Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в целом, относится к способам и системам для управления использованием воды в двигателе, сопряженном с бесступенчатой трансмиссией (БТ).
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать системы впрыска воды, которые впрыскивают воду во множество местоположений, таких как впускной коллектор, перед цилиндрами двигателя по ходу потока, или непосредственно в цилиндры двигателя. Впрыск воды в двигатель обеспечивает различные преимущества, такие как улучшение топливной экономичности и характеристик двигателя, а также снижение выбросов двигателя. Более конкретно, когда во впуск двигателя или в цилиндры впрыскивают воду, от впускного воздуха и/или компонентов двигателя отбирается тепло для испарения воды, что приводит к охлаждению смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Впрыск воды во впускной воздух (например, во впускной коллектор) понижает как температуру впускного воздуха, так и температуру сгорания в цилиндрах двигателя. Посредством охлаждения упомянутого заряда впускного воздуха, склонность к детонации может быть снижена без обогащения воздушно-топливного отношения сгорающей смеси. Кроме того, это может обеспечить более высокую степень сжатия, более ранний момент зажигания, улучшение производительности при широко открытом дросселе, и снижение температуры отработавших газов. В результате возрастает топливная эффективность. Кроме того, более высокая мощность на единицу объема может привести к увеличению крутящего момента. Кроме того, пониженная температура сгорания со впрыском воды может обеспечить снижение выбросов NOx, в то время как более эффективная топливная смесь (менее обогащенная) может снизить выбросы монооксида углерода и углеводородов.
Системы управления двигателем могут выбирать, когда использовать впрыск воды, на основе условий работы двигателя, таких как ограничения, связанные со склонностью двигателя к детонации. Один из примеров такого подхода раскрыт в патентной заявке США №8,096,283 Сурнилла с соавт. В этой заявке использование воды основано на доступности воды, пределах детонации, требованиях к разбавлению и ограничениях зажигания. Другой пример подхода раскрыт в патентной заявке США №5,148,776 Коннора с соавт. В этой заявке использование воды регулируют на основе величины охлаждения, требуемого для предотвращения преждевременного воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки таких подходов. Например, оптимальное увеличение расхода топлива, связанное с использованием воды, может быть не реализовано из-за фиксированного передаточного отношения трансмиссии. Более конкретно, при заданном запросе от водителя, в зависимости от того, осуществляется ли впрыск воды, могут существовать соответствующие фиксированные скорость вращения двигателя и диапазон нагрузки, отвечающие запросу водителя. Контроллер двигателя может использовать впрыск воды в зависимости от доступности воды на борту транспортного средства. Однако, при переходе между работой со впрыском воды или без впрыска воды, при соответствующих скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя могут наблюдаться связанные с двигателем ограничения, которые могут снижать преимущества в топливной экономичности, обеспечиваемые этим переходом. Например, когда впрыск воды не используется, при высоких нагрузках двигатель может стать более сильно ограниченным пределами детонации. Следовательно, оптимальные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя для запроса водителя могут отличаться от тех, при которых используют впрыск воды. Другой недостаток в том, что частые изменения запроса оператора педали могут вызывать циклические колебания нагрузки двигателя, что приводит к частым включениям и выключениям впрыска воды. Лишние переключения могут снижать топливную экономичность из-за потерь, возникающих во время переходов, и могут приводить к сокращению срока службы компонентов, а также могут вызывать отклонения воздушно-топливного соотношения от оптимального стехиометрического.
Авторы настоящего изобретения отметили, что преимущества в топливной экономичности для двигателя, снабженного впрыском воды, могут быть более эффективно использованы в сочетании с бесступенчатой трансмиссией (БТ). Более конкретно, бесступенчатая трансмиссия может обеспечивать возможность регулирования скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя в зависимости от использования воды (и ее доступности) при поддержании выходной мощности двигателя. В одном из примеров, топливная экономичность может быть улучшена посредством способа для двигателя, снабженного впрыском воды, в сочетании с бесступенчатой трансмиссией (БТ), способа, содержащего: для запрашиваемого водителем уровня мощности, сравнение топливной экономичности без впрыска воды с топливной экономичностью со впрыском воды при первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя; и, в ответ на превышение топливной эффективностью со впрыском воды пороговой величины улучшения при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, впрыск некоторого количества воды в двигатель, и изменение скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя до упомянутых первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя посредством бесступенчатой трансмиссии (БТ). Таким образом, двигатель может работать со впрыском воды, что обеспечивает улучшенную топливную эффективность для заданного запроса водителя посредством увеличения максимальной нагрузки, которая может быть достигнута без детонации, или, другими словами, посредством увеличения предела детонации.
Например, двигатель может быть снабжен системой впрыска воды, обеспечивающей возможность впрыска воды во впускной коллектор, во впускной канал или непосредственно в цилиндр двигателя. В зависимости от доступности воды (например, в специальном баке для воды), система впрыска воды может находиться в активном состоянии (со включенным впрыском воды) или в выключенном состоянии (без впрыска воды). Контроллер может быть выполнен с возможностью сравнения топливной эффективности и мощности для каждого из состояний впрыска воды, для любого заданного запроса от водителя. Влияние пределов детонации, связанное с каждым состоянием впрыска воды, входит в состав данных о взаимосвязи эффективности и мощности, содержащихся в запоминающем устройстве контроллера. Если текущее состояние впрыска воды не является более эффективным состоянием, контроллер может делать предположения о том, есть ли какие-то ограничения, такие как пределы детонации, связанные с соответствующими скоростью вращения и нагрузкой двигателя. Если это так, контроллер может дополнительно определять, могут ли быть изменены скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя при поддержании текущего состояния впрыска воды и при поддержании запрашиваемой выходной мощности двигателя и любые связанные с этим повышения расхода топлива. Другими словами, контроллер может определять, отличаются ли оптимальные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя при более эффективном состоянии впрыска воды от текущей скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. По мере изменения запроса водителя, если эффективность текущего состояния впрыска воды падает (например, более чем на пороговое значение) ниже эффективности другого состояния впрыска воды, состояние впрыска воды переключают. В другом случае, осуществляется поддержание текущего состояния впрыска воды. Более конкретно, если скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя могут быть изменены при поддержании использования текущего состояния впрыска воды с чистым улучшением топливной экономичности, контроллер может поддерживать текущее состояние впрыска воды и переходить к оптимальному диапазону скорости и нагрузки для выбранного состояния. В противном случае, двигатель может быть переключен в другое состояние впрыска воды и переведен в оптимальный диапазон скорости и нагрузки для этого состояния. Например, при работе без впрыска воды двигатель может быть ограничен пределами детонации на более низких нагрузках, нежели при включенном состоянии впрыска воды. Следовательно, для устранения детонации, ожидаемой при работе без впрыска воды, контроллеру двигателя может требоваться приведение в действие бесступенчатой трансмиссии (БТ) для увеличения скорости вращения двигателя при снижении нагрузки двигателя, для поддержания запрашиваемой выходной мощности двигателя, которая может обеспечивать или не обеспечивать чистую экономию. Кроме того, при работе с впрыском воды, бесступенчатая трансмиссия (БТ) может быть приведена в действие для снижения скорости вращения двигателя (по отношению к предыдущей скорости вращения двигателя, при которой впрыск воды был выключен) при увеличении нагрузки (по сравнению с предыдущей нагрузкой, когда впрыск воды был выключен), что может обеспечивать чистую экономию. В связи с тем, что количество воды в резервуаре ограничено, контроллер стремится использовать воду только тогда, когда происходит заранее заданное улучшение топливной эффективности, поэтому упомянутый контроллер обеспечивает впрыск воды и регулирование скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя только тогда, когда увеличение эффективности за счет использования воды по сравнению с эффективностью при некоторых скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя без использования воды, превышает пороговое значение.
Таким образом, может быть улучшена топливная экономичность. Техническим эффектом от внедрения технологии впрыска воды в транспортные средства с бесступенчатой трансмиссией (БТ) является то, что преимущества впрыска воды могут быть эффективно использованы при заданной запрашиваемой водителем мощности. Более конкретно, при заданной запрашиваемой водителем мощности могут быть скорректированы скорость вращения двигателя и крутящий момент для снижения ограничений, связанных с детонацией при более высоких нагрузках, с целью увеличения максимальной нагрузки, и снижения потерь при трении при более низких нагрузках, при одновременном учете изменений пределов детонации из-за характеристик впрыска воды. Техническим эффектом оценки воздействия на топливную экономичность переключений состояния впрыска воды, при которой повышенный расход топлива связывают с работой при сочетании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, соответствующих выбранному состоянию впрыска воды, является то, что может быть снижена частота переключения состояний впрыска воды. При работе двигателя с более эффективным и экономичным состоянием впрыска воды, корректировки БТ могут быть использованы для продления работы двигателя со впрыском воды, несмотря на изменения запрашиваемого водителем крутящего момента или запрашиваемого крутящего момента на колесах, и в условиях, при которых преимущество впрыска воды невелико, корректировки БТ могут быть использованы для продления работы двигателя без впрыска воды, несмотря на изменения запрашиваемого водителем крутящего момента или запрашиваемого крутящего момента на колесах. За счет оптимизации использования воды преимущества впрыска воды могут быть продлены на более длительный период ездового цикла, даже при ограниченной доступности воды.
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 фигур чертежей
На Фиг. 1 показан пример силовой установки транспортного средства.
На Фиг. 2 представлена блок-схема системы двигателя, содержащей систему впрыска воды.
На Фиг. 3 представлен высокоуровневый алгоритм для выбора состояния впрыска воды для использования в системе двигателя на Фиг. 1, основанный на одновременном регулировании сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя посредством бесступенчатой трансмиссии.
На Фиг. 4 показан пример карты для регулирования использования воды.
На Фиг. 5 показан пример использования воды и регулирований БТ во время работы двигателя.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к системам и способам улучшения топливной экономичности транспортного средства с бесступенчатой трансмиссией (в настоящей заявке также называемой БТ), такой, как в силовой установке, показанной на Фиг. 1. Транспортное средство может содержать систему двигателя, выполненную с возможностью впрыска воды, такую как система двигателя, описанная со ссылкой на Фиг. 2. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, такого, как пример алгоритма, представленный на Фиг. 3, для выбора состояния впрыска воды (включенного или выключенного) на основе доступности воды при регулировании сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя посредством регулирований передаточного отношения БТ для более эффективного использования впрыска воды для экономии топлива. Пример карты, которую может использовать контроллер для выбора между поддержанием состояния впрыска воды и переходом в другое состояние впрыска воды, описан со ссылкой на Фиг. 4. На Фиг. 5 показан пример работы двигателя с использованием воды и регулированием БТ. Таким образом, технология впрыска воды может быть интегрирована с технологией БТ с синергетическим эффектом для достижения значительного улучшения топливной экономичности.
Обратимся к Фиг. 1, на которой двигатель 10 внутреннего сгорания, более подробно раскрытый в настоящей заявке со ссылкой на Фиг. 2, показан соединенным с преобразователем 11 крутящего момента посредством коленчатого вала 40. Двигатель 10 может быть выполнен с возможностью работы на бензиновом топливе, этаноловом топливе, смешанном топливе, дизельном топливе и так далее. Как более подробно раскрыто на Фиг. 2, двигатель 10 может быть выполнен с возможностями впрыска воды. Преобразователь 11 крутящего момента дополнительно соединен с трансмиссией 15 посредством вала 17 турбины. В одном из вариантов осуществления, трансмиссия 15 содержит трансмиссию с электронным управлением с возможностью выбора множества передаточных отношений. Трансмиссия 15 может дополнительно содержать другие различные передаточные числа, такие как, например, передаточное число главной передачи (не показано). В представленном примере трансмиссия 15 является бесступенчатой трансмиссией (БТ). БТ может быть автоматической трансмиссией, которая может плавно менять эффективное передаточное отношение в непрерывном диапазоне, в отличие от других механических трансмиссий, которые имеют ограниченное количество фиксированных передаточных чисел (передаточных отношений). Вариативность передаточного отношения БТ позволяет поддерживать более оптимальную частоту вращения входного вала. Как более подробно раскрыто со ссылкой на Фиг. 3, посредством регулирования передаточного отношения БТ, может быть обеспечена возможность изменения контроллером сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при поддержании запрашиваемой выходной мощности двигателя. Например, для поддержания выходной мощности скорость вращения двигателя может быть снижена при соответствующем увеличении нагрузки двигателя посредством перевода БТ на более низкое передаточное отношение. В другом примере, для поддержания выходной мощности скорость вращения двигателя может быть увеличена при соответствующем снижении нагрузки двигателя посредством перевода БТ на более высокое передаточное отношение. Это позволяет более эффективно использовать работу двигателя со впрыском воды для экономии топлива.
Преобразователь 11 крутящего момента содержит обходную муфту (не показана), которая может быть сцепленной, расцепленной или частично сцепленной. Когда муфта либо расцеплена, либо в процессе расцепления, говорят, что преобразователь крутящего момента находится в разблокированном состоянии. Вал 17 турбины упоминается также как входной вал трансмиссии.
Трансмиссия 15 может быть дополнительно соединена с шиной 19 посредством оси 21. Шина 19 обеспечивает взаимодействие транспортного средства (не показано) с дорогой 23. Необходимо отметить, что в одном из вариантов осуществления, упомянутая силовая установка установлена в пассажирском транспортном средстве, которое движется по дороге. В то же время, могут быть использованы различные конфигурации транспортного средства, в одном из примеров двигатель является единственным источником движущей силы, и, таким образом, транспортное средство не является гибридным с использованием электропривода, подключаемым к розетке гибридным и т.д. В других вариантах осуществления, упомянутый способ может быть реализован в гибридном транспортном средстве.
На Фиг. 2 представлен пример варианта осуществления системы 100 двигателя, содержащей систему 60 впрыска воды. Система 100 двигателя установлена в автомобильном транспортном средстве 102, представленном схематически. Система 100 двигателя содержит двигатель 10, который может быть двигателем 10, показанным на Фиг. 1. В описанном варианте осуществления, двигатель 10 является наддувным двигателем, оснащенным турбонагнетателем 13, который содержит компрессор 14, приводимый в движение турбиной 16. Более конкретно, свежий воздух подают по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздушный фильтр 31, после чего он поступает в компрессор 14. Компрессор может быть подходящим компрессором впускного воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от двигателя или с приводом от приводного вала. В системе 100 двигателя, компрессор показан в виде компрессора турбонагнетателя, механически соединенного с турбиной 16 посредством вала 19, причем турбину 16 приводят в действие расширяющиеся отработавшие газы двигателя. В одном из вариантов осуществления компрессор и турбина могут быть соединены в турбонагнетателе с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией ТИГ, в котором геометрию турбины активно изменяют в зависимости от скорости вращения двигателя и других условий работы.
Компрессор 14 соединен с дроссельным клапаном 20 (например, со впускным дросселем) через охладитель 18 нагнетаемого воздуха ОНВ, как показано на Фиг. 1. Например, упомянутый ОНВ может быть теплообменником типа «воздух-воздух» или «воздух-хладагент». Дроссельный клапан 20 соединен со впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора 14 горячий сжатый поступающий воздух поступает в воздухозаборник ОНВ 18, охлаждается, проходя через ОНВ, затем выходит из него и проходит через дроссельный клапан 20 во впускной коллектор 22. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, давление нагнетаемого во впускной коллектор воздуха измеряют посредством датчика 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК) и давление наддува измеряют посредством датчика 124 давления наддува. Обходной клапан компрессора (не показан) может быть последовательно соединен между впуском и выпуском компрессора 14. Обходной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, с возможностью открытия для снятия избыточного давления наддува при определенных условиях работы. Например, обходной клапан компрессора может быть открыт в ответ на помпаж компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с рядом камер сгорания и цилиндров 180 через ряд впускных клапанов (не показаны) и впускных трактов (то есть, впускных каналов) 185. Впускной коллектор 22 расположен перед всеми камерами 180 сгорания двигателя 10 по ходу потока, как показано на Фиг. 1. Для определения температуры впускного воздуха на соответствующих участках впускного канала могут быть предусмотрены дополнительные датчики, такие как датчик 33 температуры нагнетаемой смеси в коллекторе (ТНСК) и датчик 125 температуры нагнетаемого воздуха (ТНВ). Значение температуры воздуха может быть далее использовано в сочетании со значением температуры охлаждающей жидкости двигателя, например, для расчета количества топлива, поступающего в двигатель. Каждая камера сгорания может дополнительно содержать датчик 183 детонации для выявления и дифференциации событий аномального сгорания, таких как детонация и преждевременное воспламенение. В альтернативных вариантах осуществления один или несколько датчиков 183 детонации могут быть соединены с различными участками блока двигателя.
Камеры сгорания дополнительно соединены с выпускным коллектором 136 посредством ряда выпускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания 180 накрыты головкой 182 цилиндров и соединены с топливными инжекторами 179 (несмотря на то, что на Фиг. 2 показан только один топливный инжектор, каждая камера сгорания содержит соединенный с ней топливный инжектор). Подачу топлива к топливному инжектору 179 может осуществлять топливная система (не показана), содержащая топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Топливный инжектор может быть выполнен в виде инжектора непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеру 180 сгорания, или в виде инжектора распределенного впрыска для впрыска топлива во впускной канал перед впускным клапаном камеры 180 сгорания по ходу потока.
В представленном варианте осуществления показан одиночный выпускной коллектор 136. Однако, в других вариантах осуществления выпускной коллектор может содержать несколько секций выпускного коллектора. Конфигурации, содержащие несколько секций выпускного коллектора, могут обеспечить распределение потока газов от различных камер сгорания в разные участки системы двигателя. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 136 перед турбиной 16 по ходу потока. В качестве альтернативы, датчик 126 УКОГ может быть заменен на датчик кислорода отработавших газов с двумя устойчивыми состояниями.
Для приведения в действие турбины отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора направляют в турбину 16, как показано на Фиг. 2. Когда требуется снижение крутящего момента турбины, некоторое количество отработавших газов может быть выпущено через перепускной клапан, в обход турбины. Далее общий поток от турбины и перепускного клапана проходит через устройство 70 снижения выбросов. В целом, одно или несколько устройств 70 снижения выбросов могут содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов последующей обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, позволяющей снизить количество одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов.
Обработанные отработавшие газы могут быть полностью или частично выпущены из устройства 70 снижения выбросов в атмосферу через выхлопную трубу 35. Однако, вместо этого, в зависимости от условий работы, некоторое количество отработавших газов может быть отведено в канал 151 рециркуляции отработавших газов РОГ, и, через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ, ко впуску компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью приема отработавших газов, отводимых после турбины 16 по ходу потока. Клапан 152 РОГ может быть открыт для пропускания регулируемого количества охлажденных отработавших газов во впуск компрессора для обеспечения требуемых характеристик сгорания и снижения выбросов. Таким образом, система 100 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути протекания РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает отличную гомогенизацию отработавших газов во впускном воздухе. Кроме того, расположение точек отбора РОГ и их подмешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения массы доступных РОГ и увеличения производительности. В других вариантах осуществления система РОГ может являться системой РОГ высокого давления с каналом 151 РОГ, соединенным перед турбиной 16 и после компрессора 14 по ходу потока. В некоторых вариантах осуществления датчик 23 ТНСК может быть расположен так, чтобы определять температуру нагнетаемой смеси в коллекторе, которая может содержать воздух и отработавшие газы, рециркулируемые через канал 151 РОГ.
Камера 180 сгорания дополнительно получает воду или водяной пар через систему 60 впрыска воды. Впрыск воды из системы 60 впрыска воды может осуществляться во впуск двигателя или непосредственно в камеры 180 сгорания посредством одного или нескольких водяных инжекторов 45-48. Например, впрыск воды может осуществляться во впускной коллектор 22 перед дросселем 20 по ходу потока, посредством водяного инжектора 45, что в настоящей заявке также упоминается как центральный впрыск воды. В другом примере, может осуществляться впрыск воды во впускной коллектор 22, после дросселя 20 по ходу потока, посредством водяного инжектора 46. В еще одном примере, может осуществляться впрыск воды в один или несколько впускных трактов (то есть, впускных каналов) 185 посредством водяного инжектора 48 (в настоящей заявке также упоминаемый как распределенный впрыск воды), и/или непосредственно в камеру 180 сгорания посредством водяного инжектора 47 (в настоящей заявке также упоминаемый как непосредственный впрыск воды). В одном из вариантов осуществления инжектор 48, расположенный во впускных трактах, может быть наклонен и обращен в сторону впускного клапана цилиндра, к которому прикреплен впускной тракт. В результате инжектор 48 может осуществлять впрыск воды непосредственно на впускной клапан, что приводит к быстрому испарению впрыснутой воды и улучшению распределения водяных паров. В другом варианте осуществления инжектор 48 может быть наклонен в сторону от впускного клапана и расположен с возможностью впрыска воды в направлении, встречном направлению потока впускного воздуха через впускной тракт. В результате, более высокая доля впрыснутой воды может быть вовлечена в воздушный поток, что усиливает охлаждение воздуха за счет впрыска воды.
Несмотря на то, что на Фиг. 1 для примера представлены по одному инжектору 47 и инжектору 48, каждая камера 180 сгорания и каждый впускной тракт 185 могут содержать свой собственный инжектор. В альтернативных вариантах осуществления система 60 впрыска воды может содержать водяные инжекторы, расположенные в одном или нескольких упомянутых местах. Например, в одном из вариантов осуществления, двигатель может содержать только водяной инжектор 46. В другом варианте осуществления двигатель может содержать каждое из следующих устройств, а именно, водяной инжектор 46, водяные инжекторы 48 (по одному в каждом впускном тракте) и водяные инжекторы 47 (по одному в каждой камере сгорания).
Система 60 впрыска воды содержит бак 63 для хранения воды, водяной насос 62, систему 72 сбора воды и заправочный канал 69 для воды. Воду, хранящуюся в баке 63, подают в водяные инжекторы 45-48 через водяной канал 61 и трубки 161. В вариантах осуществления, которые содержат множество инжекторов, водяной канал 61 может содержать клапан 162 (например, распределительный клапан, многоходовой клапан, дозирующий клапан и так далее) для направления воды в различные водяные инжекторы через соответствующие трубки. В качестве альтернативы, каждая трубка 161 может содержать соответствующие клапаны внутри водяных инжекторов 45-48 для регулирования потока воды через них. В дополнение к водяному насосу 62 один или несколько дополнительных насосов могут быть предусмотрены в трубках 161 для нагнетания воды в инжектор 47 непосредственного впрыска.
Бак 63 для хранения воды может содержать датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры воды, которые могут передавать информацию об упомянутых параметрах воды контроллеру 12. Например, в холодных условиях датчик 67 температуры воды определяет, замерзла ли вода в баке 63 или доступна для впрыска. В некоторых вариантах осуществления канал хладагента двигателя (не показан) может быть соединен с баком 63 хранения с возможностью теплообмена для размораживания замершей воды. Уровень хранящейся в баке 63 воды, определенный датчиком 65 уровня воды, может передаваться оператору транспортного средства и/или использоваться для регулирования работы двигателя. Например, для отображения уровня воды может быть использован указатель или индикатор уровня воды на панели приборов транспортного средства (не показана). Если уровень воды в баке 63 для воды превышает пороговой уровень, может быть сделан вывод о том, что для впрыска доступно достаточное количество воды, соответственно, контроллер может включить впрыск воды. В противном случае, если уровень воды в водяном баке 63 ниже порогового уровня, может быть сделан вывод о том, что количество воды, доступной для впрыска, недостаточно, следовательно, впрыск воды может быть выключен контроллером.
В представленном варианте осуществления бак 63 для хранения воды может быть вручную пополнен через заправочный канал 69 для воды и/или автоматически пополнен посредством системы 72 сбора воды через канал 76 наполнения водяного бака. Система 72 сбора воды может быть соединена с одним или несколькими компонентами 74 транспортного средства так, что бак для хранения воды может быть пополнен на борту транспортного средства конденсатом, собранным с различных систем двигателя или транспортного средства. В одном из примеров, система 72 сбора воды может быть соединена с системой РОГ для сбора воды, конденсирующейся из отработавших газов, проходящих через систему РОГ. В другом примере, система 72 сбора воды может быть соединена с системой кондиционирования воздуха (не показана) для сбора воды, конденсирующейся на хладагенте, проходящем через конденсор. Заправочный канал 69 для воды может быть соединен по текучей среде с фильтром 68, который может удалять мелкие примеси, содержащиеся в воде.
Кроме того, на Фиг. 2 показана система 28 управления. Система 28 управления может быть соединена с возможностью обмена данными с различными компонентами системы 100 двигателя для выполнения алгоритмов управления и действий, описанных в данной заявке. Система 28 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, содержащим микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, запоминающее устройство с произвольным доступом, энергонезависимое запоминающее устройство, и шину данных. Контроллер 12 может принимать входные данные со множества датчиков 30, таких как различные датчики на Фиг. 1-2, для получения входных данных, таких как положение рычага переключения трансмиссии, положение педали акселератора, запрос на торможение, скорость транспортного средства, скорость вращения двигателя, массовый расход воздуха двигателя, давление наддува, условия окружающей среды (температура, давление, влажность) и так далее. К другим датчикам относятся датчики ОНВ 18, такие как датчик температуры впуска ОНВ, датчик 125 ТНВ и датчик 124 давления, датчик температуры выпуска ОНВ и датчик 23 ТНСК, датчик 183 детонации для определения зажигания остаточных газов и/или распределение воды по цилиндрам и другие. Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков, показанных на Фиг. 1-2, и задействует различные исполнительные механизмы, показанные на Фиг. 1-2, для регулирования работы двигателя на основе получаемых сигналов и команд, сохраненных в запоминающем устройстве контроллера. Например, осуществление впрыска воды в двигатель может содержать регулирование ширины импульса инжекторов 45-48 для изменения количества впрыскиваемой воды, при дополнительном регулировании момента впрыска воды и количества импульсов впрыска. В некоторых примерах, в носителе данных могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором для реализации способов, описанных ниже (например, на Фиг. 3), а также других вариантов, которые предполагаются, но не приведены отдельно.
Таким образом, система на Фиг. 1-2 обеспечивает систему транспортного средства, содержащую: двигатель; топливный инжектор для подачи топлива из топливного бака в двигатель; водяной инжектор для подачи воды из резервуара с водой в двигатель; бесступенчатую трансмиссию БТ, соединяющую двигатель с колесами транспортного средства, имеющую множество передаточных отношений; и контроллер. Контроллер 12 может быть выполнен с сохраненными в долговременной памяти машиночитаемыми командами для: оценки первой эффективности, соответствующей работе двигателя с выключенным водяным инжектором, и второй эффективности, соответствующей работе двигателя с первым измененным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и включенным водяным инжектором; если вторая эффективность превышает первую эффективность, и уровень воды в резервуаре для воды превышает пороговый уровень, включения водяного инжектора при выборе одного из множества передаточных отношений БТ для обеспечения первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя; и, если вторая эффективность ниже, чем первая эффективность, или уровень воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня, выключения водяного инжектора при выборе другого из множества передаточных отношений БТ для обеспечения второго измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отличного от первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. В представленном примере, дополнительно или в качестве альтернативы, первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе со впрыском воды, причем второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе без впрыска воды, и первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя имеет более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя, нежели второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
Теперь обратимся к Фиг. 3, где раскрыт пример алгоритма 300 для согласования выбора состояния впрыска воды в двигателе с регулированием передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии (БТ). Таким образом, параметры двигателя силовой установки (включая скорость вращения двигателя и нагрузки двигателя) могут быть откорректированы при поддержании запрашиваемой выходной мощности двигателя и при эффективном использовании эффектов охлаждения нагнетаемого воздуха (таких как влияние на октановое число и возможность снижения детонации) и улучшения топливной экономичности, обеспечиваемых как впрыском воды, так и регулированием БТ. Упомянутый способ позволяет улучшать топливную экономичность, несмотря на частые изменения запрашиваемой водителем мощности. Команды по осуществлению способа 300 и других способов, раскрытых в настоящей заявке, могут быть выполнены контроллером на основе команд, сохраненных в запоминающем устройстве контроллера, и в соответствии с сигналами, поступающими от датчиков системы двигателя, таких как датчики, описанные выше со ссылкой на Фиг. 1-2. Контроллер может приводить в действие исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии со способами, описанными ниже.
На этапе 302 алгоритм содержит оценку и/или измерение условий работы двигателя. Они могут содержать, например, запрос мощности водителем (такой как основанный на выходных данных датчика положения педали, соединенного с оператором педали, и измеренной скорости транспортного средства), температуру окружающей среды, давление и влажность, температуру двигателя, уровень топлива в топливном баке, уровень воды в баке для воды, октановое число топлива, давление воздуха в коллекторе ДВК, величину потока воздуха в коллекторе ВПВК, температуру каталитического нейтрализатора, температуру впуска, уровень наддува и так далее.
На этапе 304 способ содержит сравнение эффективности заданного топлива двигателя для заданного запроса мощности водителем при каждом состоянии впрыска воды. Различные состояния впрыска воды содержат включенное состояние впрыска воды, при котором впрыск воды включен и осуществляется впрыск воды в двигатель (например, в цилиндр, во впускной канал или во впускной коллектор), и выключенное состояние впрыска воды, при котором впрыск воды выключен. По существу, включенное состояние впрыска воды может быть возможно только, если в баке для воды достаточно воды. Например, топливная эффективность двигателя со включенным впрыском воды может быть сравнена с топливной эффективностью двигателя без впрыска воды.
В вариантах осуществления, содержащих несколько вариантов водяных инжекторов, может быть осуществлено сравнение топливных эффективностей каждого из вариантов впрыска воды (таких как непосредственный впрыск, распределенный впрыск и центральный впрыск воды). Например, может быть осуществлено сравнение топливной эффективности работы двигателя без впрыска воды с эффективностью впрыска воды непосредственно в цилиндры двигателя посредством водяного инжектора непосредственного впрыска, и с эффективностью впрыска воды во впускной канал перед впускным клапаном по ходу потока посредством водяного инжектора распределенного впрыска воды, а также с эффективностью впрыска воды во впускной коллектор перед впускным дросселем или после него по ходу потока посредством водяного инжектора центрального впрыска.
В настоящей заявке термин топливная эффективность двигателя может быть определен как объем работы, произведенной при заданном количестве топлива при каждом состоянии впрыска воды, тогда как обычно в данной области техники используют термин удельный расход топлива УРТ. В одном из примеров, контроллер может сравнивать топливную эффективность двух состояний впрыска воды посредством сравнения удельного расхода топлива УРТ двигателя при каждом состоянии. УРТ двигателя при каждом состоянии впрыска воды может быть сохранен в таблицах, картах и/или уравнениях, в виде функции от условий работы, таких как количество оборотов в минуту, нагрузка, крутящий момент, температура, влажность, октановое число топлива и так далее. Более конкретно, для запроса водителя, контроллер может определять УРТ двигателя без впрыска воды и затем определять эффективность как величину, обратную УРТ. Затем контроллер может определять требуемое количество впрыскиваемой воды и рассчитывать топливную эффективность с впрыском воды (в том числе, топливную эффективность с определенным количеством воды, подаваемым посредством непосредственного впрыска воды, распределенного впрыска воды и/или центрального впрыска), и определять эффективность как величину, обратную УРТ.
На этапе 306, способ содержит определение того, превышает ли улучшение эффективности двигателя за счет изменения состояния впрыска воды из текущего состояния в другое состояние пороговое значение. Например, в текущий момент двигатель может работать без впрыска воды и, в ответ на изменение запроса водителя, может быть определено, превышает ли улучшение топливной эффективности двигателя за счет перехода на работу с впрыском воды пороговое значение. В другом примере, в текущий момент двигатель может работать с впрыском воды и, в ответ на изменение запроса водителя, может быть определено, превышает ли улучшение топливной эффективности двигателя за счет перехода на работу без впрыска воды пороговое значение. Таким образом, контроллер может определять такое состояние впрыска воды, которое обеспечивает более низкий УРТ, как более эффективное состояние.
Если улучшение эффективности двигателя не превышает пороговое значение, то на этапе 318 упомянутый способ осуществляет поддержание текущего состояния впрыска воды двигателя. При этом, если впрыск воды уже включен, водяной инжектор остается включенным. В качестве альтернативы, для достижения дополнительного улучшения топливной экономичности может быть использовано регулирование БТ при текущем состоянии впрыска воды для регулирования сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Например, если в текущем состоянии впрыск воды включен, скорость вращения двигателя может быть снижена при одновременном повышении нагрузки двигателя для снижения потерь при трении при низких нагрузках, при текущей подаче топлива и при поддержании запрошенного уровня мощности двигателя. В качестве альтернативы, если в текущем состоянии вода включена, пороговое значение может быть отрицательным таким, чтобы осуществлять выключение воды, если вода все еще обеспечивает улучшение топливной экономичности, но очень небольшое. Это обеспечивает экономию воды для использования в будущем с более существенным увеличением топливной эффективности.
Если улучшение эффективности двигателя превышает пороговое значение (на основе сравнения топливной эффективности на этапе 304), то на этапе 308 упомянутый способ содержит прогнозирование скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя после перехода в другое состояние впрыска воды. Более конкретно, для поддержания выходной мощности, соответствующей запросу водителя, переключение состояния впрыска воды может привести к другому сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Например, при заданном запросе водителя, двигатель может обеспечивать такую же выходную мощность посредством работы с более низкой скоростью вращения двигателя и с более высокой нагрузкой со включенным впрыском воды или с более высокой скоростью вращения двигателя и более низкой нагрузкой без впрыска воды.
На этапе 310, может быть определено, ожидаются ли какие-либо ограничения работы двигателя при спрогнозированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя для более эффективного состояния впрыска воды. К ним могут относиться, например, ограничения, связанные с детонацией, или потери при трении. Например, может быть определено, вероятна ли детонация при спрогнозированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя.
Если при спрогнозированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя детонация не ожидается, то на этапе 312, упомянутый способ содержит перевод двигателя в другое состояние впрыска воды. В одном из примеров, в котором упомянутое другое состояние впрыска воды содержит выключение впрыска воды, в ответ на то, что детонация не ожидается, контроллер может подавать сигнал исполнительному механизму, соединенному с подающим воду в двигатель водяным инжектором, для выключения водяного инжектора. В другом примере, в котором упомянутое другое состояние впрыска воды содержит включение впрыска воды, в ответ на то, что детонация не ожидается, контроллер может подавать сигнал исполнительному механизму, соединенному с подающим воду в двигатель водяным инжектором, для включения водяного инжектора.
Затем упомянутый алгоритм может перейти к этапу 320, на котором контроллер регулирует БТ для обеспечения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, оптимального для выбранного состояния впрыска воды. Например, в ответ на переключение впрыска воды во включенное состояние может быть осуществлен перевод БТ на более низкое передаточное отношение, что снижает скорость вращения двигателя. В другом примере, в ответ на переключение впрыска воды в выключенное состояние может быть осуществлен перевод БТ на более высокое передаточное отношение, что увеличивает скорость вращения двигателя.
В дополнение к приведению в действие БТ, контроллер может дополнительно воздействовать на одно или несколько из следующих устройств и характеристик, а именно на впускной дроссель двигателя, впускные и/или выпускные кулачки, подъем клапанов, давление наддува и момент зажигания, для выдачи оптимальной нагрузки и оптимального крутящего момента для выбранного топлива.
Возвращаясь к этапу 310, если при спрогнозированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя ожидается детонация, то на этапе 314, упомянутый способ содержит прогнозирование повышения расхода топлива, связанного с регулированием для предотвращения детонации. Например, может быть определена возможность изменения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя (посредством регулирования передаточного отношения БТ) для снижения детонации. Перевод на отрегулированное/измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя может содержать выбор передаточного отношения БТ, соответствующего отрегулированному сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Это может содержать выбор передаточного отношения, которое обеспечивает повышение скорости вращения двигателя при снижении нагрузки двигателя при выключенном состоянии впрыска воды для поддержания выходной мощности двигателя с одновременным снижением детонации. Это обусловлено тем, что, если впрыск воды не используется, при более высоких нагрузках двигателя двигатель становится более ограничен пределами детонации. В другом примере, при приближении работы двигателя с выключенным состоянием впрыска воды к пределу детонации, скорость вращения двигателя может быть увеличена при снижении нагрузки двигателя. Таким образом, авторы отметили, что сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя можно изменять при поддержании выходной мощности посредством регулирования передаточного отношения БТ. Затем может быть рассчитана топливная эффективность двигателя для нового сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и выбранного состояния впрыска воды (в настоящем примере - это эффективность топлива с более высоким октановым числом при более высокой скорости вращения двигателя и более низкой нагрузке).
Например, контроллер может обращаться к картам для определения того, приведет ли изменение скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя к переходу двигателя с первой линии (или участка) наилучшей эффективности на вторую линию с более низкой эффективностью по сравнению с первой линией. В настоящей заявке, оценка увеличения расхода топлива может осуществляться на основе падения эффективности (то есть, на основе разности между эффективностью на первой линии и на второй линии). В раскрытом выше примере первая эффективность двигателя без впрыска воды при изначальных более низкой скорости вращения двигателя и более высокой нагрузке двигателя может быть сравнена со второй эффективностью при включенном впрыске воды, при измененных посредством БТ более высокой скорости вращения двигателя и более низкой нагрузке. В другом примере, может быть определена величина смещения момента зажигания в сторону запаздывания, требуемая для предотвращения детонации, и может быть рассчитано соответствующее увеличение расхода топлива.
На этапе 316 может быть осуществлено сравнение спрогнозированного увеличения расхода топлива, связанного с детонацией, с изменением топливной экономичности, связанным с переходом на выбранное состояние впрыска воды. Другими словами, осуществляется сравнение топливной экономичности, связанной с работой двигателя при текущем состоянии впрыска воды, изменением топливной экономичности, связанным с работой двигателя при другом состоянии впрыска воды при измененном сочетании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. При этом, двигатель может работать при текущем состоянии впрыска воды с изначальным или измененным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, причем это изменение основано на ограничениях двигателя при текущем состоянии впрыска воды (которые могут быть такими же, как ограничения двигателя с другим видом топлива, или отличаться от них). Таким образом, измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при текущем состоянии впрыска воды может быть отличным от измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при упомянутом другом состоянии впрыска воды. Например, измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при текущем состоянии впрыска воды может быть отрегулировано с учетом потерь на трение, тогда как при упомянутом другом состоянии впрыска воды регулирование измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя может осуществляться с учетом ограничений, связанных с детонацией. Однако, поддержание уровня мощности двигателя осуществляется при любых режимах работы двигателя (с изначальным или измененным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя).
Если увеличение расхода топлива ниже, чем изменение топливной экономичности из-за переключения впрыска воды, то есть общий результат, даже при измененном сочетании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и переключении состояния впрыска воды, обеспечивает чистую экономию, то упомянутый способ переходит к этапу 317 для определения наличия причин, по которым может быть невозможен переход в упомянутое другое состояние впрыска воды. В одном из примеров, текущее состояние впрыска воды содержит выключенный впрыск воды, упомянутое другое состояние впрыска воды содержит включенное состояние впрыска воды, причем переход в упомянутое другое состояние впрыска воды может быть невозможен из-за того, что уровень воды в баке для воды системы впрыска воды ниже порогового значения (или из-за того, что количество доступной воды ниже, чем требуется для впрыска воды). В другом примере, переход на упомянутое другое состояние впрыска воды может быть невозможен из-за неисправности компонента системы впрыска воды (то есть, неисправности водяного инжектора, неисправности водяного насоса и так далее).
Если переход на упомянутое другое состояние возможен, то на этапе 312, упомянутый способ переходит к переводу двигателя в состояние впрыска воды с более высокой эффективностью посредством регулирования соответствующих инжекторов. Кроме того, на этапе 320 упомянутый контроллер может регулировать БТ и двигатель для обеспечения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, оптимального для выбранного состояния впрыска воды и для устранения заданных ограничений детонации. Например, может быть осуществлен перевод двигателя во включенное состояние впрыска воды при переводе БТ на передаточное отношение, при котором снижена скорость вращения двигателя, и одновременно двигатель увеличивает нагрузку двигателя при поддержании выходной мощности силовой установки на прежнем уровне.
Если переход в упомянутое другое состояние невозможен, то на этапе 318, упомянутый способ переходит к поддержанию текущего состояния впрыска воды в двигатель. Таким образом, несмотря на то, что для заданного запроса водителя другое состояние впрыска воды обеспечивает более высокую топливную эффективность, контроллер может поддерживать текущее состояние впрыска воды в двигатель в виду невозможности обеспечения требуемого впрыска воды из-за ограничений системы впрыска воды. Дополнительно, на этапе 320, упомянутый контроллер может регулировать БТ для обеспечения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, оптимального для текущего состояния впрыска воды. Это может содержать поддержание изначального сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при поддержании текущего состояния впрыска воды, или регулирование сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя для текущего состояния впрыска воды посредством регулирования передаточного отношения БТ.
Возвращаясь к этапу 316, если увеличение расхода топлива выше, чем изменение топливной экономичности из-за переключения, то есть, общим результатом, даже при изменении сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и переключении состояний впрыска воды, является повышение расхода топлива, то упомянутый способ переходит к этапу 318 для поддержания текущего состояния впрыска воды в двигателе. Таким образом, несмотря на то, что для заданного запроса водителя другое состояние впрыска воды номинально может обеспечивать улучшение топливной экономичности, контроллер может поддерживать текущее состояние впрыска воды в двигатель в виду ограничений, которые могут присутствовать при работе с другим состоянием впрыска воды. Дополнительно, на этапе 320 упомянутый контроллер может регулировать БТ для обеспечения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, оптимального для выбранного состояния впрыска воды. Это может содержать поддержание изначального сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при поддержании текущего состояния впрыска воды. В качестве альтернативы, это может содержать регулирование сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при текущем состоянии впрыска воды посредством регулирования передаточного отношения БТ при поддержании текущего состояния впрыска воды.
Следует понимать, что несмотря на то, что раскрытый выше способ описывает прогнозирование ограничений, связанных с детонацией, при спрогнозированных на этапе 310 скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, и прогнозирование увеличения расхода топлива для предотвращения детонации на этапе 314, это не является ограничивающим признаком. В другом примере, контроллер может прогнозировать потери на трение при спрогнозированном сочетании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, и затем прогнозировать увеличение расхода топлива для предотвращения трения. Например, в определенных условиях трение может быть принесено в жертву ограничениям детонации.
Таким образом, для некоторого уровня мощности, контроллер может сравнивать топливную экономичность без впрыска воды с топливной экономичностью со впрыском воды при измененном сочетании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. В одном из примеров, в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды пороговой величины при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, упомянутый контроллер может переходить на впрыск некоторого количества воды в двигатель, и осуществлять изменение скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя до скорректированных значений. В противном случае, в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды пороговой величины улучшения при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, но при уровне воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня, контроллер может поддерживать работу двигателя без впрыска воды. Например, после перехода на использование впрыска воды, может быть осуществлен перевод двигателя к первым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, которые основаны на пределе детонации при работе двигателя со впрыском воды, тогда как при поддержании работы двигателя без впрыска воды, может быть осуществлен перевод двигателя ко вторым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, отличным от первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, которые основаны на пределе детонации при работе двигателя без впрыска воды. В обоих случаях, может быть выбрано передаточное отношение БТ, которое соответствует (первым или вторым) скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя. Например, первые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя могут содержать более низкую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более высокую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя, и вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя содержат более высокую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более низкую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя. Кроме того, скорость вращения двигателя в первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя может быть снижена и нагрузка двигателя в первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя может быть увеличена для поддержания уровня мощности, при приближении к пределу детонации при работе двигателя с впрыском воды. Для сравнения, скорость вращения двигателя во вторых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя может быть увеличена и нагрузка двигателя во вторых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя может быть снижена для поддержания уровня мощности, при приближении к пределу детонации при работе двигателя без впрыска воды. Следует понимать, что уровень мощности поддерживают как для работы двигателя без впрыска воды, так и для работы двигателя с впрыском воды при скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, причем уровень мощности представляет собой отдачу трансмиссии двигателя, определяемую как произведение нагрузки двигателя и скорости вращения двигателя.
В одном из примеров, как более подробно раскрыто со ссылкой на Фиг. 4, данные участков топливных карт для каждого состояния впрыска воды могут быть сокращены до двух линий наилучшей эффективности, между которыми контроллер может осуществлять более быструю интерполяцию в реальном времени. В противном случае, контроллер должен был бы выполнять оптимизацию по каждой карте, и затем пытаться дополнительно выполнять оптимизацию по точке в промежутке между двумя упомянутыми состояниями впрыска воды. В этом подходе, контроллер может использовать участки топливных карт для предварительного определения линий оптимальной эффективности. Затем, для текущей запрашиваемой мощности, контроллер может находить линии оптимальной эффективности для текущей рабочей мощности и оценивать эти две кривые для определения оптимальной эффективности. Контроллер может осуществлять линейную интерполяцию между линиями оптимальной эффективности при включенном состоянии впрыска воды и при выключенном состоянии впрыска воды. Несмотря на то, что линии могут быть не прямыми, изменения могут быть достаточно малы, чтобы линейная аппроксимация давала приемлемые результаты в реальном времени.
Теперь обратимся к Фиг. 4, на которой показан пример карты 400 для сравнения топливных эффективностей, соответствующих различным состояниям впрыска воды для заданной запрашиваемой водителем выходной мощности, а также для сравнения топливных эффективностей, соответствующих различным сочетаниям скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при заданном состоянии впрыска воды. В одном из примеров, карта, показанная на Фиг. 4, может быть составлена в процессе калибровки двигателя и сохранена в запоминающем устройстве контроллера двигателя. Затем, во время работы двигателя, контроллер может обращаться к этой карте для определения, следует ли поддерживать использование текущего состояния впрыска воды или осуществить переход в другое состояние впрыска воды, в ответ на изменение запроса водителя.
Карта 400 описывает первую линию зависимости наилучшей эффективности от мощности при выключенном впрыске воды, которая в настоящей заявке также упоминается как первый предел 404 нагрузки, соответствующий оптимальной топливной эффективности (изображенный сплошной линией). Кроме того, карта 400 описывает вторую линии зависимости наилучшей эффективности от мощности при включенном впрыске воды, которая в настоящей заявке также упоминается как второй предел 406 нагрузки, соответствующий оптимальной топливной эффективности (изображенный пунктирной линией). На представленных графиках по оси X отложена скорость вращения двигателя и по оси У отложена нагрузка двигателя или крутящий момент. Пример участка УРТ (здесь овальной формы) наилучшей топливной эффективности при выключенном состоянии впрыска воды обозначен пунктирной линией 408, и соответствующий участок при включенном впрыске воды обозначен пунктирной линией 409. Следует отметить, что упомянутые участки 408 и 409 показывают крайние участки минимального расхода топлива и что участки, находящиеся за пределами упомянутых участков, не показаны на графике для наглядности. Таким образом, точное расположение овалов постоянной эффективности изменяется в зависимости от текущих пределов детонации, которые изменяются с изменением октанового числа топлива, температуры, влажности и степени сжатия. Максимальный крутящий момент двигателя при заданной скорости вращения двигателя показан кривой 402. Линии постоянной выходной мощности, соответствующие значениям 10 кВ-50 кВ, представлены, соответственно, линиями 450-490 мощности.
Первое регулирование описано со ссылкой на рабочие точки 410-416. На основании текущего запроса водителя двигатель может быть в рабочей точке 410 на карте скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Более конкретно, на основе нагрузки двигателя, соответствующей положению на первом пределе 404 нагрузки, соответствующем оптимальной топливной эффективности (или непосредственно под ним), и запрашиваемой мощности в 10 кВ, двигатель может работать в рабочей точке 410 без впрыска воды и при скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, соответствующих линии 450 мощности. Скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя в этой точке могут быть выбраны на основе участка 408 УРТ.
В случае увеличения запроса водителя до 20 кВ (например, из-за нажатия на педаль оператором при работе двигателя без впрыска воды), двигатель может осуществить переход к работе вдоль линии 460 мощности, и, на основе изменения топливной эффективности, определить, следует ли включить впрыск воды. В первом варианте двигатель может быть переведен в рабочую точку 412 на линии 460 мощности. В этом случае запрос водителя обеспечивается при поддержании выключенного впрыска воды. Во втором варианте двигатель может быть переведен в рабочую точку 414 на линии 460 мощности, где такая же выходная мощность обеспечивается при переходе на работу с впрыском воды. По существу, для заданного запроса водителя, более высокая топливная эффективность обеспечивается посредством поддержания выключенного впрыска воды, поскольку двигатель работает на участке наилучшей топливной эффективности в точке 414. Однако, контроллер может дополнительно определить, что рабочая точка 414 связана с ограничением (например, с ограничением, обусловленным детонацией), которое может быть устранено посредством перехода, в качестве третьего варианта, в рабочую точку 416, где при работе на той же линии 460 мощности увеличена нагрузка двигателя и снижена скорость вращения двигателя. Регулирование скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя может быть осуществлено посредством регулирования передаточного отношения БТ. Переход в рабочую точку 416 приводит к падению топливной экономичности (то есть, влечет за собой увеличение расхода топлива), по сравнению с продолжением работы в рабочей точке 414. Однако, величина увеличения расхода топлива, связанного с переходом из рабочей точки 414 в рабочую точку 416, меньше, чем улучшение топливной экономичности, связанное с переходом из рабочей точки 412 в рабочую точку 414. Следовательно, в ответ на увеличение запроса водителя, с точки зрения топливной эффективности выгоднее перейти из рабочей точки 410 в рабочую точку 416 посредством перехода на работу с впрыском воды при снижении скорости вращения двигателя и увеличении нагрузки двигателя.
Следует отметить, что если регулирование скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, требуемое для устранения упомянутых ограничений, приводит к переводу двигателя, в качестве четвертого варианта, в рабочую точку 418 (где нагрузка двигателя еще больше увеличена и скорость вращения двигателя еще больше снижена, при продолжении работы на линии 460 мощности), этот переход влечет за собой еще большее увеличение расхода топлива. В этом случае, прогнозируемая величина увеличения расхода топлива, связанного с переходом из рабочей точки 414 в рабочую точку 418, больше, чем улучшение топливной экономичности, связанное с переходом из рабочей точки 412 в рабочую точку 414. Следовательно, в ответ на увеличение запроса водителя, переход из рабочей точки 410 в рабочую точку 414 имеет более высокую топливную эффективность.
Второе регулирование описано со ссылкой на рабочие точки 420-424. На основании текущего запроса водителя, двигатель может быть в рабочей точке 420 на карте скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Более конкретно, на основе нагрузки двигателя, соответствующей положению на первом пределе 404 нагрузки, соответствующем оптимальной топливной эффективности (или непосредственно под ним), и запрашиваемой мощности в 40 кВ, двигатель может работать в рабочей точке 420 без впрыска воды и при скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, соответствующих линии 480 мощности. Скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя при текущем состоянии впрыска воды могут быть выбраны на основе участка 409 УРТ.
В случае увеличения запроса водителя до 50 кВ (например, из-за нажатия на педаль оператором при работе двигателя без впрыска воды), двигатель может осуществить переход к работе вдоль линии 490 мощности, и, на основе изменения топливной эффективности, определить, следует ли продолжить работу без впрыска воды или включить впрыск воды. В качестве первого варианта двигатель может быть переведен в рабочую точку 422 на линии 490 мощности. В этом случае запрос водителя обеспечивается при поддержании текущего состояния впрыска воды (выключенного). В качестве второго варианта, двигатель может быть переведен в рабочую точку 424 на линии 490 мощности, где такая же выходная мощность обеспечивается при переходе на другое состояние впрыска воды (включенное). Таким образом, для заданного запроса водителем, более высокая топливная эффективность обеспечивается при текущем состоянии впрыска воды, что определено на основе сравнения их участков УРТ. Следовательно, в ответ на увеличение запроса водителя, переход из рабочей точки 420 в рабочую точку 424 посредством поддержания работы двигателя без впрыска, обеспечивает более высокую топливную эффективность. Кроме того, дополнительная экономия топлива может быть достигнута посредством регулирования БТ. А именно, передаточное отношение БТ может быть скорректировано для перевода двигателя в рабочую точку 426 на линии 490 мощности, где такая же выходная мощность обеспечивается при продолжении работы без впрыска воды при снижении нагрузки двигателя и увеличении скорости вращения двигателя.
Таким образом, для заданного запроса водителя, контроллер двигателя может оценивать первую топливную экономичность, соответствующую поддержанию первого состояния впрыска воды, при котором впрыск воды выключен, со второй топливной экономичностью, соответствующей переходу на второе состояние впрыска воды, при котором впрыск воды включен, при работе с сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, отрегулированным с учетом детонации. Если вторая топливная экономичность выше первой топливной экономичности, контроллер может определить, что осуществление перехода обеспечивает более высокую топливную эффективность, и контроллер может осуществить перевод двигателя на второе состояние впрыска воды. Кроме того, контроллер может осуществить перевод двигателя к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации, посредством регулирования передаточного отношения БТ.
Теперь обратимся к Фиг. 5, где на карте 500 представлен пример регулирования использования топлива, согласованного с регулированием передаточного отношения БТ. Карта 500 описывает изменения скорости вращения двигателя на графике 502, нагрузки двигателя на графике 504, мощности двигателя на графике 506, выбора состояния впрыска воды (между первым состоянием без впрыска воды и вторым состоянием с впрыском воды) на графике 508 и указания о детонации на графике 510. Все графики представлены в зависимости от времени (по оси X). Значимые временные точки во время работы транспортного средства показаны отметками t1-t4. Следует заметить, что, в настоящей заявке, мощность двигателя определена как произведение скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя (или крутящего момента). Кроме того, регулирование скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя обеспечивается посредством регулирования передаточного отношения БТ, присоединенной между двигателем и выходным валом. В данном примере, может осуществляться переключение состояний впрыска воды между включенным и выключенным состояниями, хотя в других примерах, могут быть несколько включенных состояний, каждое из которых содержит различные режимы/местоположения впрыска воды (то есть, непосредственный, распределенный или центральный впрыск воды).
Перед моментом времени t1, двигатель может работать для обеспечения выходной мощности, которая достигается посредством показанного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, и работы двигателя с впрыском воды (например, поскольку уровень воды в резервуаре превышает пороговое значение). В момент времени t1, в ответ на увеличение запроса водителя, может быть увеличена выходная мощность двигателя. В этом случае выходную мощность увеличивают посредством перевода двигателя на работу без впрыска воды, поскольку выключенное состояние впрыска воды более эффективно. Кроме того, дополнительная топливная экономия может быть достигнута посредством изменения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при работе без впрыска воды посредством регулирования БТ таким образом, чтобы обеспечивать такую же мощность двигателя при более высокой, чем по умолчанию, скорости вращения двигателя и более низкой, чем по умолчанию, нагрузке двигателя. Изначальные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя (для заданного топлива) показаны штриховыми линиями. Более конкретно, если двигатель работает со впрыском воды и с изначальными скоростью вращения и нагрузкой двигателя, двигатель ограничен детонацией, на что указывает превышающий пороговое значение детонации прогнозируемый выходной сигнал 512 датчика детонации (штриховая часть). В этом случае, посредством перехода на выключенное состояние впрыска воды и снижения нагрузки двигателя с помощью регулирования БТ, обеспечивается предотвращение детонации на более высоких нагрузках при одновременном улучшении общей топливной экономичности двигателя и без снижения выходной мощности двигателя.
Двигатель может работать при более высокой, чем по умолчанию, скорости вращения двигателя и более низкой, чем по умолчанию, нагрузке двигателя с более низкооктановым топливом до достижения момента времени t2. В момент времени t2, в ответ на снижение запроса водителя, работа двигателя может осуществляться с поддержанием выключенного состояния впрыска воды при восстановлении изначальной скорости вращения двигателя и изначальной нагрузки двигателя, поскольку двигатель больше не ограничен детонацией. Такая работа может быть продолжена до момента времени t3.
В момент времени t3, в ответ на снижение запроса водителя, может быть снижена выходная мощность двигателя. В этом случае выходную мощность снижают посредством перевода двигателя на работу без впрыска воды, поскольку выключенное состояние впрыска воды более эффективно с точки зрения расхода топлива. Кроме того, дополнительная топливная экономия может быть достигнута посредством изменения сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя посредством регулирования БТ таким образом, чтобы обеспечивать такую же мощность двигателя при более низкой, чем по умолчанию, скорости вращения двигателя и более высокой, чем по умолчанию, нагрузке двигателя. Изначальные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя (для заданного топлива) показаны штриховыми линиями. Более конкретно, в случае перевода двигателя на включенное состояние впрыска воды и на работу с изначальными скоростью вращения и нагрузкой двигателя, двигатель может быть ограничен трением. В этом случае, посредством перехода на более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя посредством регулирования БТ при переходе на использование впрыска воды, снижаются потери на трение при более низких нагрузках при одновременном улучшении общей топливной экономичности двигателя и без снижения выходной мощности двигателя.
Следует заметить, что в случае низкой доступности воды в момент времени t3 (например, из-за снижения уровня воды в баке для воды ниже порогового уровня), то даже несмотря на то, что работа со впрыском воды более эффективна, она может быть невозможна. В этом случае, контроллер может поддерживать работу двигателя без впрыска воды. Кроме того, при включенном состоянии впрыска воды сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя может быть откорректировано посредством регулирования БТ. Например, та же самая мощность двигателя может быть обеспечена с использованием более высокой, чем по умолчанию, скорости вращения двигателя и более низкой, чем по умолчанию, нагрузки двигателя.
Таким образом, топливная эффективность двигателя может быть улучшена посредством интеграции технологий впрыска воды и БТ. Контроллер двигателя может более точно устранять ограничения двигателя, такие как ограничения, связанные с детонацией, обусловленные переключением состояния впрыска воды, посредством эффективного использования различных сочетаний скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, подходящих для заданной выходной мощности двигателя, с помощью регулирования БТ. По существу, это позволяет более точно определить затраты, связанные с переходами, снижая частоту неэффективных переключений в ответ на частые изменения запроса оператора или запрашиваемого крутящего момента на колесе, или из-за изменений доступности воды. В целом, может быть улучшена топливная экономичность двигателя.
Один из примеров способа для двигателя, снабженного впрыском воды, в сочетании с бесступенчатой трансмиссией БТ, содержащий: для некоторого уровня мощности, сравнение топливной экономичности без впрыска воды с топливной экономичностью со впрыском воды при скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя; и, в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды пороговой величины улучшения при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, впрыск некоторого количества воды в двигатель, и перевод на упомянутые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузку двигателя. В предыдущем примере, дополнительно или в качестве альтернативы, упомянутый способ дополнительно содержит, в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды пороговой величины улучшения при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, и при уровне воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня, продолжение работы двигателя без впрыска воды. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя являются первыми скорректированными скоростью вращения и нагрузкой двигателя, и упомянутый способ дополнительно содержит, при продолжении работы двигателя без впрыска воды, переход на вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузку двигателя, отличные от первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, упомянутый способ дополнительно содержит, в ответ на то, что улучшение топливной экономичности ниже пороговой величины улучшения, продолжение работы двигателя без впрыска воды и переход на вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузку двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, первые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя основаны на пределе детонации при работе двигателя с впрыском воды, и вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя основаны на пределе детонации при работе двигателя без впрыска воды. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, первые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя содержат более низкую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более высокую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя содержат более высокую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более низкую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, скорость вращения двигателя первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя снижают, и нагрузку двигателя первых измененных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя увеличивают для поддержания уровня мощности при приближении к пределу детонации при работе двигателя с впрыском воды. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, скорость вращения двигателя вторых измененных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя увеличивают и нагрузку двигателя вторых измененных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя снижают для поддержания уровня мощности при приближении к пределу детонации при работе двигателя без впрыска воды. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, переход к упомянутым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя содержит выбор передаточного отношения БТ, соответствующего упомянутым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, поддержание уровня мощности осуществляют как для работы двигателя со впрыском воды, так и для работы двигателя без впрыска воды, с откорректированными скоростью вращения и нагрузкой двигателя, причем уровень мощности является выходной мощностью двигателя силовой установки, определяемой как произведение нагрузки двигателя и скорости вращения двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, впрыск некоторого количества воды включает в себя одно или более из следующего: непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя через инжектор непосредственного впрыска, впрыск воды во впускной канал перед впускным клапаном по ходу потока через инжектор распределенного впрыска воды, и впрыск воды во впускной коллектор перед впускным дросселем или после него по ходу потока через инжектор центрального впрыска воды.
Другой пример способа для двигателя, соединенного с бесступенчатой трансмиссией (БТ), содержит: по запросу водителя, оценивают первую эффективность, соответствующую работе двигателя с выключенным впрыском воды, и вторую эффективность, соответствующую работе двигателя с включенным впрыском воды, при работе с сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированным с учетом детонации и трения; и в ответ на превышение второй эффективностью первой эффективности, и доступность воды в большем, чем пороговое, количестве, включают впрыск воды, и переходят к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, посредством регулирования передаточного отношения БТ. В предыдущем примере, дополнительно или в качестве альтернативы, упомянутый способ дополнительно содержит, в ответ на то, что вторая эффективность ниже первой эффективности, или доступность воды ниже порогового значения, поддержание выключенного состояния впрыска воды и, в качестве варианта, переход к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, посредством регулирования передаточного отношения БТ. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, доступность воды ниже порогового значения, поскольку уровень воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня и/или деградировал компонент системы впрыска воды, которым может быть водяной инжектор и/или водяной насос. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, переход к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, содержит переход от работы двигателя с изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя при выключенном впрыске воды, причем выходная мощность двигателя при работе без впрыска воды и изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя такая же, как выходная мощность при работе двигателя с впрыском воды и с сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированным с учетом детонации и трения. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированное с учетом детонации и трения, содержит более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя, по сравнению с изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. В некоторых или во всех предыдущих примерах, дополнительно или в качестве альтернативы, включение впрыска воды содержит включение одного или нескольких компонентов, таких как инжектор непосредственного впрыска воды, соединенный с цилиндром двигателя, инжектор распределенного впрыска, соединенный со впускным каналом, и инжектор центрального впрыска, соединенный со впускным коллектором.
Другой пример системы транспортного средства содержит: двигатель; топливный инжектор для подачи топлива из топливного бака в двигатель; водяной инжектор для подачи воды из резервуара с водой в двигатель; бесступенчатую трансмиссию БТ, соединяющую двигатель с колесами транспортного средства, имеющую множество передаточных отношений; и контроллер. Контроллер 12 может быть выполнен с сохраненными в долговременной памяти машиночитаемыми командами для: оценки первой эффективности, соответствующей работе двигателя с выключенным водяным инжектором, и второй эффективности, соответствующей работе двигателя с первым измененным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и включенным водяным инжектором; если вторая эффективность превышает первую эффективность, и уровень воды в резервуаре для воды превышает пороговый уровень, включения водяного инжектора при выборе одного из множества передаточных отношений БТ для обеспечения первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя; и, если вторая эффективность ниже, чем первая эффективность, или уровень воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня, выключения водяного инжектора при выборе другого из множества передаточных отношений БТ для обеспечения второго измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отличного от первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. В представленном примере, дополнительно или в качестве альтернативы, первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе со впрыском воды, причем второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе без впрыска воды, и первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя имеет более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя, нежели второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
Необходимо отметить, что примеры приведенных здесь алгоритмов управления и оценки могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти, и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, приводами и другими компонентами 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 тому подобные. Таким образом, различные описанные действия, процессы и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, могут быть опущены. Аналогично, такой порядок обработки не обязателен для достижения преимуществ и реализации признаков раскрытых в настоящей заявке примеров осуществления, но приведен для простоты графического представления и описания. Одно или несколько описанных действий, процессов и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Более того, описанные действия, процессы и/или функции могут графически представлять код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, в которой описанные действия реализуются посредством исполнения команд в системе, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и последовательности, раскрытые в данном документе, являются по своей сути примерами, и эти конкретные варианты осуществления не должны быть восприняты в ограничивающем значении, поскольку возможно множество модификаций. Например, вышеупомянутая технология может быть применена к V-образному шестицилиндровому, рядному четырехцилиндровому, рядному шестицилиндровому, V-образному двенадцатицилиндровому, оппозитному четырехцилиндровому и другим типам двигателей. Объем настоящего изобретения содержит все неизвестные и неочевидные сочетания и частичные сочетания различных систем, конфигураций, и других признаков, функций и/или свойств, раскрытых в данном документе.
В последующих пунктах формулы изобретения конкретно указаны определенные сочетания и частичные сочетания, которые следует считать новыми и неочевидными. Эти пункты формулы могут ссылаться на «элементы» или «первые элементы», или их эквиваленты. Такие пункты формулы следует считать содержащими возможность наличия одного или нескольких таких элементов, но не требующими наличия и не исключающими возможность наличия двух или большего количества таких элементов. Другие сочетания или частичные сочетания раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством внесения поправок в настоящие пункты формулы или через включение новых пунктов формулы в настоящую или связанную заявку. Такие пункты формулы, вне зависимости от того, шире, уже, эквивалентные или отличные от исходных пунктов формулы изобретения, также включены в объем настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ и система для регулирования впрыска воды | 2017 |
|
RU2685628C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ | 2017 |
|
RU2696178C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2017 |
|
RU2683589C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2705527C2 |
| Способ (варианты) впрыска воды в двигатель | 2017 |
|
RU2710446C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2719320C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2017 |
|
RU2689685C2 |
| Способ (варианты) и система управления двигателем | 2017 |
|
RU2667899C1 |
| СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАЖНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ВАРИАНТЫ) | 2016 |
|
RU2705351C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В РАЗНЫЕ ГРУППЫ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2689240C2 |
Предложены способы и системы для интеграции технологии впрыска воды с бесступенчатой трансмиссией БТ. В ответ на запрос водителя контроллер может определять, поддерживать ли текущее состояние впрыска воды или перейти в другое состояние впрыска воды, в зависимости от каждого из следующих условий, а именно эффективности такого перехода, доступности воды и каких-либо ограничений двигателя, которые могут возникать при новых скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя после этого перехода. Для увеличения общего улучшения топливной экономичности с одновременным преодолением ограничений двигателя переход между состояниями впрыска воды может быть совмещен с корректировкой режима скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя посредством БТ при поддержании выходной мощности двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ для двигателя, снабженного впрыском воды, в котором:
для некоторого уровня мощности сравнивают топливную экономичность без впрыска воды с топливной экономичностью со впрыском воды при скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя; и
в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя пороговой величины улучшения впрыскивают некоторое количество воды в двигатель и переходят к упомянутым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя посредством бесступенчатой трансмиссии БТ.
2. Способ по п. 1, в котором дополнительно в ответ на превышение улучшением топливной экономичности со впрыском воды при упомянутых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя пороговой величины улучшения, но при уровне воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня продолжают работу двигателя без впрыска воды.
3. Способ по п. 2, в котором упомянутые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя являются первыми скорректированными скоростью вращения двигателя и нагрузкой двигателя, а при продолжении работы двигателя без впрыска воды переходят на вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузку двигателя, отличные от первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
4. Способ по п. 3, в котором дополнительно в ответ на то, что улучшение топливной экономичности ниже пороговой величины улучшения продолжают работу двигателя без впрыска воды и переходят на вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузку двигателя.
5. Способ по п. 3, в котором первые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя основаны на пределе детонации при работе двигателя с впрыском воды, а вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя основаны на пределе детонации при работе двигателя без впрыска воды.
6. Способ по п. 5, в котором первые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя содержат более низкую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более высокую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя.
7. Способ по п. 6, в котором вторые скорректированные скорость вращения двигателя и нагрузка двигателя содержат более высокую, чем по умолчанию, скорость вращения двигателя и более низкую, чем по умолчанию, нагрузку двигателя.
8. Способ по п. 5, в котором скорость вращения двигателя первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя снижают, а нагрузку двигателя первых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя увеличивают для поддержания уровня мощности при приближении к пределу детонации при работе двигателя с впрыском воды.
9. Способ по п. 8, в котором скорость вращения двигателя вторых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя увеличивают, а нагрузку двигателя вторых скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя снижают для поддержания уровня мощности при приближении к пределу детонации при работе двигателя без впрыска воды.
10. Способ по п. 1, в котором переход к упомянутым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя включает в себя выбор передаточного отношения БТ, соответствующего упомянутым скорректированным скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя.
11. Способ по п. 1, в котором уровень мощности поддерживают как для работы двигателя без впрыска воды, так и для работы двигателя с впрыском воды при скорректированных скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя, причем уровень мощности представляет собой выходную мощность двигателя силовой установки, определяемую как произведение нагрузки двигателя и скорости вращения двигателя.
12. Способ по п. 1, в котором впрыск некоторого количества воды включает в себя одно или более из следующего: непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя через инжектор непосредственного впрыска, впрыск воды во впускной канал перед впускным клапаном по ходу потока через инжектор распределенного впрыска воды и впрыск воды во впускной коллектор перед впускным дросселем или после него по ходу потока через инжектор центрального впрыска воды.
13. Способ для двигателя, соединенного с бесступенчатой трансмиссией (БТ), в котором по запросу водителя
оценивают первую эффективность, соответствующую работе двигателя с выключенным впрыском воды, и вторую эффективность, соответствующую работе двигателя с включенным впрыском воды, при работе с сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированны с учетом детонации и трения; и
в ответ на превышение второй эффективностью первой эффективности и доступность воды в большем, чем пороговое, количестве включают впрыск воды и переходят к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, посредством регулирования передаточного отношения БТ.
14. Способ по п. 13, в котором дополнительно в ответ на то, что вторая эффективность ниже первой эффективности или доступность воды ниже порогового значения поддерживают впрыск воды выключенным и, при необходимости, переходят к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, посредством регулирования передаточного отношения БТ.
15. Способ по п. 14, в котором доступность воды в меньшем, чем пороговое, количестве обусловлена тем, что уровень воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня и/или деградацией компонента системы впрыска воды, содержащего инжектор впрыска воды и/или водяной насос.
16. Способ по п. 13, в котором переход к сочетанию скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированному с учетом детонации и трения, включает в себя переход от работы двигателя с изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя с выключенным впрыском воды, причем выходная мощность двигателя при работе с выключенным впрыском воды и изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя такая же, как выходная мощность при работе двигателя с включенным впрыском воды и с сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированным с учетом детонации и трения.
17. Способ по п. 16, в котором сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отрегулированное с учетом детонации и трения, содержит более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя по сравнению с изначальным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
18. Способ по п. 13, в котором включение впрыска воды содержит включение одного или более из следующих компонентов: инжектор непосредственного впрыска воды, соединенный с цилиндром двигателя, инжектор распределенного впрыска, соединенный с впускным каналом, и инжектор центрального впрыска воды, соединенный с впускным коллектором.
19. Система транспортного средства, содержащая:
двигатель;
топливный инжектор для подачи топлива из топливного бака в двигатель;
инжектор впрыска воды для подачи воды из резервуара с водой в двигатель;
бесступенчатую трансмиссию (БТ), соединяющую двигатель с колесами транспортного средства, имеющую множество передаточных отношений; и
контроллер с сохраненными в долговременной памяти машиночитаемыми инструкциями для
оценки первой эффективности, соответствующей работе двигателя с выключенным инжектором впрыска воды, и второй эффективности, соответствующей работе двигателя с первым скорректированным сочетанием скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя и включенным инжектором впрыска воды;
в случае превышения второй эффективностью первой эффективности и превышения уровнем воды в резервуаре для воды порогового уровня включения инжектора впрыска воды с одновременным выбором одного из множества передаточных отношений БТ для обеспечения первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя; и
в случае, когда вторая эффективность ниже первой эффективности или когда уровень воды в резервуаре для воды ниже порогового уровня, выключения инжектора впрыска воды с одновременным выбором другого из множества передаточных отношений БТ для обеспечения второго измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя, отличного от первого измененного сочетания скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
20. Система по п. 19, в которой первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе с впрыском воды, причем второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя основано на пределе детонации двигателя и трении в двигателе при работе без впрыска воды, причем первое измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя имеет более низкую скорость вращения двигателя и более высокую нагрузку двигателя, нежели второе измененное сочетание скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
| US 20140366508 A1, 18.12.2014 | |||
| US 20150047607 A1, 19.02.2015 | |||
| Устройство для раздачи кормов в рыбоводных прудах | 1962 |
|
SU152359A1 |
