СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02D41/30 F02D19/06 F02D37/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам и системам для коррекции оценки коэффициента наполнения двухтопливной системы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели могут быть выполнены с топливными форсунками непосредственного впрыска, которые впрыскивают топливо непосредственно в цилиндр сгорания (непосредственным впрыском), и/или топливными форсунками впрыска во впускной канал, которые впрыскивают топливо в окно цилиндра (во впускной канал топлива). Многотопливные системы двигателя могут использовать как впрыск во впускной канал, так и непосредственный впрыск с разными типами топлива, выдаваемыми в разные форсунки. Например, непосредственный впрыск этанолового топлива может использоваться с впрыском во впускной канал бензинового топлива. В этом отношении, непосредственный впрыск спиртового топлива может обладать преимуществом повышенных эффектов охлаждения заряда более высокой теплоты парообразования и повышенного октанового числа спиртового топлива. Это помогает преодолевать проблемы детонации, в особенности, в условиях с наддувом. Кроме того, впрыск бензинового топлива во впускной канал может использовать в своих интересах более высокую выходную мощность бензинового топлива.

По существу, состав топлива, впрыскиваемого в двигатель, оказывает влияние на объемную экономию топлива и коэффициент полезного действия двигателя. Как признано Сурниллой и другими в US 8,387,591 (МПК F02D 41/26, F02D 41/30, опубл. 05.03.2015), нелинейная зависимость между объемным составом непосредственно впрыскиваемого топлива и октановым числом топлива может делать расчет регулировок управления двигателем сложным. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, в многотопливных системах, таких как двухтопливная система, содержится дополнительная степень сложности. Это происходит потому, что коэффициент наполнения двигателя зависит от совокупного эффекта типов топлива, впрыскиваемого в двигатель, количества каждого топлива, которое впрыскивается, а также системы впрыска, используемой для впрыска топлива. Другими словами, влияние на коэффициент наполнения, когда бензиновое топливо впрыскивают во впускной канал, а этаноловое топливо подвергают непосредственному впрыску, может быть отличным от того, когда бензиновое топливо подвергают непосредственному впрыску, а этаноловое топливо впрыскивают во впускной канал. По существу, если коэффициент наполнения двигателя не корректируется для внесения поправки на эти эффекты топлива, количество воздуха в цилиндре может оцениваться ошибочно. Это, в свою очередь, приводило бы к ошибкам оценки крутящего момента двигателя, ошибкам средства контроля топливной системы, и т.д. В общем, рабочие характеристики двигателя были бы ухудшены.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По меньшей мере некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены способом точной оценки коэффициента наполнения двигателя при работе с многотопливной системой. Способ включает в себя: коррекцию оценки коэффициента наполнения двигателя в ответ на впрыскиваемое во впускной канал топливо и непосредственно впрыскиваемое топливо в цилиндр в цикле цилиндра; и регулировку исполнительного механизма в ответ на оценку коэффициента наполнения двигателя. Таким образом, ошибки оценки заряда воздуха цилиндра могут уменьшаться.

Таким образом, в одном из аспектов предложен способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

корректируют оценку коэффициента наполнения двигателя в ответ на впрыскиваемое во впускной канал топливо и непосредственно впрыскиваемое топливо в цилиндр в цикле цилиндра; и

регулируют исполнительный механизм в ответ на оценку коэффициента наполнения двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция в ответ на впрыскиваемое во впускной канал топливо включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию в ответ на парциальное давление впрыскиваемого во впускной канал топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция в ответ на непосредственно впрыскиваемое топливо включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию в ответ на парциальное давление непосредственно впрыскиваемого топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция в ответ на парциальное давление непосредственно впрыскиваемого топлива, включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию на основании парциального давления доли непосредственно впрыскиваемого топлива при открывании впускного клапана.

В одном из вариантов предложен способ, в котором непосредственно впрыскиваемое топливо является первым топливом, а впрыскиваемое во впускной канал топливо является вторым топливом, причем первое топливо отличается от второго топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором одно из первого и второго топлива является газовым топливом, а другое из первого и второго топлива является жидким топливом.

В одном из вариантов предложен способ, в котором исполнительный механизм включает в себя одно из впускного дросселя, регулируемой установки фаз кулачкового распределения, установки момента искрового зажигания, устройства регулировки впуска, перепускной заслонки для выхлопных газов турбонагнетателя и устройства управления движением заряда.

В одном из вариантов предложен способ, в котором непосредственно впрыскиваемое топливо и впрыскиваемое во впускной канал топливо являются одним топливом.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ, включающий в себя этапы, на которых:

впрыскивают первое топливо в цилиндр двигателя через одну из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыскивают второе топливо в цилиндр двигателя через другую из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска.

корректируют оцениваемый коэффициент наполнения двигателя на основании доли топлива и типа системы впрыска для каждого топлива; и

регулируют рабочий параметр двигателя на основании скорректированной оценки.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция на основании доли топлива включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как первое топливо, и дополнительно на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как второе топливо.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция на основании системы впрыска каждого топлива включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию на основании того, подавалось ли первое топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска, и дополнительно на основании того, подавалось ли второе топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первое топливо впрыскивают во впускной канал, а второе топливо подвергают непосредственному впрыску, при этом коррекция на основании системы впрыска каждого топлива дополнительно включает в себя этап, на котором корректируют оцениваемый коэффициент наполнения двигателя на основании парциального давления первого впрыскиваемого во впускной канал топлива и дополнительно на основании парциального давления доли второго непосредственно впрыскиваемого топлива на такте впуска.

В одном из вариантов предложен способ, в котором каждый из первого и второго видов топлива являются видами жидкого топлива, при этом второе топливо имеет более высокую октановую характеристику, чем первое топливо.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первое топливо является жидким топливом, включающим в себя бензин, а второе топливо является газовым топливом, включающим в себя сжатый природный газ (СПГ, CNG).

В одном из вариантов предложен способ, в котором рабочий параметр двигателя включает в себя одно или более из установки момента искрового зажигания, перекрытия клапанов, установки фаз распределения впускных клапанов, установки фаз распределения выпускных клапанов и регулируемой установки фаз кулачкового распределения.

В одном из вариантов предложен способ, в котором коррекция включает в себя этап, на котором уменьшают величину запаздывания установки момента искрового зажигания при возрастании оцениваемого коэффициента наполнения двигателя.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий цилиндр двигателя;

первую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал первого топлива в цилиндр двигателя;

вторую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска второго, отличного топлива в цилиндр двигателя;

свечу зажигания для инициирования искрового зажигания в цилиндре; и

контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:

впрыска во впускной канал первого количества первого топлива, на основании условий работы двигателя, при непосредственном впрыске второго количества второго топлива в цилиндр двигателя, причем второе количество непосредственного впрыска включает в себя непосредственный впрыск в такте впуска и непосредственный впрыск в такте сжатия;

коррекции коэффициента наполнения двигателя с исходной оценки, основанной на условиях работы двигателя, на заключительную оценку, основанную на каждом из первого количества первого топлива, второго количества второго топлива, парциального давления первого топлива и парциального давления второго топлива; и

регулировки установки момента искрового зажигания двигателя на основании заключительной оценки коэффициента наполнения двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой вторая форсунка непосредственного впрыска выполнена с возможностью непосредственного впрыска второго топлива в качестве каждого из непосредственного впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия, при этом коррекция коэффициента наполнения двигателя на основании парциального давления второго топлива включает в себя коррекцию на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, а не коррекцию на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.

В одном из вариантов предложена система, в которой регулировка установки момента зажигания двигателя включает в себя осуществление опережения установки момента зажигания с первой установки момента зажигания для исходной оценки на вторую установку момента зажигания для заключительной оценки при превышении коэффициентом наполнения двигателя исходной оценки.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для перемещения впускного дросселя к более закрытому положению при превышении заключительной оценкой коэффициента наполнения двигателя исходной оценки.

В качестве примера, двигатель может снабжаться первым топливом (например, основным топливом, таким как бензин) посредством впрыска во впускной канал. Двигатель также может снабжаться вторым, отличным топливом (например, вспомогательным топливом, таким как этиловый спирт) посредством непосредственного впрыска. Коэффициент наполнения двигателя у двухтопливного двигателя может определяться на основании величины впрыска каждого из двух видов топлива, а также их системы впрыска. В частности, оценка коэффициента наполнения может уменьшаться при возрастании впрыска во впускной канал бензинового топлива, наряду с тем, что оценка коэффициента наполнения может увеличиваться при возрастании непосредственного впрыска этанолового топлива. Общий коэффициент наполнения двигателя рассчитывается в качестве совокупного эффекта снижения коэффициента наполнения, обусловленного впрыском во впускной канал доли бензинового топлива, и повышения коэффициента наполнения, обусловленного непосредственным впрыском доли этанолового топлива. По существу, когда топливо испаряется в коллекторе или цилиндре (в такте впуска), оно вносит вклад в давление, которое является парциальным давлением топлива. Поэтому, эффект доли впрыскиваемого во впускной канал бензина может определяться на основании парциального давления бензинового топлива во впускном окне. Эффект непосредственно впрыскиваемого этанолового топлива может определяться подобным образом, на основании парциального давления этанолового топлива в цилиндре. В частности, поскольку эффект охлаждения непосредственно впрыскиваемого этанолового топлива достигается только на такте впуска, в то время как открыт впускной клапан, коррекция может быть основана на парциальном давлении в цилиндре во время события IVO. В одном из примеров, контроллер может определять исходную или базовую оценку коэффициента наполнения на основании условий работы двигателя, таких как условия скорости вращения-нагрузки двигателя, может дополнительно обновлять базовую оценку на основании долей топлива разных видов топлива и их типов впрыска. На основании обновленной оценки коэффициента наполнения, может исправляться оценка заряда воздуха цилиндра. Одна или более регулировок исполнительных механизмов двигателя могут производиться соответствующим образом. Например, могут регулироваться одно или более из открывания дросселя, установки фаз кулачкового распределения, установки фаз клапанного распределения, установки момента зажигания, количества впрыскиваемого топлива и интенсивности потока EGR.

Несмотря на то, что вышеприведенный пример изображен со ссылкой на бензиновый и этаноловый виды жидкого топлива, следует принимать во внимание, что модель основанной на типе топлива и типе впрыска оценки коэффициента наполнения может применяться подобным образом к различным другим комбинациям топлива и впрыска. Например, такая же модель может использоваться для точной коррекции коэффициента наполнения в системе многоцилиндрового двигателя, работающей на жидком топливе и газовом топливе, такой как система двигателя, имеющая впрыскиваемый во впускной канал СПГ (сжатый природный газ, CNG) и впрыскиваемый непосредственно бензин.

Таким образом, совокупный эффект охлаждения и парциального давления каждого топлива и каждого типа впрыска топлива системы многоцилиндрового двигателя может лучше изучаться и использоваться для внесения поправки в оценку коэффициента наполнения. Посредством улучшения точности оценки коэффициента наполнения, ошибки оценки заряда воздуха цилиндра могут уменьшаться. По существу, это улучшает управление исполнительными механизмами двигателя и уменьшает возмущения крутящего момента. В дополнение, ошибки оценки одного или более других рабочих параметров двигателя, которые основаны на оценке потока воздуха, также уменьшаются. Посредством уменьшения ошибок воздуха-топлива, рабочие характеристики двигателя улучшаются.

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

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает примерную камеру сгорания многоцилиндрового двигателя.

Фиг. 2 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа коррекции оценки коэффициента наполнения в системе многоцилиндрового двигателя на основании видов топлива, впрыскиваемых непосредственно и впрыскиваемых во впускной канал.

Фиг. 3 показывает примерную регулировку исполнительных механизмов на основании скорректированной оценки коэффициента наполнения согласно настоящему раскрытию.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам улучшения точности оценки коэффициента наполнения в системе многоцилиндрового двигателя, такой как система двигателя по Фиг. 1. Контроллер двигателя может выполнять процедуру управления, такую как процедура по Фиг. 2, чтобы оценивать коэффициент наполнения двигателя на основании доли топлива у каждого топлива системы многоцилиндрового двигателя, а также типа впрыска, используемого для подачи каждого топлива. На основании исправленной оценки коэффициента наполнения, регулировки одного или более исполнительных механизмов двигателя могут регулироваться для улучшения рабочих характеристик двигателя. Примерные регулировки показаны на Фиг. 3.

Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, Фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176 в системе выпуска, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопных газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на Фиг. 1, или, в качестве альтернативы, быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода выхлопных газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на детонацию в двигателе.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных режимах работы. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что Фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой испаряемости некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из первой топливной системы 172 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени на такте сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.

Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска во впускной канал топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 второй топливной системой 173, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. Отметим, что одиночный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, или многочисленные формирователи, например, формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, могут использоваться, как изображено.

Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Сверх того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.

Топливные баки в топливных системах 172 и 173 могут удерживать топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси, разные испаряемости топлива и/или их комбинацию, и т.д. Один из примеров видов топлива с разными содержаниями спирта мог бы включать в себя бензин как первое топливо с более низким содержание спирта и этаноловую топливную смесь (такую как E85) как второе топливо с более высоким содержанием спиртов. В еще одном примере, двигатель может использовать этаноловые топливные смеси отличающегося содержания спирта в качестве первого и второго топлива, такие как E10 (которая является приблизительно 10% этилового спирта и 90% бензина) как первое топливо, которое впрыскивается во впускной канал, и E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) как второе топливо, которое впрыскивается непосредственно. Другие возможные вещества включают в себя воду, смесь спирта и воды, смесь спиртов, и т.д. В качестве еще одного примера, виды топлива с разной испаряемостью могли бы включать в себя разное содержание спирта или виды топлива разных сезонных и региональных сортов (например, топливо зимнего сорта и топливо летнего сорта или топливо северного сорта и топливо южного сорта). Дополнительно, первое и второе топливо также могут отличаться другими качествами топлива, такими как различие по температуре, вязкости и октановому числу, и т.д.

В кроме того других примерах, топливо, хранимое в каждом топливном баке, может быть идентичным, топливо, подаваемое в цилиндр через форсунку впрыска во впускной канал и форсунку непосредственного впрыска, может быть одним топливом.

В изображенном примере, двигатель 10 является многотопливной системой двигателя, такой что, топливо, хранимое в первой топливной системе 172 и подаваемое топливной форсункой 166, является отличным от топлива, хранимого во второй топливной системе 173 и подаваемого топливной форсункой 170. В качестве неограничивающего примера, первое топливо, подаваемое во впускной канал, может быть первым топливом, имеющим более низкое содержание спиртов, наряду с тем, что второе топливо, подаваемое непосредственно, может быть вторым топливом, имеющим более высокое содержание спиртов. Как конкретизировано ниже, контроллер двигателя может регулировать профили впрыска топлива во время запуска, проворачивания коленчатого вала и регулирования скорости вращения холостого хода двигателя, чтобы использовать с выгодой свойства топлива разных видов топлива, имеющихся в распоряжении в топливной системе, а также преимущества впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска для газообразных выбросов и выбросов PM с выхлопными газами.

Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как скорость вращения, нагрузка двигателя, температура выхлопных газов, выбросы PM, и т.д. Относительное распределение совокупного количества первого впрыскиваемого во впускной канал топлива посредством форсунки 170, и совокупного количества второго топлива, непосредственно впрыскиваемого (в качестве одного или более впрысков) форсункой 166 непосредственного впрыска, может указываться ссылкой как соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества первого топлива для события сгорания через форсунку 170 (впрыска во впускной канал) может быть примером более высокого первого соотношения впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества второго топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким первым соотношением впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.

Дополнительно, следует принимать во внимание, что впрыскиваемое во впускной канал топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, на такте выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться на такте впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, на такте впуска и частично на такте сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски на такте впуска, многочисленные впрыски на такте сжатия или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков на такте впуска и некоторого количества на такте сжатия. Когда выполняются многочисленные непосредственные впрыски, относительное распределение совокупного количества второго топлива, впрыскиваемого непосредственно, между (непосредственным) впрыском в такте впуска и (непосредственным) впрыском в такте сжатия может указываться ссылкой как соотношение разделения. Например, непосредственный впрыск большего количества второго топлива для события сгорания на такте впуска может быть примером более высокого соотношения разделения непосредственного впрыска такта впуска наряду с тем, что впрыск большего количества второго топлива для события сгорания на такте сжатия может быть примером более низкого соотношения разделения непосредственного впрыска такта сжатия. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.

По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными установками момента из форсунки впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться на такте впуска, такта сжатия или любой надлежащей их комбинации.

Как конкретизировано со ссылкой на Фиг. 2, контроллер может корректировать оценку коэффициента наполнения двигателя в ответ на впрыскиваемое во впускной канал топливо и непосредственно впрыскиваемое топливо в цилиндр в цикле цилиндра, а затем, регулировать исполнительный механизм в ответ а оценку коэффициента наполнения двигателя. Например, контроллер может корректировать оценку коэффициента наполнения, учитывая, что оконный впрыск топлива основного топлива, такого как бензин, понижает коэффициент наполнения двигателя наряду с тем, что непосредственный впрыск в такте впуска вспомогательного топлива, такого как этиловый спирт, повышает коэффициент наполнения. Таким образом, общий коэффициент наполнения двигателя определяется в качестве совокупного эффекта снижения коэффициента наполнения, обусловленного впрыском бензина, и повышения, обусловленного непосредственным впрыском этилового спирта.

Как описано выше, Фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.

Контроллер 12 показан на Фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую оперативную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.

Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на Фиг. 2.

Фиг. 2 показывает примерную процедуру 200 для коррекции оценки коэффициента наполнения двигателя на основании впрыска топлива в цилиндр двигателя В частности, оценка коэффициента наполнения может перерабатываться из исходной оценки, основанной на условиях скорости вращения-нагрузки двигателя, для компенсации эффектов разных видов топлива и типов впрыска топлива.

На этапе 202, могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, требование крутящего момента водителя, температуру каталитического нейтрализатора, уровень топлива в каждом топливном баке, имеющиеся в распоряжении виды топлива, и т.д. На этапе 204, величина впрыска топлива может определяться на основании оцениваемых условий работы двигателя. Определение величины впрыска топлива включает в себя определение доли всего топлива, которая должна выдаваться как первое топливо посредством непосредственного впрыска, на этапе 205. В дополнение, доля всего топлива, которая должна выдаваться как второе топливо посредством впрыска во впускной канал, может определяться на этапе 206. Первое топливо может быть отличным от второго топлива и может иметь иной состав, агрегатное состояние, иную октановую характеристику, и т.д. В одном из примеров, первое непосредственно впрыскиваемое топливо, включает в себя жидкое основанное на спирте топливо, такое как E85, наряду с тем, что второе впрыскиваемое во впускной канал топливо, включает в себя жидкое бензиновое топливо. В еще одном примере, каждое из первого и второго топлива может быть жидкими спиртовыми видами топлива разного содержания этилового спирта, такими как E10 (подаваемое посредством впрыска во впускной канал) и E85 (подаваемое посредством непосредственного впрыска). В еще одном другом примере, первое топливо является жидким топливом, таким как бензин, наряду с тем, что второе топливо является газовым топливом, таким как СПГ. В еще одном другом примере, первое непосредственно впрыскиваемое топливо, может иметь более низкие содержание спирта или октановую характеристику, чем второе топливо. Кроме того еще, в некоторых примерах, общее топливо может подаваться через каждую из форсунок непосредственного и впрыска во впускной канал. В этом случае, определение величины впрыска топлива включает в себя определение доли топлива данного топлива, которая должна подаваться посредством непосредственного впрыска, и оставшейся доли топлива, которая должна подаваться посредством впрыска во впускной канал.

В дополнение к определению количества топлива, которое должно подаваться посредством впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска, также могут определяться временные характеристики впрыска. В случае непосредственно впрыскиваемого топлива, в отношении него может определяться, должно ли топливо подаваться в качестве одиночного или множественного впрыска(ов) в такте впуска, в качестве одиночного или множественного впрыска в такте сжатия или по меньшей мере одного впрыска в такте впуска и по меньшей мере одного впрыска в такте сжатия. Подобным образом, в случае впрыскиваемого во впускной канал топлива, в отношении него может определяться, должно ли топливо подаваться в качестве события закрытого клапана (например, на такте выпуска) или в качестве события открытого клапана (например, на такте впуска).

На этапе 208, базовая оценка коэффициента наполнения может определяться на основании оцениваемых условий работы двигателя. Например, базовая оценка коэффициента наполнения может определяться на основании скорости вращения двигателя, регулировок регулируемой установки фаз кулачкового распределения, температуры впускного коллектора, давления во впускном коллекторе, регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов турбонагнетателя, противодавления выхлопных газов, регулировки устройства управления движением заряда и регулировок устройства регулировки впуска.

На этапе 210, базовая оценка коэффициента наполнения может корректироваться на основании впрыскиваемого во впускной канал топлива, и непосредственно впрыскиваемого топлива в цилиндр в цикле цилиндра (например, в следующем цилиндре для зажигания) По существу, поскольку коэффициент наполнения находится под влиянием парциального давления испаренного топлива, как пояснено ниже, коррекция, основанная на впрыскиваемом во впускной канал топливе, может включать в себя коррекцию в ответ на парциальное давление впрыскиваемого во впускной канал топлива. Подобным образом, коррекция, основанная на топливе, впрыскиваемом непосредственно, может включать в себя коррекцию в ответ на парциальное давление непосредственно впрыскиваемого топлива.

Например, исправленный коэффициент наполнения может рассчитываться согласно уравнению:

Vol_eff=1.0+(1-di_frac)*pfi_fuel_vol_eff_pp+di_frac*di_fuel_vol_eff_pp+di_frac*di_fuel_vol_eff_cool,

где di_frac - доля всего топлива, впрыскиваемая через систему непосредственного впрыска, и где Pfi_fuel_vol_eff_pp - изменение коэффициента наполнения, обусловленное «парциальным давлением» впрыска во впускной канал основного топлива (например, бензина), если все топливо впрыскивалось во впускной канал. Поскольку, при оконном впрыске, эффект вклада парциального давления топлива понижает коэффициент наполнения, значение pfi_fuel_vol_eff является отрицательным.

Эффект в коэффициенте наполнения от впрыска во впускной канал может дополнительно корректироваться на основании того, выполнялся ли оконный впрыск во время события открытого впускного клапана или события закрытого впускного клапана. По существу, коэффициент наполнения возрастает с ростом впрыска во впускной канал топлива при открытом впускном клапане. Другими словами, снижение коэффициента наполнения может быть более низким, когда топливо впрыскивают во впускной канал при открытом впускном клапане (например, в такте впуска) по сравнению с закрытым впускным клапаном (например, в такте выпуска).

Di_fuel_vol_eff_pp - изменение коэффициента наполнения, обусловленное эффектом парциального давления непосредственного впрыска вспомогательного топлива (например, этилового спирта), если 100% впрыскиваемого топлива было в качестве непосредственного впрыска в такте впуска (по сравнению с впрыском в такте сжатия). По существу, эффект парциального давления является действующим только в части впрыска в такте впуска у впрыска DI. Таким образом, коррекция в ответ на парциальное давление непосредственно впрыскиваемого топлива, включает в себя коррекцию в ответ на парциальное давление части впрыскиваемого во впускной канал топлива на такте впуска, а более точно, при открывании впускного клапана (IVO). Доля впрыска в такте сжатия топлива не оказывает влияния на коэффициент наполнения двигателя, так как впускной клапан двигателя закрыт в таких условиях. Di_fuel_vol_eff_cool рассчитывается в качестве изменения коэффициента наполнения двигателя с непосредственным впрыском вспомогательного топлива, если 100% топлива подается в качестве непосредственного впрыска в такте впуска.

По существу, коэффициент наполнения данного впрыска топлива зависит от системы впрыска. При оконном впрыске топлива, коэффициент наполнения находится под влиянием парциального давления испаренного топлива во впускном коллекторе. Испаренное топливо не вносит вклад в охлаждение заряда воздуха, так как наибольшее количество тепла для испарения топлива отбирается с клапана при номинальных впрысках. Некоторый эффект охлаждения заряда воздуха возможен при очень больших впрысках топлива, где некоторое количество топлива забирает тепло из заряда воздуха, понижая температуру заряда воздуха. Однако, для всех практических целей, эффект охлаждения впрыска во впускной канал предполагается нулевым.

В сравнение, у непосредственного впрыска, есть два конкурирующих эффекта, которые определяют прирост или убыль коэффициента наполнения. Первый является эффектом парциального давления, обусловленным давлением испаренного топлива, когда открыт впускной клапан. В этом случае, топливо, испаренное во время непосредственного впрыска в такте впуска, повышает давление и создает состояние сродни работы на более высоком давлении во впускном коллекторе. Вследствие этого повышенного давления, величина заряда воздуха, которая может быть расположена в цилиндре, будет уменьшаться. Это приводит к пониженному коэффициенту наполнения. Величина снижения коэффициента наполнения будет зависеть от молекулярного веса непосредственно впрыскиваемого топлива, плотности топлива и количества топлива, впрыскиваемого через форсунку непосредственного впрыска.

Второй эффект, конкурирующий с первым эффектом, является эффектом охлаждения, обусловленным испарением впрыснутого непосредственно топлива в заряде воздуха. Охлаждение заряда воздуха повышает плотность воздуха, приводя к повышению коэффициента наполнения. Повышение коэффициента наполнения является функцией величины снижения температуры заряда. Снижение температуры заряда, в свою очередь, является функцией теплоты парообразования топлива.

В одном из примеров, бензин подается посредством впрыска во впускной канал, а E85 подается посредством непосредственного впрыска. По существу, когда топливо испаряется в коллекторе или цилиндре (на такте впуска), оно вносит вклад в давление, которое является парциальным давлением топлива. Вследствие более низкого молекулярного веса этилового спирта (MW=46) относительно бензина (MW=105), этиловый спирт осуществляет больший вклад в парциальное давление, чем бензин. Вследствие более низкого номинального отношения количества воздуха к количеству топлива для E85 (номинальное AFR=9,8) относительно такового у бензина (номинальное AFR=14,6), большая масса этилового спирта впрыскивалась бы для стехиометрического топливоснабжения. Таким образом, этиловый спирт будет осуществлять больший вклад в отношении парциального давления. В общем и целом, совокупный эффект парциального давления в коэффициенте наполнения (E85) будет более низким коэффициентом наполнения по сравнению с бензином. Подобным образом, впрыскиваемый во впускной канал этиловый спирт имеет более низкий коэффициент наполнения, чем бензиновый двигатель с впрыском во впускной канал.

Далее, анализ эффектов охлаждения заряда топлива E85 относительно бензина обсужден в сравнительном анализе коэффициента наполнения бензина и этилового спирта. Теплота парообразования бензина находится около 150 БТЕ/фунт наряду с тем, что теплота парообразования этилового спирта имеет значение около 506 БТЕ/фунт. Эффект охлаждения топлива является действующим только у непосредственного впрыска на такте впуска, в то время как открыт впускной клапан. Эффект охлаждения этилового спирта является значительно большим, чем бензина, как может быть видно по значениям теплоты парообразования (HoV). Это осуществляет значительный вклад в улучшение коэффициента наполнения. Температура заряда воздуха после охлаждения может быть записана в качестве уравнения:

Tcool=Tair-[(1/AFR)*HoV/Cpair]

Затем, улучшение коэффициента наполнения вследствие охлаждения может быть записано в качестве уравнения: [1-(Tcool/Tair)];

в котором Tcool - температура заряда воздуха после охлаждения заряда, при этом Tair - температура воздуха до охлаждения заряда, при этом AFR - отношение количества воздуха к количеству топлива у топлива, при этом Cpair - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении. Таким образом, общим результатом эффектов охлаждения и парциального давления является суммарное повышение коэффициента наполнения.

Как обсуждено выше, коэффициент наполнения, обусловленный охлаждением, является функцией температуры заряда. Температура заряда, которой нужно использоваться, должна быть взвешенным средним температуры внутренней EGR и заряда в коллекторе. В условиях низкого MAP, вследствие более высокой доли внутренней EGR у воздуха, температура заряда является более высокой. Таким образом, следует, что улучшение коэффициента наполнения вследствие охлаждения заряда было бы более низким. Когда этиловый спирт впрыскивается благодаря непосредственному впрыску в такте впуска, охлаждение заряда воздуха, обусловленное испарением, понижает давление этилового спирта вследствие более низких температур. Есть точка пересечения для равновесия давления паров и температуры заряда в цилиндре. Количество топлива, которое может испаряться на переделе давления паров, больше при более низком MAP и меньшим при более высоком MAP. С внутренней EGR, температура заряда является более высокой при более низком MAP, а отсюда, имеет более высокий предел давления паров. Как результат, для данной температуры заряда воздуха, коэффициент наполнения возрастает с ростом количества непосредственно впрыскиваемого топлива (например, E85). Однако, максимально возможный коэффициент наполнения находится ниже для более низких температур окружающей среды. Таким образом, для данных температуры заряда воздуха и давления в коллекторе, есть предел по количеству дополнительного непосредственно впрыскиваемого топлива, которое может использоваться для повышения коэффициента наполнения. Другими словами, нет преимущества во впрыске большего количества непосредственно впрыскиваемого топлива, чем необходимо для коэффициента наполнения.

Возвращаясь на этап 210, оценка коэффициента наполнения может исправляться на основании доли топлива у каждого топлива, типа топлива (его состава, молекулярного веса, и т.д.) и типа впрыска, используемого для каждого топлива, как обсуждено выше. В одном из примеров, контроллер может определять поправочный коэффициент для коэффициента наполнения на основании уравнений, обсужденных выше. Контроллер затем может вносить поправку в исходную оценку коэффициента наполнения поправочным коэффициентом. В одном из примеров, поправочный коэффициент может быть множителем. В еще одном примере, поправочный коэффициент может быть значением суммирования. В еще одном примере, поправка может быть взвешенным средним (основанным н доле топлива) многочисленных оценок коэффициента наполнения.

Таким образом, коррекция коэффициента наполнения состоит из двух частей. Первой частью является парциальное давление испаренного топлива при IVC, которое вытесняет свежий воздух, тем самым, понижая коэффициент наполнения. Второй частью является охлаждение заряда, являющееся результатом испарения топлива до IVC, которое повышает плотность заряда и, к тому же, повышает коэффициент наполнения. Если используются газовые виды топлива (например, СПГ), только первый эффект парциального давления имеет место, и было бы полезным впрыскивать СПГ после IVC, если можно (так как впрыск газового топлива требует высокого давления впрыска и хорошего смешивания).

В одном из примеров, коэффициент наполнения двигателя может отображаться независимо каждыми типом топлива и/или системой впрыска. В таком случае, может использоваться взвешенное среднее, соответствующее доле топлива.

На этапе 212, после исправления оценки коэффициента наполнения, процедура включает в себя внесение поправки в оценку заряда воздуха цилиндра на основании исправленной оценки коэффициента наполнения. В качестве примера, исправленная оценка коэффициента наполнения может использоваться для регулировки модели наполнения коллектора, которая затем используется для расчета величины заряда воздуха цилиндра. По существу, если базовая оценка коэффициента наполнения не исправлена, величина заряда воздуха цилиндра может оцениваться с завышением или оцениваться с занижением, приводя к ошибкам воздуха-топлива. В дополнение, ошибки крутящего момента двигателя могут происходить в результате. Кроме того еще, ошибки могут привноситься в позиционирование всех исполнительных механизмов, которые регулируются в зависимости от оценки заряда воздуха.

На этапе 214, процедура включает в себя регулировку исполнительного механизма в ответ на исправленную оценку коэффициента наполнения. Регулировка также может выполняться на основании исправленной оценки заряда воздуха цилиндра. По существу, могут регулироваться один или более исполнительных механизмов. В качестве примера, исполнительный механизм может включать в себя одно или более из положения впускного дросселя, установки момента искрового зажигания и регулируемой установки фаз кулачкового распределения. Регулировка, например, может включать в себя, по мере того, как оценка коэффициента наполнения возрастает, модификацию установки момента зажигания для скорректированного коэффициента наполнения, перемещение дросселя в более закрытое положение, понижение целевого давления наддува, регулировку устройств регулировки впуска и регулировку установки фаз кулачкового распределения для компенсации изменения коэффициента наполнения. Модификация установки момента зажигания может включать в себя осуществление запаздывания установки момента зажигания во время некоторых условий и осуществление опережения установки момента зажигания во время других условий по мере того, как улучшается коэффициент наполнения. По существу, усиленное охлаждение заряда предоставляет большему опережению искрового зажигания возможность выдерживаться в пограничных условиях. В качестве альтернативного примера, более высокие нагрузки двигателя, как правило, предоставляют возможность для более поздней установки момента зажигания.

Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вышеприведенная оценка коэффициента наполнения описана со ссылкой на пример, где топливо с более высоким содержанием этилового спирта впрыскивается непосредственно, а топливо с более низким содержанием этилового спирта впрыскивается во впускной канал, оценка может подобным образом применяться и корректироваться, например, в тех случаях, когда топливо с более высоким содержанием этилового спирта впрыскивается во впускной канал, а топливо с более низким содержанием этилового спирта впрыскивается непосредственно. Кроме того еще, оценка может использоваться для примера, где одно и то же топливо впрыскивают во впускной канал и впрыскивается непосредственно.

Таким образом, предложенная модель может использоваться для коррекции оценки коэффициента наполнения для любой многотопливной системы для разных комбинаций видов топлива и систем впрыска. В качестве примера, предложенная модель может применяться в двухтопливной системе двигателя, где контроллер впрыскивает первое топливо в цилиндр двигателя через одну из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыскивает второе топливо в цилиндр двигателя через другую из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Здесь, одним из первого и второго топлива может быть газовое топливо, а другим из первого и второго топлива может быть жидкое топливо. Например, СПГ может впрыскиваться во впускной канал наряду с тем, что бензин впрыскивается непосредственно. В еще одном примере, впрыскиваемые виды топлива могут быть разными видами жидкого топлива, причем, впрыскиваемое непосредственно топливо имеет более высокую октановую характеристику, чем впрыскиваемое во впускной канал топливо. Например, бензин может впрыскиваться во впускной канал наряду с тем, что E85 впрыскивается непосредственно. В альтернативном примере, бензин может впрыскиваться непосредственно наряду с тем, что E85 впрыскивается во впускной канал. Контроллер двигателя может корректировать оцениваемый коэффициент наполнения двигателя на основании доли топлива и типа системы впрыска для каждого топлива. Оцениваемый коэффициент наполнения двигателя может быть дополнительно основан на установке момента непосредственного впрыска (в такте впуска или такте сжатия) и установке момента впрыска во впускной канал (при открытом впускном клапане или закрытом впускном клапане). Контроллер затем может регулировать рабочий параметр двигателя на основании скорректированной оценки.

Как описано выше, коррекция, основанная на доле топлива, может включать в себя коррекцию на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как первое топливо, а кроме того, на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как второе топливо. Кроме того, коррекция может быть основана на системе впрыска каждого топлива, более точно, основана на том, подавалось ли первое топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска, а кроме того, основана на том, подавалось ли второе топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска. Например, в тех случаях, когда первое топливо впрыскивают во впускной канал, а второе топливо подвергают непосредственному впрыску, коррекция включает в себя коррекцию оцениваемого коэффициента наполнения двигателя на основании парциального давления первого впрыскиваемого во впускной канал топлива, а кроме того, на основании парциального давления доли второго непосредственно впрыскиваемого топлива на такте впуска. Регулируемые рабочие параметры двигателя могут включать в себя одно или более из установки момента искрового зажигания, перекрытия клапанов, установки фаз распределения впускных клапанов, установки фаз распределения выпускных клапанов и регулируемой установки фаз кулачкового распределения. В качестве примера, регулировка может включать в себя уменьшение величины запаздывания установки момента искрового зажигания при возрастании оцениваемый коэффициент наполнения двигателя.

В еще одном примере, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя цилиндр двигателя.

первую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал первого топлива в цилиндр двигателя; вторую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска второго, отличного топлива в цилиндр двигателя; и свечу зажигания для инициирования искрового зажигания в цилиндре. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для, на основании условий работы двигателя, впрыска во впускной канал первого количества первого топлива при непосредственном впрыске второго количества второго топлива в цилиндр двигателя, второе количество непосредственного впрыска включает в себя непосредственный впрыск в такте впуска и непосредственный впрыск в такте сжатия. Контроллер дополнительно может корректировать коэффициент наполнения двигателя с исходной оценки, основанной на условиях работы двигателя, в окончательную оценку, основанную на каждом из первого количества первого топлива, второго количества второго топлива, парциального давления первого топлива и парциального давления второго топлива. Контроллер затем может регулировать установку момента искрового зажигания двигателя на основании заключительной оценки коэффициента наполнения двигателя. Здесь, вторая форсунка непосредственного впрыска может быть выполнена с возможностью непосредственно впрыскивать второе топливо в качестве каждого из непосредственного впрыска в такте впуска и непосредственного впрыска в такте сжатия. Поскольку впрыск в такте сжатия не вносит значительный вклад в коэффициент наполнения впрыска топлива, коррекция коэффициента наполнения двигателя на основании парциального давления второго топлива может включать в себя коррекцию на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, а не регулировку на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.

В вышеприведенном примере, регулировка установки момента зажигания двигателя может включать в себя модификацию установки момента зажигания с первой установки момента зажигания для исходной оценки, на вторую установку момента зажигания для заключительной оценки по мере того, как коэффициент наполнения двигателя превышает исходную оценку. В одном из примеров, вторая установка момента зажигания подвергается большему опережению от первой установки момента зажигания. В еще одном примере, вторая установка момента зажигания подвергнута большему запаздыванию от первой установки момента зажигания. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для перемещения впускного дросселя к более закрытому положению по мере того, как заключительная оценка коэффициента наполнения двигателя превышает исходную оценку.

Далее, с обращением к Фиг. 3, показаны примерные регулировки исполнительных механизмов на основании обновленных оценок коэффициента наполнения по мере того, как изменяется топливоснабжение в двухтопливной системе двигателя. Многомерная характеристика 300 изображает непосредственный впрыск первого топлива (здесь, E85) на графике 302, оконный впрыск второго топлива (здесь, бензина) на графике 304, изменение коэффициента наполнения (ΔVol_eff) вследствие изменения топливоснабжения на графике 306, давление в коллекторе (MAP) на графике 308, изменения у положения дросселя на графике 310 и изменения у момента установки зажигания относительно пограничного искрового зажигания (BDL) на графике 312. Все параметры графически изображены в зависимости от времени по оси x.

До t1, двигатель может быть работающим с высокой долей впрыскиваемого во впускной канал бензинового топлива и меньшей долей непосредственно впрыскиваемого этанолового топлива (E85). В дополнение, двигатель может быть работающим с некоторой величиной запаздывания искрового зажигания.

В t1, вследствие изменения условий работы двигателя, непосредственный впрыск E85 увеличивается наряду с тем, что оконный впрыск бензина соответствующим образом уменьшается, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя. Вследствие увеличенного непосредственного впрыска этанолового топлива, может преобладать эффект охлаждения заряда, давая в результате повышение коэффициента наполнения. Чтобы поддерживать воздух, принимаемый в двигателе в состоянии более высокого коэффициента наполнения, MAP понижается посредством незначительного закрывания впускного дросселя. В дополнение, повышенное охлаждение заряда заставляет пограничное искровое зажигание перемещаться в подвергнутое относительно большему опережению положение по сравнению с до t1. Таким образом, в t1, регулируется установка момента зажигания. Здесь, установка момента зажигания подвергается опережению относительно установки момента, используемой до t1, и удерживается на новой установке момента пограничного зажигания (BDL). Значительное опережение пограничного искрового зажигания обусловлено комбинированным эффектом охлаждения заряда и высокой характеристики RON (дорожного октанового числа) топлива E85 относительно бензинового топлива.

В t2, вследствие дальнейшего изменения условий работы двигателя, непосредственный впрыск E85 уменьшается наряду с тем, что оконный впрыск бензина соответствующим образом увеличивается, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя. Вследствие увеличенного впрыска во впускной канал бензинового топлива, может преобладать эффект парциального давления, давая в результате снижение коэффициента наполнения. Чтобы поддерживать воздух, принимаемый в двигателе в состоянии более низкого коэффициента наполнения, MAP повышается посредством незначительного открывания впускного дросселя. В дополнение, пониженное охлаждение заряда заставляет пограничное искровое зажигание перемещаться в подвергнутое относительно большему запаздыванию положение по сравнению с до t2. Таким образом, в t2, регулируется установка момента зажигания. Здесь, установка момента зажигания подвергается запаздыванию относительно установки момента, используемой до t2, и удерживается на новой установке момента пограничного зажигания (BDL).

Таким образом, более точная оценка коэффициента наполнения может рассчитываться на основании совокупного эффекта охлаждения заряда и парциального давления отличающихся типов топлива и типов впрыска топлива. Посредством изучения эффекта охлаждения заряда от каждого из непосредственного впрыска топлива, а также использования спиртового топлива, совокупное повышение коэффициента наполнения от охлаждения заряда может определяться лучше. Одновременно, эффект парциального давления от впрыска во впускной канал топлива может использоваться для определения совокупного снижения коэффициента наполнения. Совокупный эффект используется для внесения поправки в исходную оценку коэффициента наполнения на основании условий скорости вращения-нагрузки двигателя. Посредством более точного оценивания коэффициента наполнения, ошибки оценки заряда воздуха цилиндра могут уменьшаться, улучшая регулирование воздуха двигателя. Посредством согласованной регулировки исполнительных механизмов двигателя, могут уменьшаться возмущения крутящего момента от ошибок потока воздуха. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.

Изобретение относится к способам и системам для коррекции коэффициента наполнения двухтопливной системы. Предложены способ работы двигателя (варианты) и система двигателя для точного оценивания коэффициента наполнения двигателя в системе многоцилиндрового двигателя, работающей на разных видах топлива и разных системах впрыска. Коэффициент наполнения корректируют на основании доли каждого топлива в совокупной величине впрыска топлива, а также на основании типа впрыска для каждого топлива. Оценка коэффициента наполнения компенсирует эффект парциального давления и эффект охлаждения заряда каждого топлива, а также каждого типа впрыска. Технический результат – улучшение управления исполнительными механизмами, улучшение рабочих характеристик двигателя и уменьшение возмущений крутящего момента. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

корректируют оценку коэффициента наполнения двигателя в ответ на парциальное давление первого топлива, впрыскиваемого в цилиндр непосредственным впрыском в цикле двигателя, и парциальное давление второго топлива, впрыскиваемого в цилиндр впрыском во впускной канал в цикле цилиндра, и дополнительно на основании теплоты парообразования первого топлива и того, были ли первое и второе топлива впрыснуты при открытом или закрытом впускном клапане цилиндра, причем парциальные давления первого и второго топлив оценивают на основании молекулярных весов и стехиометрических топливно-воздушных соотношений первого и второго топлив соответственно, при этом первое и второе топлива являются различными типами топлива; и

регулируют исполнительный механизм двигателя в ответ на оценку коэффициента наполнения двигателя.

2. Способ по п. 1, в котором коррекция оценки коэффициента наполнения двигателя в ответ на парциальное давление первого топлива, впрыскиваемого в цилиндр непосредственным впрыском в цикле двигателя, включает в себя этап, на котором осуществляют коррекцию оценки коэффициента наполнения двигателя на основании парциального давления доли непосредственно впрыскиваемого топлива при открывании впускного клапана.

3. Способ по п. 1, в котором одно из первого и второго топлив является газовым топливом, а другое из первого и второго топлив является жидким топливом.

4. Способ по п. 1, в котором исполнительный механизм включает в себя одно из впускного дросселя, регулируемой установки фаз кулачкового распределения, установки момента искрового зажигания, устройства регулировки впуска, перепускной заслонки для выхлопных газов турбонагнетателя и устройства управления движением заряда.

5. Способ по п. 1, в котором первое топливо впрыскивают в цилиндр непосредственным впрыском через форсунку непосредственного впрыска, присоединенную к первой топливной системе, содержащей топливные насосы и топливный бак для хранения первого топлива, причем первая топливная система является системой высокого давления, при этом второе топливо впрыскивают в цилиндр впрыском во впускной канал через форсунку впрыска во впускной канал, присоединенную ко второй топливной системе, содержащей топливный насос и топливный бак для хранения второго топлива.

6. Способ по п. 1, в котором коррекция оценки коэффициента наполнения двигателя дополнительно включает в себя этап, на котором уменьшают оценку коэффициента наполнения двигателя меньше, когда второе топливо впрыскивают во впускной канал на такте впуска, в сравнении с уменьшением оценки коэффициента наполнения двигателя, когда второе топливо впрыскивают во впускной канал на такте выпуска.

7. Способ по п. 1, в котором коррекция оценки коэффициента наполнения двигателя дополнительно включает в себя этапы, на которых уменьшают оценку коэффициента наполнения двигателя на величину увеличения впрыска второго топлива во впускной канал и увеличивают оценку коэффициента наполнения двигателя на величину увеличения непосредственного впрыска первого топлива.

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

впрыскивают первое топливо в цилиндр двигателя через одну из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыскивают второе топливо в цилиндр двигателя через другую из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска, причем второе топливо имеет более высокую теплоту парообразования, чем первое топливо, при этом второе топливо содержит одно или более из более низкого молекулярного веса, чем первое топливо, и более низкого топливно-воздушного соотношения, чем первое топливо,

корректируют оцениваемый коэффициент наполнения двигателя на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как первое топливо, на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как второе топливо, на основании того, подавалось ли первое топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска, и на основании того, подавалось ли второе топливо через форсунку впрыска во впускной канал или непосредственного впрыска, при этом для заданного топлива оцениваемый коэффициент наполнения двигателя больше, когда топливо непосредственно впрыскивают, чем когда его впрыскивают во впускной канал, при этом для форсунки впрыска во впускной канал оцениваемый коэффициент наполнения двигателя больше, когда форсунка впрыска во впускной канал впрыскивает первое топливо, чем когда форсунка впрыска во впускной канал впрыскивает второе топливо, при этом для форсунки непосредственного впрыска оцениваемый коэффициент наполнения двигателя определяют на основании парциального давления топлива, впрыскиваемого посредством форсунки непосредственного впрыска, который больше, когда форсунка непосредственного впрыска впрыскивает второе топливо, чем когда форсунка непосредственного впрыска впрыскивает первое топливо, и теплоты парообразования топлива, причем для форсунки непосредственного впрыска оцениваемый коэффициент наполнения двигателя уменьшается на увеличение парциального давления топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска, и увеличивается на увеличение в теплоте парообразования топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска; и

регулируют рабочий параметр двигателя на основании скорректированной оценки.

9. Способ по п. 8, в котором первое топливо впрыскивают во впускной канал, а второе топливо подвергают непосредственному впрыску, при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором корректируют оцениваемый коэффициент наполнения двигателя на основании парциального давления первого впрыскиваемого во впускной канал топлива и дополнительно на основании парциального давления доли второго непосредственно впрыскиваемого топлива на такте впуска.

10. Способ по п. 9, в котором каждый из первого и второго видов топлива являются видами жидкого топлива, при этом второе топливо имеет более высокую октановую характеристику, чем первое топливо.

11. Способ по п. 9, в котором первое топливо является жидким топливом, включающим в себя бензин, а второе топливо является газовым топливом, включающим в себя сжатый природный газ (СПГ).

12. Способ по п. 8, в котором рабочий параметр двигателя включает в себя одно или более из установки момента искрового зажигания, перекрытия клапанов, установки фаз распределения впускных клапанов, установки фаз распределения выпускных клапанов и регулируемой установки фаз кулачкового распределения.

13. Способ по п. 12, в котором коррекция включает в себя этап, на котором уменьшают величину запаздывания установки момента искрового зажигания при возрастании оцениваемого коэффициента наполнения двигателя.

14. Способ по п. 8, в котором коррекция оцениваемого коэффициента наполнения двигателя на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как первое топливо, и на основании доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как второе топливо, включает в себя этапы, на которых уменьшают оценку коэффициента наполнения двигателя соответственно увеличению доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как первое топливо, и увеличивают оценку коэффициента наполнения двигателя соответственно увеличению доли совокупной величины впрыска топлива, которая подается как второе топливо.

15. Способ по п. 9, в котором форсунка впрыска во впускной канал присоединена к первой топливной системе, содержащей топливный насос и топливный бак для хранения первого топлива, при этом форсунка непосредственного впрыска присоединена ко второй топливной системе, содержащей топливные насосы и топливный бак для хранения второго топлива, причем вторая топливная система является системой высокого давления.

16. Система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий цилиндр двигателя;

первую топливную систему, содержащую топливный насос и топливный бак для хранения первого топлива,

вторую топливную систему высокого давления, содержащую топливные насосы и топливный бак для хранения второго, отличного, топлива,

первую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал первого топлива во впускной канал цилиндра двигателя;

вторую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска второго топлива в цилиндр двигателя;

свечу зажигания для инициирования искрового зажигания в цилиндре; и

контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:

впрыска во впускной канал первого количества первого топлива на основании условий работы двигателя при непосредственном впрыске второго количества второго топлива в цилиндр двигателя, причем второе количество второго топлива включает в себя непосредственный впрыск в такте впуска и непосредственный впрыск в такте сжатия;

коррекции коэффициента наполнения двигателя с исходной оценки, основанной на условиях работы двигателя, на заключительную оценку, основанную на каждом из первого количества первого топлива, второго количества второго топлива, парциального давления первого топлива во впускном канале, парциального давления второго топлива в цилиндре двигателя, скрытой теплоты парообразования второго топлива и того, были ли первое и второе топлива впрыснуты при открытом или закрытом впускном клапане цилиндра, причем парциальные давления первого и второго топлив оцениваются на основании молекулярных весов и стехиометрических топливно-воздушных соотношений первого и второго топлив соответственно; и

регулировки установки момента искрового зажигания двигателя на основании заключительной оценки коэффициента наполнения двигателя.

17. Система по п. 16, в которой вторая форсунка непосредственного впрыска выполнена с возможностью непосредственного впрыска второго топлива в качестве каждого из непосредственного впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия, при этом коррекция коэффициента наполнения двигателя на основании парциального давления второго топлива включает в себя коррекцию на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, а не коррекцию на основании парциального давления второго топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.

18. Система по п. 17, в которой регулировка установки момента искрового зажигания двигателя включает в себя осуществление опережения установки момента зажигания с первой установки момента зажигания для исходной оценки на вторую установку момента зажигания для заключительной оценки при превышении коэффициентом наполнения двигателя исходной оценки.

19. Система по п. 18, в которой контроллер содержит дополнительные команды для перемещения впускного дросселя к более закрытому положению при превышении заключительной оценкой коэффициента наполнения двигателя исходной оценки.