия увеличивают по мере повышения температуры хладагента двигателя (оцененной до начала горения в двигателе). Контроллер может содержать, далее, команды для: сдвига -после указанного количества эпизодов горения при продолжении эксплуатации двигателя с подачей топлива в несколько впрысков в такте сжатия - в сторону запаздывания среднего момента нескольких впрысков в такте сжатия к ВМТ (TDC) такта сжатия, причем величина запаздывания момента впрыска увеличивается по мере повышения температуры хладагента двигателя. Контроллер может содержать дополнительные команды: для сдвига - в процессе указанного количества эпизодов горения - в сторону запаздывания момента зажигания относительно ОМЗ (МВТ), причем величина запаздывания зажигания определяется исходя из величины опережения момента впрыска; и для регулировки - после указанного количества эпизодов горения - величины запаздывания зажигания исходя из частоты вращения и нагрузки двигателя.

Таким образом, благодаря регулировке момента разделенного впрыска топлива при запуске двигателя соответственно температуре хладагента двигателя при его запуске (и до первого эпизода горения в двигателе), неравномерность пусковой и холостой работы двигателя снижается. В частности, плавность работы двигателя повышается как для холодного запуска двигателя, так и для запуска прогретого двигателя. Благодаря более позднему переходу от разделенного впрыска топлива к однократному в цикле управления двигателем, частота перебоев зажигания снижается, уменьшая неудобства, связанные с ложными гарантийными проблемами. Кроме того, комбинированное использование разделенного впрыска топлива и сдвига в сторону опережения момента впрыска позволяет ускорить прогрев катализатора при меньшем потреблении топлива, повышая экономию топлива и улучшая показатели выбросов при холодном запуске. Благодаря снижению неравномерности пусковой работы пусковые характеристики двигателя (в процессе как холодного, так и горячего запуска) повышаются.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут быть осуществлены системой управления, включающей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими элементами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия осуществляются исполнением команд в системе, включающей различные элементы двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты 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 или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предлагаются способы и системы для повышения равномерности пусковой работы двигателя. В одном из примеров способ для снижения шума, вибрации и резкости ШВР (NVH) при запуске двигателя содержит эксплуатацию двигателя с разделенным впрыском топлива и сдвигом в сторону опережения впрыска по мере повышения температуры хладагента двигателя. Способ позволяет добиться более плавного запуска двигателя, а также снижает частоту ложных перебоев зажигания. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ для двигателя, содержащий следующие шаги:

запускают двигатель с подачей топлива, осуществляемой разделенным впрыском, включающим в себя прямой впрыск первой порции топлива в более ранней части такта сжатия цикла горения и прямой впрыск второй порции топлива в более поздней части такта сжатия цикла горения; и

сдвигают в сторону опережения средний момент впрыска топлива для разделенного впрыска и увеличивают интервал в градусах поворота коленчатого вала разделения впрысков разделенного впрыска по мере повышения температуры двигателя при его запуске.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сдвиг среднего момента впрыска топлива в сторону опережения включает сдвиг в сторону опережения момента впрыска для каждого из впрысков разделенного впрыска.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что средний момент впрыска топлива сдвигают в сторону опережения от первоначального момента впрыска с повышением температуры двигателя, причем первоначальный момент впрыска основан на частоте вращения и нагрузке двигателя.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с повышением температуры двигателя средний момент впрыска впрыска топлива сдвигают в сторону опережения относительно верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия.

5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий шаг, на котором при запуске двигателя в течение некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения сохраняют средний момент впрыска топлива, сдвинутый в сторону опережения.

6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий шаг, на котором, по прошествии указанного количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения, увеличивают запаздывание среднего момента впрыска топлива, сдвигая его к ВМТ такта сжатия, с повышением температуры двигателя.

7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаг, на котором при запуске сдвигают в сторону запаздывания момент зажигания относительно оптимального момента зажигания (ОМЗ), в то время как средний момент впрыска топлива сдвигают в сторону опережения, причем средний момент впрыска топлива представляет собой средний момент между впрысками первой и второй порций.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный запуск двигателя является холодным запуском двигателя.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру двигателя определяют по температуре хладагента двигателя при его запуске до первого эпизода горения.

10. Способ для двигателя, содержащий следующие шаги:

при холодном запуске двигателя проворачивают двигатель посредством подачи топлива разделенным впрыском в первый средний момент впрыска, причем разделенный впрыск при холодном запуске двигателя включает в себя первое количество прямых впрысков в такте сжатия; и

при горячем запуске двигателя проворачивают двигатель посредством подачи топлива разделенным впрыском во второй средний момент впрыска, причем второй средний момент впрыска сдвинут в сторону опережения относительно первого среднего момента впрыска, причем разделенный впрыск при горячем запуске двигателя включает в себя второе количество прямых впрысков в такте сжатия, при этом второе количество меньше, чем первое количество.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что при холодном запуске двигателя топливо подают разделенным впрыском в первый средний момент впрыска для первого количества эпизодов горения, а затем, при увеличении температуры хладагента двигателя, сдвигают момент впрыска топлива в сторону опережения от первого среднего момента впрыска ко второму среднему моменту впрыска.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что при горячем запуске двигателя топливо подают разделенным впрыском во второй средний момент впрыска для второго количества эпизодов горения, причем второе количество меньше, чем первое количество, а затем, при повышении температуры хладагента двигателя, сдвигают момент впрыска топлива в сторону запаздывания от второго среднего момента впрыска к первому среднему моменту впрыска.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что первый средний момент впрыска представляет собой средний момент впрыска первого количества прямых впрысков в такте сжатия, причем второй средний момент впрыска представляет собой средний момент впрыска второго количества прямых впрысков в такте сжатия.

14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что разделенный впрыск при холодном запуске двигателя включает в себя несколько прямых впрысков в такте сжатия, при этом разделенный впрыск при горячем запуске двигателя включает в себя по меньшей мере прямой впрыск в такте сжатия и прямой впрыск в такте впуска.

15. Способ по п. 10, дополнительно содержащий шаг, на котором при холодном запуске двигателя проворачивают двигатель с большим запаздыванием момента зажигания, а при горячем запуске двигателя проворачивают двигатель с меньшим запаздыванием момента зажигания.

16. Система двигателя, содержащая

двигатель, содержащий цилиндр;

форсунку прямого впрыска для прямого впрыска топлива в цилиндр;

термочувствительный элемент для оценки температуры хладагента двигателя; и контроллер, содержащий машиночитаемые команды, сохраненные в долговременной памяти для:

при запуске двигателя в течение некоторого количества эпизодов горения начиная с первого эпизода горения, эксплуатации двигателя с подачей топлива в несколько впрысков в такте сжатия во время каждого эпизода горения, и со средним моментом впрыска нескольких впрысков в такте сжатия, сдвинутым в сторону опережения от верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия, причем количество указанных нескольких впрысков в такте сжатия регулируют на основе температуры двигателя и содержания спирта во впрыскиваемом топливе, причем количество впрысков в такте сжатия увеличивают при увеличении температуры двигателя или содержания спирта во впрыскиваемом топливе, причем величину опережения момента впрыска увеличивают по мере повышения температуры хладагента двигателя, причем интервал между впрысками для нескольких впрысков в такте сжатия увеличивают по мере повышения температуры хладагента двигателя.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для, после указанного количества эпизодов горения при продолжении эксплуатации двигателя с подачей топлива в несколько впрысков в такте сжатия, сдвига в сторону запаздывания среднего момента впрыска нескольких впрысков в такте сжатия к ВМТ такта сжатия, причем величину запаздывания момента впрыска увеличивают с повышением температуры хладагента двигателя.

18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для: в процессе указанного количества эпизодов горения сдвига в сторону запаздывания момента зажигания относительно ОМЗ, причем величина запаздывания зажигания основана на величине опережении момента впрыска, и после указанного количества эпизодов горения регулировки величины запаздывания зажигания исходя из частоты вращения и нагрузки двигателя.