Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие в целом относится к системам и способам для узла топливного инжектора.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Двигатели внутреннего сгорания оснащены одним или более топливными инжекторами для подачи топлива в двигатель для сгорания. При определенных условиях работы в двигателе может потребоваться выполнить более одного впрыска. Например, один впрыск топлива может быть разделен на три отдельных впрыска топлива, такие как предварительный впрыск, основной впрыск топлива и дополнительный впрыски топлива. По существу, предварительный впрыск топлива выполняют до основного впрыска топлива, и он предназначен для устранения шума сгорания и улучшения сгорания, в то время как дополнительный впрыск топлива выполняют после основного впрыска топлива, и он предназначен для снижения выбросов. Таким образом, могут быть выполнено множество раздельных впрысков топлива во время одного цикла сгорания с целью улучшения производительности двигателя и снижения выбросов.
Топливными инжекторами управляют посредством контроллера двигателя, который подает воздействующий сигнал на инжектор при каждой подаче топлива. Таким образом, для раздельных впрысков топлива, включая предварительный, основной и дополнительный впрыски топлива, подают три отдельных сигнала на инжектор.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили некоторые проблемы, связанные с вышеизложенным управлением топливным инжектором. Согласно одному примеру, когда временной интервал между двумя впрысками короткий, подача воздействующего сигнала для каждого впрыска может привести к наложению сигналов. Следовательно, существует ограничение на минимальную продолжительность указанного временного интервала. Таким образом, когда требуются короткие временные интервалы, подача раздельных воздействующих сигналов для каждого впрыска может вызвать изменчивость количества топлива, подаваемого и распределяемого для каждого события подачи топлива. В результате этого страдает производительность двигателя и контроль выбросов. Кроме того, инжектор проходит цикл срабатывания для каждого раздельного впрыска топлива. Это может вызвать дополнительный износ и повреждение инжектора. Также, т.к. для генерирования сигнала для каждого из раздельных впрысков требуется контроллер, контроллер потребляет больше ресурсов, что вызывает снижение производительности системы управления.
Согласно одному примеру, вышеуказанные проблемы могут быть решены с помощью способа для топливного инжектора, содержащего следующие шаги: управляют исполнительным механизмом для перемещения иглы инжектора из первого положения в третье положение через второе положение; подают первый впрыск топлива во втором положении и второй впрыск топлива в третьем положении и затем перемещают иглу из третьего положения в первое положение через второе положение; и подают третий впрыск топлива во втором положении. Таким образом, могут быть выполнены три впрыска топлива во время одного цикла срабатывания инжектора, содержащего перемещение иглы инжектора из первого положения в третье положение через второе положение и назад в первое положение из третьего положения через второе положение. В результате этого может быть улучшено управление синхронизацией по времени между двумя впрысками.
Согласно одному примеру, узел топливного инжектора может включать в себя корпус топливного инжектора, содержащий иглу инжектора, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси узла. Корпус инжектора может дополнительно содержать первый ряд сопел, расположенный над вторым рядом сопел вдоль продольной оси. Игла инжектора может содержать нижний кольцевой вырезанный участок, который соединяет источник топлива с первым и вторым рядами сопел в зависимости от смещения иглы. Узел топливного инжектора дополнительно включает в себя одну или более удерживающих пружин, расположенных между верхней частью иглы и корпусом инжектора для притяжения иглы в направлении вверх от первого и второго рядов сопел. Узел также включает в себя исполнительный механизм, который при срабатывании толкает иглу инжектора против направления усилия удерживающих пружин в направлении вниз к первому и второму рядам сопел.
Когда электрический входной сигнал не подают на исполнительный механизм, игла находится исходном состоянии в первом положении. В первом положении кольцевой участок находится выше первого и второго рядов сопел и поэтому не соединен ни с первым, ни со вторым рядом. Таким образом, подачи топлива не происходит. Для приведения в действие иглы могут инициировать электрический входной сигнал, когда игла находится в первом положении, и могут увеличить входной сигнал для перемещения иглы вниз к первому ряду сопел. По мере перемещения иглы вниз кольцевой участок соединяется с первым рядом сопел во втором положении, и начинают предварительный или первый впрыск топлива через первый ряд сопел. С целью достижения третьего положения электрический входной сигнал может быть еще больше увеличен. В результате этого исполнительный механизм может продолжать толкать иглу вниз, что вызывает отсоединение кольцевого участка от первого ряда сопел и последующее соединение со вторым рядом сопел в третьем положении. Когда кольцевой участок соединяется со вторым рядом сопел, игла может удерживаться в третьем положении при соединении со вторым рядом сопел (путем поддержания постоянного электрического входного сигнала) в течение требуемой продолжительности для подачи основного или второго впрыска топлива через второй ряд сопел. После подачи основного впрыска входной сигнал входной сигнал может быть уменьшен для перемещения иглы назад в первое положение из третьего положения. По мере уменьшения входного сигнала, игла начинает перемещаться вверх от второго ряда сопел до исходного положения. По мере продвижения в первое положение из третьего положения, при перемещении иглы вверх, кольцевой вырезанный участок снова соединяется с первым рядом сопел. В течение этого времени подают дополнительный впрыск топлива через первый ряд сопел.
Таким путем, узлом топливного инжектора могут управлять для подачи предварительного, основного и дополнительного впрысков в течении одного цикла срабатывания инжектора. Путем управления перемещением иглы инжектора, можно с большей точностью управлять расходом, величиной и временем каждого впрыска топлива. Например, при уменьшении требуемого временного интервала между предварительным и основным впрысками, могут быть увеличены скорость увеличения электрического входного сигнала, подаваемого на исполнительный механизм. В результате могут управлять узлом топливного инжектора для достижения технического эффекта выполнения множества впрысков при уменьшенном временном интервале между любыми двумя впрысками во время одного цикла сгорания.
Также, вдоль корпуса инжектора могут быть помещены множество уплотнительных колец, таких как уплотнительные кольца с круглым сечением. Например, уплотнительные кольца могут быть помещены между двумя рядами сопел для достижения технического эффекта, состоящего в герметичном уплотнении первого ряда сопел от второго ряда сопел. Кроме того, могут быть обеспечены одно или более уплотнительных колец выше первого ряда сопел для достижения технического эффекта, состоящего в снижении просачивания между иглой инжектора и корпусом, например, когда инжектор находится в первом или исходном положении.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно 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 чертежей
На фиг. 1 показано схематическое изображение двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 2 показан пример узла топливного инжектора, используемого в двигателе по фиг. 1 в первом положении.
На фиг. 3 показан пример узла топливного инжектора во втором положении.
На фиг. 4 показан пример узла топливного инжектора в третьем положении.
На фиг. 5 показан пример узла топливного инжектора в четвертом положении.
На фиг. 6 изображена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа управления узлом топливного инжектора.
На фиг. 7 изображена блок-схема, иллюстрирующая пример способа выполнения единичного впрыска топлива во время одного цикла сгорания.
На фиг. 8 показан пример рабочей последовательности для выполнения единичного впрыска топлива в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 9 изображена блок-схема, иллюстрирующая пример способа выполнения двух впрысков топлива во время одного цикла сгорания.
На фиг. 10 показан пример рабочей последовательности для выполнения предварительного и основного впрысков топлива в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 11 показан пример рабочей последовательности для выполнения основного и дополнительного впрысков топлива в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 12 изображена блок-схема, иллюстрирующая пример способа выполнения трех впрысков топлива во время одного цикла сгорания.
На фиг. 13 показан пример рабочей последовательности для выполнения предварительного, основного и дополнительного впрысков топлива в соответствии с настоящим раскрытием.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для регулирования работы узла топливного инжектора, который может быть включен в состав двигателя, как показано на фиг. 1. Контроллер двигателя может посылать управляющие сигналы на электрический исполнительный механизм, соединенный с иглой узла топливного инжектора, для регулирования положения иглы, как показано на фиг. 2-6. Контроллер может выполнять управляющий алгоритм, такой как пример алгоритма по фиг. 6, для определения стратегии впрыска топлива (в частности, один, два или три впрыска во время одного цикла сгорания). В совокупности с алгоритмом по фиг. 6, на основе стратегии впрыска топлива, контроллер может выполнять примерные алгоритмы по фиг. 7, 9 и 12 для подачи одного, двух или трех впрысков топлива на цикл сгорания при одном срабатывании узла топливного инжектора. В частности, контроллер может подавать сигналы на исполнительный механизм узла инжектора на основе алгоритмов, раскрытых ниже. Например, когда во время одного цикла сгорания требуются предварительный, основной и дополнительный впрыски топлива, исполнительным механизмом можно управлять так, чтобы переместить иглу во второе положение из первого (закрытого) положения для обеспечения предварительного впрыска топлива в первом положении. После этого исполнительный механизм может переместить иглу дальше в третье положение и удерживать иглу в третьем положении для обеспечения основного впрыска топлива, после чего исполнительный механизм может переместить иглу обратно во второе положение для подачи дополнительного впрыска топлива до перемещения в первое положение. Пример одиночного впрыска топлива путем использования узла топливного инжектора показан на фиг. 8. На фиг. 10 и 11 показаны примеры двух впрысков топлива, а на фиг. 13 показан пример, в котором выполняют три впрыска топлива в течение одного срабатывания узла топливного инжектора.
Со ссылкой на фиг. 1, двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на фиг. 1, управляют посредством электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным внутри них и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 включает в себя вал 98 шестерни и ведущую шестерню 95. Вал 98 шестерни может выборочно продвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно на передней части двигателя или задней части двигателя. В некоторых примерах стартер может выборочно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. Согласно одному примеру, стартер 96 находится в базовом состоянии, когда он не зацеплен с коленчатым валом двигателя. Показано, что камера 30 сгорания сообщается с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через, соответственно, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может управляться впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 можно определять датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 можно определять датчиком 57 выпускного кулачка.
Показано, что топливный инжектор 66 непосредственного впрыска расположен так, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в цилиндр 30, что специалистам в данной области известно как непосредственный впрыск. Топливный инжектор 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса напряжения или ширине импульса топливного инжектора сигнала от контроллера 12. Топливо подают в топливный инжектор посредством топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Кроме того, показано, что впускной коллектор 44 сообщается с опциональным электронным дросселем 62, регулирующим положение дроссельной заслонки, 64 для управления потоком воздуха от воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. Бесконтактная система зажигания 88 обеспечивает искру зажигания в камеру сгорания 30 посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал от контроллера 12. Показано, что универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ) соединен с выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70. Альтернативно, вместо УДКОГ 126 может присутствовать датчик кислорода в отработавших газах с двумя состояниями.
Нейтрализатор 70 в одном примере может содержать ряд блоков-носителей катализатора. Согласно другому примеру, может использоваться несколько устройств снижения токсичности отработавших газов, каждый с рядом блоков-носителей. Нейтрализатор 70 в одном примере может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 как стандартный микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройства (ПЗУ) 106 (в частности, долговременную память), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую память (ЭНП) 110 и стандартную шину данных. Показано, что контроллер 12 принимает различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнении к тем сигналам, которые рассматривались ранее, включая: температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 122 температуры, соединенного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал от датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для определения усилия, прикладываемого стопой 132; от датчика 154 положении, соединенного с педалью 150 тормоза для определения усилия, прикладываемого стопой 152, измерение давления во впускном коллекторе (ДВК) двигателя от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, измеряющего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающей в двигатель от датчика 120; и измерение положения дросселя от датчика 58. Также может измеряться барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего раскрытия датчик 118 положения двигателя выдает заданное число равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, на основе чего может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД).
Согласно некоторым примерам двигатель может быть соединен с системой электрического мотора/батареи в гибридном транспортном средстве. Также, в некоторых примерах могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель с несколькими топливными инжекторами. Кроме того, контроллер 12 может выводить условия, такие как неисправность компонентов, на лампу или, альтернативно, индикаторную панель 171.
Во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, включающий: такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска выпускной клапан 54 обычно закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух всасывается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется ко дну цилиндра для увеличения объема камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень находится около дна цилиндра в конце своего такта (в частности, когда объем камеры 30 сгорания максимальный), специалистами в данной области обычно называется нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра для сжатия воздуха в камере 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится около головки цилиндра в конце своего такта (в частности, когда объем камеры 30 сгорания минимальный), специалистами в данной области обычно называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, далее именуемом впрыском, топливо вводят в камеру сгорания. В процессе, далее именуемом зажиганием, впрыснутое топливо зажигают с помощью известных средств, таких как свеча 92 зажигания, что привод к сгоранию топлива. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня во вращательное движение поворотного вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается для высвобождения сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Следует отметить, что вышеуказанная информация приведена исключительно в качестве примера, и что моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапана могут быть изменены для создания положительного или отрицательного перекрытия, позднего закрытия впускного клапана или для различных других целей.
Как объяснялось выше, топливный инжектор 66 непосредственного впрыска может использоваться для подачи топлива непосредственно в цилиндр двигателя, как показано на фиг. 1. Дополнительно или альтернативно может использоваться топливный инжектор 67 распределенного впрыска для подачи топлива во впускной коллектор 44. Как показано, топливные инжекторы 66 и 67 могут получать сигналы от контроллера 12 для управления впрыском топлива во время работы двигателя. Конкретнее, исполнительный механизм инжектора, соединенный с каждым из топливных инжекторов 66 и 67, может получать электрический сигнал от контроллера 12 для подачи топлива в зависимости от стратегии впрыска топлива. Узел топливного инжектора, раскрываемый ниже со ссылкой на фиг. 2-5, может быть выполнен как топливный инжектор непосредственного впрыска или топливный инжектор распределенного впрыска.
На фиг. 2 проиллюстрирован пример узла 200 топливного инжектора, который может использоваться в цилиндре двигателя, таком как цилиндр 30 на фиг. 1. Узел 200 топливного инжектора может быть неограничивающим примером инжектора 66 по фиг. 1.
Узел 200 топливного инжектора включает в себя корпус 206 инжектора, включающий иглу 208 инжектора во внутренней камере 211 корпуса 206 инжектора. Игла инжектора выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси 215 корпуса 206 инжектора. Согласно одному примеру, продольная ось 215 инжектора может быть перпендикулярна поперечной оси 219 цилиндра, в который подает топливо данный топливный инжектор 200. Однако, в других примерах инжектор может быть расположен под другим углом относительно поперечной оси.
Корпус 206 топливного инжектора включает в себя множество сопел 226, размещенных в первом ряду сопел и расположенных в нижней части корпуса 206 топливного инжектора. Множество сопел 226 используется для подачи топлива из источника 240 топлива (в частности, для подачи топлива в цилиндр). Источник топлива может представлять собой, например, топливную магистраль высокого давления. Хотя в данном примере показаны два сопла в первом ряду сопел, следует понимать, что в первом ряду сопел может присутствовать любое количество сопел. Каждое из сопел 226 первого ряда сопел содержит первый конец 225 на внутренней части корпуса 206 топливного инжектора, второй конец 227 на внешней стенке корпуса топливного инжектора и первый тракт 229, соединяющий первый конец со вторым концом. Первый конец 225 соединен с внутренней камерой 211 корпуса 206 топливного инжектора. Второй конец 227 открывается во внешнюю область корпуса топливного инжектора, и вторые концы каждого из сопел 226 лежат на первом внешнем кольцевом тракте корпуса топливного инжектора. Таким образом, каждое из сопел первого ряда 226 сопел соединяет внутреннюю камеру 211 корпуса 206 топливного инжектора с внешней область (наружной частью) корпуса 206 топливного инжектора. Таким образом, если топливный инжектор расположен внутри камеры сгорания цилиндра, второй конец открывается в камеру сгорания, а первый ряд сопел определяет первый тракт для подачи топлива в цилиндр.
Как показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 2, первый тракт 229 может быть наклонен вниз. То есть, первый конец 225 сопла может быть расположен выше второго конца 227 сопла. Конкретнее, первый конец 225, который открывается во внутреннюю камеру 211, расположен выше второго конца 227, который открывается во внешнюю область корпуса топливного инжектора. Внешняя область представляет собой окружающую среду (в частности, камеру сгорания или впускной коллектор), в которой размещен данный топливный инжектор. Следует понимать, что наклон первого тракта 229 может изменяться (то есть, наклон может быть больше или меньше) без отступления от объема настоящего раскрытия. В некоторых примерах первый и второй концы сопла могут быть на одном уровне друг с другом вдоль поперечной оси, перпендикулярной продольной оси 215 инжектора.
Корпус 206 топливного инжектора дополнительно включает в себя множество сопел 228, размещенных во втором ряду сопел и расположенных по вертикали ниже множества сопел 226 первого ряда сопел. Второй ряд сопел, содержащий сопла 228, и первый ряд сопел, содержащий сопла 226, могут быть разделены на некоторое расстояние. Другими словами, сопла 228 расположены ниже сопел 226 по продольной оси 215 корпуса инжектора. Множество сопел 228 используется для подачи топлива из источника 240 топлива (в частности, для подачи топлива в цилиндр). Каждое из сопел 228 второго ряда обеспечивает второй тракт 235, который соединяет по текучей среде внутреннюю камеру 211 корпуса 206 топливного инжектора с внешней областью (наружной частью) корпуса 206 топливного инжектора. Конкретнее, первый конец 231 каждого из сопел 228 второго ряда открывается во внутреннюю камеру 211 корпуса топливного инжектора, а второй конец 233 каждого из сопел 228 второго ряда открывается во внешнюю область корпуса топливного инжектора. Таким образом, если топливный инжектор расположен внутри камеры сгорания, второй конец открывается в камеру сгорания, а второй ряд сопел определяет второй тракт 235 для подачи топлива в цилиндр. Далее, вторые концы каждого из сопел 228 лежат на втором внешнем кольцевом тракте корпуса топливного инжектора ниже первого внешнего кольцевого тракта.
Как показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 2, второй тракт 235 может быть наклонен вниз. То есть, первый конец 231 из сопел 228 второго ряда может быть расположен выше второго конца 233. Конкретнее, первый конец 231, который открывается во внутреннюю камеру 211, расположен выше второго конца 233, который открывается во внешнюю область корпуса топливного инжектора. Как упоминалось выше, внешняя область представляет собой окружающую среду (в частности, камеру сгорания или впускной коллектор), в которой размещен данный топливный инжектор. Следует понимать, что наклон второго тракта 235 может изменяться (то есть, наклон может быть больше или меньше) без отступления от объема настоящего раскрытия. В некоторых примерах первый конец 231 и второй конец 233 сопел второго ряда могут быть на одном уровне друг с другом вдоль поперечной оси, перпендикулярной продольной оси 215 инжектора.
Далее, каждое из сопел 226 первого ряда может быть расположено параллельно каждому из сопел 228 второго ряда. То есть, наклоны первого тракта 229 и второго тракта 235 могут быть одинаковыми.
Согласно одному примеру, первая длина (расстояние между центром первого конца 225 и центром второго конца 226) первого тракта 229 каждого сопла 226 может быть больше второго длины (расстояния между центром первого конца 231 и центром второго конца 233) второго тракта 235 каждого сопла 228. Однако, в некоторых примерах первая длина и вторая длина могут быть по существу одинаковыми. Далее, в некоторых примерах объем каждого из сопел 226 может быть больше объема каждого из сопел 228. В некоторых других примерах объем каждого из сопел 226 может быть по существу равным объему каждого из сопел 228.
Далее, в некоторых примерах, когда в первом ряду присутствуют три или более сопел, сопла 226 первого ряда могут быть размещены по существу равноудаленно друг от друга. Аналогично, когда во втором ряду присутствуют три или более сопел, сопла 228 второго ряда могут быть размещены по существу равноудаленно друг от друга. Однако, следует понимать, что возможны также другие компоновки сопел (в частности, кластерная компоновка) без отступления от объема настоящего раскрытия.
Игла 208 инжектора включает в себя топливный канал 204. Топливный канал 204 соединен с источником 240 топлива (например, общей топливной рампой высокого давления, топливоподающей магистралью (магистралями), топливным насосом (насосами) и топливным баком) через верхний тракт 220 потока. Верхний тракт 220 потока соединен с верхним кольцевым вырезанным участком 221. Верхний кольцевой вырезанный участок 221 обеспечивает сообщение по текучей среде между источником 240 топлива и топливным каналом 204. Топливный канал 204 также включает в себя нижний тракт 220 потока, который соединен с нижним кольцевым вырезанным участком 224 иглы 208 инжектора. Нижний кольцевой вырезанный участок 224 обеспечивает выход для топлива, выпускаемого из топливного канала 204 иглы 208 инжектора в первый или второй ряды сопел при подаче топлива. В зависимости от смещения иглы инжектора, нижний кольцевой вырезанный участок 224 может быть соединен либо с первым рядом сопел, либо со вторым рядом сопел. Кольцевой вырезанный участок 221 может оставаться соединенным с источником 240 топлива при различных положениях иглы 208 инжектора.
Одна или более удерживающих пружин 210 могут быть помещены между корпусом 206 инжектора и иглой 208 инжектора. Каждая удерживающая пружина 210 может функционировать для смещения иглы 208 инжектора в направлении вверх (в частности, от сопел к верхнему участку корпуса инжектора) по продольной оси 215 корпуса 206 инжектора. Конкретнее, удерживающие пружины могут удерживать иглу инжектора в закрытом положении, при этом нижний кольцевой вырезанный участок 224 находится выше первого и второго рядов сопел и не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел. Согласно одному примеру, один конец каждой удерживающей пружины 206 может быть соединен с корпусом 206 инжектора внутри канавки, а другой конец каждой из удерживающих пружин может быть соединен с верхним участком 209 иглы 208 инжектора.
Исполнительный механизм 202 может быть соединен с иглой 205 инжектора. Исполнительный механизм 202 может использоваться для перемещения иглы с целью регулирования впрыска топлива. Конкретнее, исполнительный механизм 202 может перемещать иглу 208 вдоль продольной оси 215 в направлении вниз (в частности, к соплам), против усилия пружин. Исполнительный механизм 202 может получать электрический сигнал от контроллера, такого как контроллер 12 по фиг. 1. Электрический сигнал на исполнительный механизм может быть основан на режиме впрыска топлива (например, единичный, двойной или многократный впрыски топлива), требуемом количестве впрыскиваемого топлива, моменте впрыска топлива, давлении в рампе и т.д. В ответ на электрический сигнал исполнительный механизм может переместить иглу 208 инжектора для регулирования впрыска топлива.
Корпус 206 инжектора дополнительно включает в себя первое уплотнительное кольцо 212, второе уплотнительное кольцо 214 и третье уплотнительное кольцо 216 для предотвращения утечки топлива через иглу инжектора и через сопла корпуса топливного инжектора. Конкретнее, первое уплотнительное кольцо 212 может быть расположено ниже удерживающей пружины 210 и выше верхнего кольцевого вырезанного участка 221. Первое уплотнительное кольцо 212 герметично изолирует топливный канал 204 от утечки топлива через полость между корпусом топливного инжектора и иглой топливного инжектора, где расположена удерживающая пружина. Второе уплотнительное кольцо 214 расположено ниже первого уплотнительного кольца 212 и выше первого ряда сопел 226. Второе уплотнительное кольцо 214 обеспечивает герметичное уплотнение между нижним кольцевым вырезанным участком 224 и корпусом инжектора. В результате этого снижаются утечки или просачивание топлива из топливного канала 204 через кольцевой вырезанный участок. Конкретнее, когда инжектор закрыт (то есть, когда исполнительный механизм не активирован) утечка или просачивание топлива из топливного канала 204 снижены. Третье уплотнительное кольцо 216 расположено между первым рядом сопел 226 и вторым рядом сопел 228. Третье уплотнительное кольцо 216 герметично изолирует сопла первого ряда и сопла второго ряда. Конкретнее, при подаче топлива через первый или второй ряд сопел, третье уплотнение 216 снижает утечку через нижний кольцевой вырез 224 между соплами первого ряда и соплами второго ряда. В некоторых примерах первое уплотнительное кольцо может быть расположено в любом месте выше второго уплотнительного кольца 214.
Отверстие 230 предусмотрено в нижней части корпуса 206 топливного инжектора для выпуска давления воздуха из внутренней камеры 211, когда игла 208 топливного инжектора движется вверх или вниз за счет усилия исполнительного механизма 202. Далее, корпус 206 топливного инжектора включает в себя пружинный стопор 232 для предотвращения соударений иглы 208 топливного инжектора о внутреннюю нижнюю поверхность корпуса топливного инжектора, когда на иглу инжектора подается электроэнергия.
На фиг. 2 показан узел 200 топливного инжектора в первом положении 201, в котором исполнительный механизм 202 не активирован. Когда исполнительный механизм не активирован (то есть, когда отключено механическое или электрическое усилие, подаваемое исполнительным механизмом), усилие, направленное вверх, обеспечиваемое пружинами, побуждает иглу быть смещенной вверх в торцевом контакте с внутренней стенкой корпуса инжектора. Другими словами, когда исполнительный механизм не активирован, направленные вверх усилия пружин перемещают иглу инжектора вверх до упора иглы топливного инжектора во внутреннюю стенку корпуса инжектора. Когда узел топливного инжектора находится в первом положении, нижний кольцевой вырезанный участок 224 иглы инжектора расположен выше первого и второго рядов и не соединен ни с соплами 226 первого ряда, ни с соплами 228 второго ряда. В результате этого источник 240 топлива отсоединен от сопел инжектора. Однако, как показано, верхний кольцевой вырезанный участок 221 соединен по текучей среде с источником 240 топлива. Следовательно, топливу блокирован выход из топливного канала 204, а впрыск топлива не осуществляется.
На фиг. 3 показан узел 200 топливного инжектора во втором положении 301. Например, игла 208 топливного инжектора может быть переведена во второе положение из первого положения путем активации исполнительного механизма 202. Конкретнее, исполнительный механизм 202 может быть активирован для обеспечения первой величины усилия. В ответ на эту активацию, исполнительный механизм толкает иглу 208 вниз к соплам против усилия пружин. Первая величина усилия толкает иглу 208 вниз для соединения топливоподающей магистрали 240 с соплами 226 первого ряда через нижний кольцевой вырез 224. Другими словами, в ответ на активацию исполнительного механизма, первая величина усилия перемещает иглу 208 топливного инжектора в направлении вниз на первое расстояние вдоль продольной оси 215, что приводит к соединении по текучей среде топливного канала 204 с соплами 226 через нижний кольцевой вырез 224. Таким образом, во втором положении 301 сопла 226 первого ряда соединены с источником 240 топлива через топливный канал 204 и нижний кольцевой вырезанный участок 224. Когда источник 240 топлива соединен с первым рядом сопел, топливо подается через первый ряд сопел 226.
Когда игла инжектора перемещается вниз, верхний кольцевой вырезанный участок 221 остается соединенным с источником 240 топлива через различные участки верхнего кольцевого вырезанного участка 221. Например, первый участок верхнего кольцевого выреза 221 может быть соединен с источником 240 топлива, когда игла 208 находится в первом положении 201. При перемещении иглы 208 инжектора вниз, второй участок верхнего кольцевого выреза 221 может быть соединен с источником 240 топлива. Второй участок может отличаться от первого участка. В некоторых примерах второй участок может частично перекрываться с первым участком. Далее, следует отметить, что при перемещении иглы 208 инжектора вниз, отсутствует перемещение или изменение размеров каких-либо частей корпуса 206 инжектора. Направление перемещения иглы 208 из первого положения (201 на фиг. 2) во второе положение (301) в ответ на усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, показано как 302. Исполнительный механизм может быть активирован, когда электрическое входное воздействие, такое как ток, подается на исполнительный механизм. Электрическое входное воздействие может быть регулируемым.
Далее, при работе во втором положении, уплотнительное кольцо 214 снижает утечку топлива из топливного канала в полость между иглой топливного инжектора корпусом топливного инжектора; и уплотнительное кольцо 216 снижает утечку топлива из топливного канала во второй ряд сопел 228. Другими словами, во втором положении 301 уплотнительное кольцо 214 снижает утечку между иглой 208 инжектора и корпусом 206 инжектора через нижний кольцевой вырез 224. Далее, уплотнительное кольцо 216 герметично изолирует первый и второй ряды сопел, тем самым снижая утечки топлива из топливного канала 204 во второй ряд сопел 228, когда игла топливного инжектора соединена с первым рядом сопел 226.
На фиг. 4 показан узел 200 топливного инжектора в третьем положении 401. Например, игла 208 топливного инжектора может быть переведена в третье положение из второго положения посредством исполнительного механизма 202. Конкретнее, вторая величина усилия может быть обеспечена исполнительным механизмом для перемещения иглы топливного инжектора дальше в направлении вниз против усилия пружин для проведения второго впрыска топлива через сопла 228 второго ряда. Таким образом, при перемещении иглы 208 топливного инжектора вниз, кольцевой вырезанный участок отсоединяется от первого ряда сопел 226 и соединяется со вторым рядом сопел 228. Когда узел топливного инжектора находится в третьем положении, топливо из источника 240 топлива подается в цилиндр через топливный канал 204 и второй ряд сопел 228. Направление перемещения иглы 208 из первого положения (301 на фиг. 2) в третье положение (401) в ответ на усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, показано как 402.
Далее, при перемещении иглы инжектора вниз, верхний кольцевой вырезанный участок 221 остается соединенным с источником 240 топлива через различные участки верхнего кольцевого вырезанного участка 221. Например, при перемещении иглы 208 инжектора вниз, третий участок верхнего кольцевого выреза 221 может быть соединен с источником 240 топлива. Третий участок может отличаться от второго участка верхнего кольцевого выреза 221, подсоединенного, когда игла 208 находится во втором положении 301. В некоторых примерах третий участок может частично перекрываться со вторым и/или первым участком, причем первый участок верхнего кольцевого выреза 221 является участком, который соединен с источником 240 топлива, когда игла 208 находится в первом положении 201.
На фиг. 5 показан узел 200 топливного инжектора в четвертом положении 501. Узел 200 топливного инжектора может быть переведен в четвертое положение из третьего положения, когда исполнительный механизм деактивирован. Конкретнее, когда узел 200 топливного инжектора находится в третьем положении, в ответ на деактивацию исполнительного механизма, под действием пружин 210 игла 208 топливного инжектора перемещается в направлении вверх. Когда пружины 210 тянут иглу 208 топливного инжектора вверх, нижний кольцевой вырезанный участок 224 отсоединяется от сопел 228 второго ряда и соединяется с соплами 226 первого ряда, и затем отсоединяется от сопел 226 перед достижением четвертого положения. Четвертое положение аналогично первому положению. Таким образом, когда узел топливного инжектора находится в четвертом положении, источник 240 топлива отсоединен от сопел 226 и сопел 228. Поэтому впрыск топлива не проводится. Направление перемещения иглы 208 из третьего положения (401 на фиг. 2) в четвертое положение (501) показано как 502.
Согласно одному примеру, когда во время одного цикла сгорания требуются предварительный, основной и дополнительный впрыски топлива, исполнительный механизм может переместить иглу инжектора вниз из первого положения в третье положение через второе положение. При перемещении инжектора вниз, во втором положении предварительный впрыск топлива может быть подан через первый ряд сопел. Когда игла инжектора достигает третьего положения, третье положение может поддерживаться в течение требуемой продолжительности для обеспечения основного впрыска топлива через второй ряд сопел. Впоследствие, после обеспечения требуемого количества впрыскиваемого топлива для основного впрыска топлива, исполнительный механизм может переместить инжектор вверх из третьего положения в четвертое положение через второе положение. При перемещении инжектора вверх, во втором положении дополнительный впрыск топлива может быть подан через первый ряд сопел. Таким путем, во время одного цикла срабатывания, содержащего перемещение иглы из первого положения в третье положение через второе положение и далее из третьего положения в четвертое положение через второе положение, могут быть осуществлены предварительный, основной и дополнительный впрыски топлива. На основе усилия, обеспечиваемого исполнительным механизмом (усилие зависит от тока, подаваемого на исполнительный механизм) и продолжительности пребывания во втором и третьем положениях, могут быть отрегулированы расходы и количества впрысков топлива.
Согласно другому примеру, когда требуются два впрыска топлива, такие как предварительный и основной впрыски топлива или основной и дополнительный впрыски топлива, исполнительный механизм может переместить иглу инжектора вниз из первого положения через второе положение в промежуточное положение между первым и вторым рядами сопел, в котором кольцевой вырезанный участок не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел. Когда кольцевой вырезанный участок проходит через первый ряд сопел для достижения промежуточного положения, первый впрыск топлива может быть осуществлен во втором положении через первый ряд сопел. Впоследствие исполнительный механизм может переместить иглу инжектора вверх из промежуточного положения в первое или четвертое положение через второе положение, и второй впрыск топлива может быть подан во втором положении при перемещении иглы вверх.
В еще одном примере, когда требуется один впрыск топлива, исполнительный механизм может переместить иглу во второе положение, и один впрыск топлива может быть подан во втором положении через первый ряд сопел. После того, как будет подано требуемое количество топлива, исполнительный механизм может переместить инжектор обратно в первое положение или четвертое положение. Как обсуждалось выше, первое положение может быть тем же самым, что и четвертое положение.
На фиг. 6 проиллюстрирована блок-схема примера способа 600 эксплуатации узла топливного инжектора, такого как узел 200 топливного инжектора, показанного на фиг. 2-5. По меньшей мере часть способа 600 может быть реализована в виде инструкций, исполняемых контроллером, сохраненных в долговременной памяти. Дополнительно, часть способа 600 может являться действиями, осуществляемыми в материальном мире для изменения рабочего состояния исполнительного механизма или устройства, такого как исполнительный механизм 202 узла топливного инжектора. Инструкции для осуществления способа 600 могут быть исполнены контроллером (в частности, контроллером 12) на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков двигательной системы, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы двигателя двигательной системы, такие как исполнительный механизм 202 на фиг. 2-5, для регулирования работы двигателя, в соответствии со способами, раскрываемыми ниже.
Способ 600 начинается на шаге 602. На шаге 602 способ 600 включает в себя определение и/или оценку параметров работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя, но не ограничиваться, состоянием двигателя (в частности, вкл или выкл), частоту вращения двигателя, требуемый крутящий момент двигателя, индикаторный крутящий момент двигателя, положение двигателя и температуру двигателя. После определения параметров работы двигателя способ 600 переходит на шаг 604.
На шаге 604 способа 600 определяют, получена ли команда на впрыск топлива. Топливо может быть впрыснуто в двигатель, когда двигатель вращается и когда оператор или контроллер требует работы двигателя. Согласно одному примеру, топливо может быть впрыснуто в ответ на то, что нагрузка двигателя выше порогового значения, и/или в ответ на то, что порядок работы цилиндров и положение двигателя указывают на то, что инжектор должен впрыснуть топливо для инициирования сгорания в цилиндре. Если команда на впрыск топлива получена, способ 600 переходит на шаг 606.
На шаге 606 способа 600 подтверждают режим впрыска топлива (одиночный, двойной или многократный впрыски топлива) на основе условий работы двигателя. То есть, контроллер может подтвердить, то, требуется ли для работы двигателя одиночный впрыск топлива, двойной впрыск топлива или многократный впрыск топлива. Например, одиночный впрыск топлива может быть осуществлен в течение одного или более условий работы двигателя, включая регулировку холостого хода двигателя, температура каталитического нейтрализатора отработавших газов выше порогового значения, температура двигателя выше порогового значения и при условиях горячего запуска двигателя. Соответственно, на основе условий работы двигателя, если требуется одиночный впрыск топлива, способ 600 переходит на шаг 608. На шаге 608 способа 600 регулируют электрический сигнал, подаваемый на исполнительный механизм, такой как исполнительный механизм 202 узла 200 топливного инжектора, показанного на фиг. 2, для осуществления одиночного впрыска топлива. Подробности осуществления одиночного впрыска топлива путем использования узла топливного инжектора, такого как узел 200 топливного инжектора на фиг. 2, будут далее рассмотрены со ссылкой на фиг. 7 и 8.
Двойной впрыск топлива может быть разделенным впрыском топлива, при котором топливо подают через предварительный впрыск и основной впрыск топлива, или основной впрыск топлива и дополнительный впрыск топлива в течение одного цикла сгорания. По существу, предварительный впрыск выполняют до основного впрыска, тогда как дополнительный впрыск выполняют после основного впрыска. Как правило, в дизельных двигателя предварительный впрыск выполняют заблаговременно до основного впрыска с целью снижения шума и выбросов при сгорании. В двигательных системах, использующих сажевые фильтры, установленные в выпускном канале, дополнительный впрыск топлива после основного впрыска топлива может осуществляться для генерирования тепла с целью повышения температуры сажевого фильтра для его регенерации.
Далее, в двигательных системах с турбонаддувом дополнительный впрыск топлива после основного впрыска топлива может использоваться для снижения турбоямы. Например, если увеличение требуемого крутящего момента выше порогового значения, может быть осуществлен второй (дополнительный) впрыск топлива после первого (основного) впрыска топлива для снижения времени, требуемого для увеличения частоты вращения турбины до требуемой частоты вращения. Далее, в некоторых примерах дополнительный впрыск топлива может быть осуществлен при условиях холодного запуска, при которых дополнительная генерируемая энергия отработавших газов может быть использована для уменьшения продолжительности достижения температурой устройства снижения токсичности отработавших газов пороговой температуры, за счет чего улучшается пуск каталитического нейтрализатора.
Кроме того, дополнительный впрыск топлива может быть осуществлен для поддержания температуры устройства снижения токсичности отработавших газов выше порогового значения, например, как в двигателях с переменным рабочим объемом (VDE) во время работы один или более цилиндров в деактивированном состоянии. Далее, разделенный впрыск топлива, содержащий основной впрыск топлива и дополнительный впрыск топлива, может использоваться для соответствия допустимому пределу РОГ, например, в условиях низкой нагрузки. Конкретнее, при переходе от работы двигателя на высокой нагрузке к работе на очень низких нагрузках, например, во время отпускания педали акселератора, когда осуществляют продувку РОГ из впускной системы, двигатель может временно работать с разделенным впрыском топлива. Таким образом, на основе условий работы двигателя, если требуются два впрыска топлива (предварительный и основной или основной и дополнительный), способ 600 переходит на шаг 610. На шаге 610 способа 600 регулируют электрический сигнал, подаваемый на исполнительный механизм топливного инжектора, для осуществления двух впрысков топлива в течение одного цикла сгорания. Подробности осуществления двойного впрыска топлива будут далее рассмотрены со ссылкой на фиг. 9, 10 и 11.
Многократные впрыски топлива могут включать в себя осуществление предварительного впрыска топлива, основного впрыска топлива и дополнительного впрыска топлива в течение одного цикла сгорания. В некоторых условиях работы двигателя может потребоваться осуществить предварительный впрыск для снижения шума двигателя и улучшения сгорания, основной впрыск для обеспечения требуемого крутящего момента и дополнительный впрыск для регенерации или увеличения температуры одного или более устройств дополнительной обработки отработавших газов (в частности, сажевых фильтров, трехкомпонентного каталитического нейтрализатора). Соответственно, если требуются три впрыска топлива (в частности, предварительный, основной и дополнительный) в течение одного события сгорания, способ 600 переходит на шаг 612. На шаге 612 способа 600 регулируют электрический сигнал, подаваемый на исполнительный механизм топливного инжектора, для осуществления трех впрысков топлива в течение одного цикла сгорания. Подробности осуществления трех впрысков топлива в течение одного события сгорания будут далее рассмотрены со ссылкой на фиг. 12 и 13.
Вернемся на шаг 604, если определят, что не получена команда на впрыск топлива, сигнал на исполнительный механизм не отправляют, как показано на шаге 614. На шаге 616 инжектор удерживают или перемещают вверх посредством удерживающих пружин, таких как удерживающие пружины 210 на фиг. 2-5, так, что игла инжектора, такая как игла 208 инжектора на фиг. 2-5, удерживается в первом положении, в результате чего топливный канал закрыт, а впрыска топлива не происходит.
На фиг. 7 проиллюстрирован пример способа 700 подачи одиночного впрыска топлива в течение одного цикла сгорания. Одиночный впрыск топлива может быть подан путем использования узла топливного инжектора, такого как узел 200 топливного инжектора, показанный на фиг. 2-5. Конкретнее, способ иллюстрирует управление исполнительным механизмом топливного инжектора, таким как исполнительный механизм 202 на фиг. 2, для подачи одиночного основного впрыска топлива. Узел топливного инжектора может использоваться для непосредственного или распределенного впрыска топлива, в зависимости от расположения топливного инжектора - внутри цилиндра двигателя или внутри впускного коллектора. Соответственно, когда узел топливного инжектора используется для непосредственного впрыска топлива, топливо из источника топлива, такого как источник 240 топлива на фиг. 2-4, может подаваться в камеру сгорания, такую как камера 30 сгорания на фиг. 1 цилиндра двигателя. Когда узел топливного инжектора используется для распределенного впрыска топлива, топливо из источника топлива может подаваться во впускной коллектор.
Способ 700 начинается на шаге 702. На шаге 702 способа 700 активируют исполнительный механизм топливного инжектора для перемещения иглы топливного инжектора для соединения по текучей среде источника топлива с первым рядом сопел, таких как сопла 226 на фиг. 2-5. В этом примере можно принять, что до активации узел топливного инжектора первоначально находится в закрытом состоянии, в котором не подается сигнала на исполнительный механизм, а игла топливного инжектора отсоединена от первого и второго рядом сопел. При работе в закрытом состоянии, узел топливного инжектора может находится в первом положении, таком как первое положение 201, показанное на фиг. 2. Поэтому активация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя подачу сигнала на исполнительный механизм топливного инжектора. Сигнал может быть электрическим сигналом, например сигналом электрического тока. Например, контроллер может определить требуемый электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм, для перемещения иглы инжектора вниз к первому ряду сопел для соединения кольцевого вырезанного участка, такого как нижний кольцевой вырезанный участок 224, показанный на фиг. 2-5, иглы топливного инжектора с первым рядом сопел топливного инжектора на основе параметров работы двигателя. Контроллер затем может подать требуемый электрический ток на исполнительный механизм топливного инжектора. Когда усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, превышает усилие, обеспечиваемое возвратными пружинами, и действует в направлении, противоположном направлению усилия пружин, в ответ на сигнал, подаваемый контроллером, исполнительный механизм топливного инжектора толкает иглу топливного инжектора в направлении вниз вдоль продольной оси узла топливного инжектора. Требуемый электрический ток может быть регулируемым током для обеспечения требуемого усилия для преодоления намеченного расстояния перемещения иглы инжектора.
Затем, на шаге 704 способа 700 подают электрический ток удержания в течение требуемой продолжительности. Конкретнее, электрический ток удержания может быть обеспечен, когда сопла первого ряда полностью соединены с кольцевым вырезанным участком иглы топливного инжектора. Электрический ток удержания может быть постоянным электрическим током и может быть обеспечен для поддержания соединения по текучей среде между источником топлива и соплами первого ряда на требуемую продолжительность. Требуемая продолжительность может быть основана, например, на требуемом количестве впрыскиваемого топлива. Соответственно, если требуется большее количество впрыскиваемого топлива, требуемая продолжительность подачи электрического тока удержания может быть больше. По существу, требуемое количество впрыскиваемого топлива или потребность в топливе может быть основано на положении педали (пп), частоте вращения двигателя (N) и измеренном массовом расходе воздуха (МРВ). Заметим, что это количество впрыскиваемого топлива может быть также определено на основе иных параметров. Например, может использоваться двухмерная карта частоты вращения двигателя и положения педали. Альтернативно, может также использоваться двухмерная карта положения педали и скорости транспортного средства.
После подачи требуемого количества впрыскиваемого топлива через сопла первого ряда, способ 700 переходит на шаг 706. На шаге 706 исполнительный механизм топливного инжектора может быть деактивирован. Деактивация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя остановку подачи сигнала на исполнительный механизм. В отсутствии электрического сигнала, подаваемого на электрический исполнительный механизм, множество удерживающих пружин, соединенных с корпусом инжектора и иглой инжектора, толкают иглу вверх вдоль продольной оси дальше от сопел. Таким образом, удерживающие пружины воздействуют на иглу для ее перемещения вверх в первое положение и удержания иглы в первом положении. Дополнительно, перемещение иглы вверх может быть также остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора, как показано выше на фиг. 2.
Таким путем, узел топливного инжектора может быть использован для подачи единичного основного впрыска топлива через первый ряд сопел. Пример впрыска топлива показан на фиг. 8.
На фиг. 8 показана последовательность 800 для осуществления единичного основного впрыска топлива. Последовательность на фиг. 8 может быть выполнена системой по фиг. 1-5 с помощью способа по фиг. 7 в сочетании со способом по фиг. 6.
Первый график сверху на фиг. 8 показывает положение кольцевого вырезанного участка, такого как нижний кольцевой вырезанный участок 224 на фиг. 2-5 узла топливного инжектора в зависимости от времени. Кривая 802 показывает изменение положения, причем кольцевой вырезанный участок перемещается в направлении вниз, например, в направлении 302 на фиг. 3, вдоль продольной оси топливного инжектора в направлении стрелки оси Y. Другими словами, стрелка оси Y показывает перемещение кольцевого вырезанного участка иглы топливного инжектора (и, следовательно, иглы топливного инжектора) в направлении вниз.
Второй график сверху на фиг. 8 показывает ток, подаваемый на исполнительный механизм, в зависимости от времени. Кривая 804 представляет изменение тока по времени, причем ток увеличивается в направлении стрелки оси Y.
Третий график сверху на фиг. 8 показывает расход впрыска топлива в зависимости от времени. Кривая 806 представляет изменение расхода впрыска топлива по времени, причем расход впрыска топлива увеличивается в направлении стрелки оси Y.
На всех графиках время увеличивается по направлению стрелки оси X.
В момент времени t0 топливный инжектор деактивирован или находится в состоянии покоя. В деактивированном состоянии иглу топливного инжектора удерживают в закрытом положении за счет усилия удерживающих пружин. В закрытом положении кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится выше первого ряда сопел и второго ряда сопел и поэтому кольцевой вырезанный участок не соединен ни с первым, ни со вторым рядом сопел. Таким образом, источник 240 топлива отсоединен от сопел, и подачи топлива нет.
Между моментами времени t0 и t1 подают электрический сигнал (то есть, ток) на исполнительный механизм. В результате этого игла топливного инжектора перемещается в направлении вниз вдоль продольной оси инжектора. По мере увеличения тока игла инжектора перемещается дальше вниз из исходного положения к первому ряду сопел. В момент времени t1 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора начинает соединяться с первым рядом сопел. То есть, в момент времени t1 часть кольцевого вырезанного участка соединена с частью каждого сопла первого ряда. Таким образом, в момент времени t1 начинают впрыск топлива, и топливо впрыскивают в окружающую среду, в которой размещен топливный инжектор. То есть, в случае непосредственного впрыска топлива топливо впрыскивают в цилиндр двигателя, а в случае распределенного впрыска топлива топливо впрыскивают во впускной коллектор.
Между t1 и t2 ток, подаваемый на исполнительный механизм, увеличивают, иглу инжектора толкают дальше вниз, а область соединения между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел увеличивается. Соответственно, расход впрыска топлива возрастает.
В момент времени t2 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Между t2 и t3 на исполнительный механизм подают постоянный электрический ток удержания. В результате этого кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора остается полностью соединенным с первым рядом сопел между t2 и t3, а топливо подают с постоянным расходом впрыска топлива через первый ряд сопел.
В момент t3 подачу электрического тока на исполнительный механизм останавливают. В результате этого игла топливного инжектора перемещается в направлении вверх, например, в направлении 502, показанном на фиг. 5, от первого ряда сопел вдоль продольной оси топливного инжектора за счет усилия удерживающих пружин. По мере перемещения иглы топливного инжектора вниз, между t3 и t4, область соединения между кольцевым вырезанным участком топливного инжектора и первым рядом сопел уменьшается. Соответственно, расход впрыска топлива падает.
В момент времени t4 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора полностью отсоединен от первого ряда сопел. Вследствие этого впрыск топлива прекращен. После t4 и между t4 и t5 игла топливного инжектора продолжает перемещаться вверх за счет усилий удерживающих пружин. В момент времени t5 игла топливного инжектора приходит в исходное положение, и перемещение иглы топливного инжектора останавливается. В момент времени t5 и после него иглу топливного инжектора удерживают в исходном положении за счет удерживающих пружин. Дополнительно, верхний участок корпуса топливного инжектора может предотвращать дальнейшее перемещение инжектора в направлении вверх.
Таким путем, может быть выполнен одиночный впрыск топлива.
На фиг. 9 раскрыт пример способа 900 для подачи двух впрысков топлива путем использования узла топливного инжектора, такого как узел 200 топливного инжектора, показанный на фиг. 2-5. Впрыски топлива могут быть выполнены в течение одного цикла сгорания с помощью одного срабатывания исполнительного механизма топливного инжектора, такого как исполнительный механизм 202 на фиг. 2. Конкретнее, способ иллюстрирует управление исполнительным механизмом топливного инжектора, таким как исполнительный механизм 202 на фиг. 2, для подачи предварительного и основного или основного и дополнительного впрысков топлива.
Способ 900 начинается на шаге 902. На шаге 902 способа 900 проверяют, нужно ли выполнить предварительный и основной или основной и дополнительный впрыски топлива, на основе условий работы двигателя. Если требуются предварительный и основной впрыски топлива, то способ 900 переходит на шаг 904.
На шаге 904 способа активируют исполнительный механизм для перемещения иглы инжектора вниз против усилия удерживающих пружин, так что кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора перемещается за первый ряд и зависает в промежуточном положении между первым и вторым рядами иглы без его соединения с первым или вторым рядами сопел. Исполнительный механизм может быть активирован электрическим сигналом, например сигналом электрического тока. Электрический ток, подаваемый для активации исполнительного механизма, может быть линейно изменяемым электрическим током, увеличивающимся линейно с течением времени для обеспечения достаточного усилия для перемещения иглы инжектора против действия усилия удерживающих пружин. В этом примере можно принять, что до активации узел топливного инжектора первоначально находится в закрытом состоянии, в котором сигнал на исполнительный механизм не подается, а кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора отсоединен от первого и второго рядов сопел и расположен выше первого и второго рядов сопел. При работе в закрытом состоянии, узел топливного инжектора может находиться в первом положении, таком как первое положение 201, показанное на фиг. 2. Требуемый электрический ток и требуемая продолжительность применения требуемого электрического тока могут быть основаны на требуемом расстоянии перемещения инжектора. В этом примере, когда требуется выполнить предварительный и основной впрыски топлива, требуемый электрический ток и требуемая продолжительность могут быть основаны на усилии, которое требуется для продвижения инжектора в положение за первым рядом сопел, но все еще выше второго ряда сопел без соединения кольцевого вырезанного участка с первым или вторым рядами.
Соответственно, при подаче требуемого электрического тока в течение требуемой продолжительности игла инжектора перемещается вниз. При ее движении вниз кольцевой вырезанный участок соединяется с первым рядом сопел и потом отсоединяется перед достижением промежуточного положения между первым и вторым рядами сопел. В течение периода, когда кольцевой вырезанный участок соединен (соединение может быть изначально частичным, за которым следует полное соединение, затем частичное соединение перед полным отсоединением от первого ряда сопел), топливо может быть подано через первый ряд сопел. Таким образом, предварительный впрыск топлива подают через первый ряд сопел по мере перемещения топливного инжектора мимо первого ряда сопел.
После занятия промежуточного положения, в котором кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится между первым и вторым рядами сопел и не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел, способ 900 переходит на шаг 906. На шаге 906 способа 900 уменьшают электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм с целью перемещения иглы инжектора вверх до полного соединения кольцевого вырезанного участка с первым рядом сопел.
Затем, после полного соединения кольцевого вырезанного участка с первым рядом сопел, на шаге 908 способа 900 подают постоянный электрический ток удержания для поддержания полного соединения с первым рядом сопел в течение требуемой продолжительности для подачи основного впрыска топлива через первый ряд сопел.
После поддержания соединения с первым рядом сопел в течение требуемой продолжительности способ 900 переходит на шаг 910. На шаге 910 способа 900 деактивируют исполнительный механизм топливного инжектора. Согласно одному примеру, как проиллюстрировано на фиг. 10, деактивация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя постепенное уменьшение электрического сигнала, подаваемого на исполнительный механизм. Например, когда для активации и деактивации исполнительного механизма используется электрический ток, он может быть уменьшен со значения тока удержания до нулевого тока постепенно за некоторый период времени. По мере уменьшения электрического тока, усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, уменьшается, а игла топливного инжектора перемещается вверх вдоль продольной оси иглы за счет усилия удерживающих пружин. В результате этого, по мере перемещения иглы инжектора вверх, кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора отсоединяется от первого ряда сопел, вследствие чего основной впрыск топлива завершается. Наконец, когда электрический ток исполнительного механизма уменьшен до нуля, игла топливного инжектора удерживается закрытой в первом положении за счет удерживающих пружин и дальнейшее перемещение вверх может быть остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора.
Согласно одному примеру, деактивация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя остановку подачи сигнала на исполнительный механизм. Как обсуждалось выше, в отсутствии электрического сигнала, подаваемого на электрический исполнительный механизм, удерживающие пружины, соединенные с корпусом инжектора и иглой инжектора, толкают иглу вверх вдоль продольной оси, удаляя от сопел. Таким образом, удерживающие пружины воздействуют на иглу для ее перемещения в первое положение и удержания иглы в первом положении. Дополнительно, перемещение иглы вверх может быть также остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора, как показано выше на фиг. 2.
Таким путем, узел топливного инжектора может быть использован для подачи двух впрысков топлива, включая предварительный и основной впрыски, через первый ряд сопел в течение одного цикла срабатывания (активация, удержание и деактивация) исполнительного механизма. Пример последовательности впрыска топлива, в которой узел топливного инжектора используется для подачи предварительного и основного впрысков топлива в течение одного цикла срабатывания топливного инжектора, показан как последовательность на фиг. 10.
На фиг. 10 показана последовательность 1000 для выполнения двух впрысков топлива, включая предварительный и основной впрыски топлива, в течение одного цикла сгорания и посредством одного цикла срабатывания исполнительного механизма топливного инжектора. Последовательность на фиг. 10 может быть выполнена системой по фиг. 1-4 с помощью способа по фиг. 9 в сочетании со способом по фиг. 6. Первый, второй и третие графики на фиг. 10 аналогичны первому, второму и третьему графикам на фиг. 8, поэтому описание данных графиков опущено с целью краткости. Вкратце, первый график включает в себя кривую 1002, показывающую изменение положения кольцевого вырезанного участка узла топливного инжектора с течением времени, второй график включает в себя кривую 1004, показывающую изменение электрического тока, подаваемого на исполнительный механизм, с течением времени, а третий график включает в себя кривую 1006, показывающую изменение расхода впрыска топлива с течением времени. На всех графиках время увеличивается по направлению стрелки оси X.
В момент времени t0 игла топливного инжектора удерживается в первом положении, таком как первое положение 210, показанное на фиг. 1, в котором кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится выше первого ряда сопел и второго ряда сопел и не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел. Таким образом, источник 240 топлива отсоединен от сопел, и подачи топлива нет.
Между моментами времени t0 и t1 подают электрический ток на исполнительный механизм. Электрический ток может линейно увеличиваться со временем с целью перемещения топливного инжектора из первого положения в промежуточное положение между первым и вторым рядами сопел через второе положение, такое как второе положение 301, показанное на фиг. 3. По мере увеличения тока игла инжектора перемещается вниз из первого положения к первому ряду сопел.
В момент времени t1 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора начинает соединяться с первым рядом сопел. В результате этого, в момент времени t1 начинают впрыск топлива, и топливо впрыскивают в окружающую среду, в которой размещен топливный инжектор. То есть, в случае непосредственного впрыска топлива топливо впрыскивают в цилиндр двигателя, а в случае распределенного впрыска топлива топливо впрыскивают во впускной коллектор.
Между t1 и t2 электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм, увеличивают, иглу инжектора толкают дальше вниз, а область соединения между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел увеличивается. Соответственно, предварительный впрыск топлива продолжается с увеличенным расходом впрыска топлива.
В момент времени t2 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Далее, в момент времени t2 продолжают подавать электрический ток, который при этом линейно увеличивают. В результате этого игла инжектора продолжает перемещаться вниз ко второму ряду сопел между t2 и t3. По мере перемещения иглы вниз, кольцевой вырезанный участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел. В результате этого между t2 и t3 продолжают выполнять предварительный впрыск топлива через первый ряд сопел.
Незамедлительно после t3 кольцевой вырезанный участок начинают отсоединять от первого ряда сопел. Соответственно, расход впрыска топлива снижается. В момент времени t4 кольцевой вырезанный участок топливного инжектора полностью отсоединен от первого ряда сопел, и предварительный впрыск топлива останавливается. Между t4 и t5 иглу инжектора толкают дальше вниз посредством исполнительного механизма до достижения промежуточного положения (t5) между первым и вторым рядами сопел. В промежуточном положении кольцевой вырезанный участок полностью отсоединен от первого и второго рядов сопел. Вскоре после достижения промежуточного положения электрический ток снижают для перемещения иглы инжектора вверх от второго ряда сопел к первому ряду сопел. Таким образом, между t5 и t6 электрический ток снижают, и игла инжектора перемещается вверх.
По мере перемещения иглы инжектора вверх, кольцевой вырезанный участок начинает соединяться с первым рядом сопел в момент t6. Соединение с первым рядом сопел увеличивается между t6 и t7, а в момент t7 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Когда кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел, на исполнительный механизм подают постоянный электрический ток удержания с целью поддержания полного соединения в течение требуемой продолжительности. Кольцевой вырезанный участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел до момента t8. Непосредственно перед моментом t8 электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм, уменьшают. В результате этого инжектор перемещается вверх. В течение короткого периода после уменьшения электрического тока кольцевой участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел. Сразу после t8, по мере дальнейшего снижения электрического тока, игла инжектора перемещается вверх, и кольцевой вырезанный участок начинает отсоединяться от первого ряда сопел. В момент времени t9 кольцевой вырезанный участок полностью отсоединен от первого ряда сопел. Таким образом, в период от t6 до t9 топливо впрыскивают через первый ряд сопел ровно столько, пока есть некоторое соединение между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел. То есть, событие основного впрыска топлива происходит между t6 и t9. В момент времени t9 впрыск топлива останавливается.
Между t9 и t10 игла топливного инжектора продолжает перемещаться вверх за счет усилий удерживающих пружин по мере уменьшения электрического тока. В момент времени t10 игла топливного инжектора приходит в первое положение, и перемещение иглы топливного инжектора останавливается. В момент времени t10 и после него иглу топливного инжектора удерживают в первом положении за счет удерживающих пружин. Дополнительно, верхний участок корпуса топливного инжектора может предотвращать дальнейшее перемещение инжектора в направлении вверх.
Таким путем, узел топливного инжектора может использоваться для обеспечения двух впрысков топлива, включая предварительный и основной впрыски топлива, путем удержания инжектора между первым и вторым рядами сопел.
Вернемся на шаг 902, если требуются основной и дополнительный впрыски топлива, то способ 900 переходит на шаг 914. На шаге 914 способа 900 перемещают топливный инжектор из первого положения (закрытое положение, когда не выполняют впрыск топлива) во второе положение, такое как положение 302 на фиг. 3, в котором кольцевой участок соединен с первым рядом сопел путем подачи электрического тока на исполнительный механизм. Электрический ток может быть регулируемым током. Когда игла перемещается вниз и начинает соединяться с первым рядом сопел, также начинается подача топлива через первый ряд сопел.
Когда кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел, способ 900 переходит на шаг 916. На шаге 916 способа подают электрический ток удержания в течение требуемой продолжительности для подачи требуемого количества топлива через первый ряд сопел, тем самым выполняя основной впрыск топлива.
Затем, после подачи требуемого количества топлива, способ 900 переходит на шаг 918. На шаге 918 способа 900 увеличивают электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм, для перемещения иглы инжектора вниз, так что кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора перемещается за первый ряд и зависает между первым и вторым рядами без его соединения с первым или вторым рядами сопел. Когда кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится между первым и вторым рядами сопел и не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел, способ 900 переходит на шаг 920.
На шаге 920 способа 900 деактивируют исполнительный механизм. Деактивация исполнительного механизма включает в себя постепенное уменьшение электрического тока, подаваемого на исполнительный механизм. По мере уменьшения электрического тока игла перемещается вверх. По мере перемещения иглы вверх, кольцевой вырезанный участок соединяется с первым рядом сопел, и в это время топливо подается через первый ряд сопел. Это обеспечивает дополнительный впрыск топлива. То есть, когда топливный инжектор перемещают вверх из положения между первым и вторым рядами сопел в закрытое положение выше первого ряда сопел (первое положение), подают дополнительный впрыск топлива через первый ряд сопел в течение периода времени, когда кольцевой вырезанный участок иглы соединен с первым рядом сопел. Далее, по мере перемещения инжектора дальше вверх за счет усилия удерживающих пружин, кольцевой вырезанный участок отсоединяется от первого ряда сопел, тем самым завершая дополнительный впрыск топлива. Наконец, когда электрический ток исполнительного механизма уменьшен до нуля, игла топливного инжектора удерживается закрытой в первом положении за счет удерживающих пружин и дальнейшее перемещение вверх может быть остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора.
Таким путем, основной и дополнительный впрыски топлива могут быть поданы путем использования узла топливного инжектора. Пример последовательности впрыска топлива, в которой узел топливного инжектора используется для подачи основного и дополнительного впрысков топлива в течение одного цикла срабатывания топливного инжектора, показан как последовательность на фиг. 11.
На фиг. 11 показана последовательность 1100 для выполнения двух впрысков топлива, включая основной и дополнительный впрыски топлива, в течение одного цикла сгорания и с помощью одного цикла срабатывания исполнительного механизма топливного инжектора. Последовательность на фиг. 11 может быть выполнена системой по фиг. 1-4 с помощью способа по фиг. 9 в сочетании со способом по фиг. 6. Первый, второй и третий графики на фиг. 10 аналогичны первому, второму и третьему графикам на фиг. 8, поэтому описание данных графиков опущено с целью краткости. Вкратце, первый график включает в себя кривую 1102, показывающую изменение положения кольцевого вырезанного участка, такого как нижний кольцевой вырезанный участок 224 на фиг. 2-5, узла топливного инжектора с течением времени, второй график включает в себя кривую 1104, показывающую изменение электрического тока, подаваемого на исполнительный механизм, с течением времени, а третий график включает в себя кривую 1106, показывающую изменение расхода впрыска топлива с течением времени. На всех графиках время увеличивается по направлению стрелки оси X.
В момент времени t0 игла топливного инжектора удерживается в первом положении, таком как первое положение 210, показанное на фиг. 1, в котором кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится выше первого ряда сопел и второго ряда сопел и не соединен ни с первым, ни со вторым рядами сопел. Таким образом, источник 240 топлива отсоединен от сопел, и подачи топлива нет.
Между моментами времени t0 и t1 подают электрический ток на исполнительный механизм. Электрический ток могут линейно увеличивать со временем с целью перемещения топливного инжектора из первого положения во второе положение, такое как второе положение 301, показанное на фиг. 3. По мере увеличения тока игла инжектора перемещается вниз из первого положения к первому ряду сопел.
В момент времени t1 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора начинает соединяться с первым рядом сопел. В результате этого в момент времени t1 начинается впрыск топлива. Между t1 и t2 электрический ток, подаваемый на исполнительный механизм, увеличивают, иглу инжектора толкают дальше вниз, а область соединения между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел увеличивается. Соответственно, впрыск топлива продолжается с увеличенным расходом впрыска топлива.
В момент времени t2 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Когда кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел, на исполнительный механизм подают постоянный электрический ток удержания с целью поддержания полного соединения в течение требуемой продолжительности для подачи требуемого количества впрыскиваемого топлива. Постоянный электрический ток удержания подают до момента t3. Таким образом, топливо впрыскивают через первый ряд сопел между t2, и в момент t3. Вскоре после t3 электрический ток увеличивают для перемещения инжектора дальше вниз ко второму ряду сопел. В течение короткого периода времени после t3 кольцевой вырезанный участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел, и в момент t4 кольцевой вырезанный участок начинает отсоединяться от первого ряда сопел. Кольцевой вырезанный участок полностью отсоединяется в момент t5. Как обсуждалось выше, впрыск топлива продолжается так долго, пока есть некоторая величина соединения по текучей среде между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел. Таким образом, впрыск топлива продолжается между t3 и t5, но со сниженным расходом впрыска. В момент времени t5 кольцевой вырезанный участок полностью отсоединен от первого ряда сопел, впрыск топлива прекращается. Впрыск топлива, который происходит между t1 и t5 представляет собой событие основного впрыска топлива, причем впрыскиваемое топливо используют для сгорания для обеспечения требуемого выходного крутящего момента для приведения транспортного средства в движение.
Подача тока на исполнительный механизм продолжается между t5 и t6 до тех пор, пока игла топливного инжектора не сможет быть подвешена в промежуточном положении между первым и вторым рядами сопел, в котором кольцевой вырезанный участок отсоединен от первого и второго рядов сопел. После достижения промежуточного положения между t5 и t6, электрический ток уменьшают. Конкретнее, электрический ток уменьшают до достижения иглой топливного инжектора первого положения.
По мере уменьшения электрического тока игла топливного инжектора перемещается вверх от второго ряда сопел к первому ряду сопел. В момент t6 кольцевой вырезанный участок начинает соединяться с первым рядом сопел. Соединение с первым рядом сопел увеличивается между t6 и t7, а в момент t7 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Кольцевой вырезанный участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел до момента t8. Вскоре после t8 игла инжектора перемещается вверх, и кольцевой вырезанный участок начинает отсоединяться от первого ряда сопел. В момент времени t9 кольцевой вырезанный участок полностью отсоединен от первого ряда сопел. Таким образом, с момента t6 до момента t9 топливо впрыскивают через первый ряд сопел, когда иглу топливного инжектора тянут вверх к первому положению из промежуточного положения. Это составляет дополнительный впрыск топлива. В момент времени t9 дополнительный впрыск топлива останавливается.
Между t9 и t10 игла топливного инжектора продолжает перемещаться вверх за счет усилий удерживающих пружин по мере уменьшения электрического тока. В момент времени t10 игла топливного инжектора приходит в первое положение, и перемещение иглы топливного инжектора останавливается. В момент времени t10 и после него иглу топливного инжектора удерживают в первом положении за счет удерживающих пружин. Дополнительно, верхний участок корпуса топливного инжектора может предотвращать дальнейшее перемещение инжектора в направлении вверх.
Таким путем, узел топливного инжектора может использоваться для обеспечения двух впрысков топлива, включая основной и дополнительный впрыски топлива, путем удержания инжектора между первым и вторым рядами сопел.
На фиг. 12 проиллюстрирован пример способа 1200 для подачи трех впрысков топлива путем использования узла топливного инжектора, такого как узел 200 топливного инжектора, показанный на фиг. 2-5. Впрыски топлива могут быть выполнены в течение одного цикла сгорания с помощью одного срабатывания исполнительного механизма топливного инжектора, такого как исполнительный механизм 202 на фиг. 2. Конкретнее, способ иллюстрирует управление исполнительным механизмом топливного инжектора, таким как исполнительный механизм 202 на фиг. 2, для подачи предварительного, основного и дополнительного впрысков топлива.
Способ 1200 начинается на шаге 1202. На шаге 1202 способа 1200 активируют исполнительный механизм топливного инжектора для перемещения иглы топливного инжектора для соединения по текучей среде источника топлива со вторым рядом сопел. В этом примере можно принять, что до активации узел топливного инжектора первоначально находится в закрытом состоянии, в котором не подается сигнала на исполнительный механизм, а игла топливного инжектора отсоединена от первого и второго рядом сопел. При работе в закрытом состоянии, узел топливного инжектора может находиться в первом положении, таком как первое положение 201, показанное на фиг. 2. Поэтому активация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя подачу сигнала в течение первой требуемой продолжительности на исполнительный механизм топливного инжектора для перемещения инжектора на второе требуемое расстояние. Сигнал может быть электрическим сигналом, например сигналом электрического тока, а второе требуемое расстояние может представлять собой расстояние, на которое перемещается топливный инжектор из закрытого (первого) положения в третье положение, такое как положение 402 на фиг. 4, где инжектор полностью соединен со вторым рядом сопел. Таким образом, контроллер может подавать требуемый электрический ток на исполнительный механизм топливного инжектора для перемещения иглы топливного инжектора на второе требуемое расстояние. Требуемый электрический ток может быть регулируемым током для обеспечения требуемого усилия для преодоления второго расстояния перемещения иглы инжектора. Требуемый электрический ток, второе требуемое расстояние и первая требуемая продолжительность могут быть заранее заданными, например, заданными во время операции определения параметров инжектора.
Например, контроллер может определить требуемый электрический ток для перемещения исполнительного механизма для соединения кольцевого вырезанного участка, такого как нижний кольцевой вырезанный участок 224, показанный на фиг. 2-5, иглы топливного инжектора со вторым рядом сопел топливного инжектора. Контроллер затем может подать требуемый электрический ток на исполнительный механизм топливного инжектора. Когда усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, превышает усилие, обеспечиваемое возвратными пружинами, и действует в направлении, противоположном направлению усилия возвратных пружин, в ответ на сигнал, подаваемый контроллером, исполнительный механизм топливного инжектора толкает иглу топливного инжектора в направлении вниз вдоль продольной оси узла топливного инжектора. В результате этого топливный инжектор перемещается из первого положения в третье положение, такое как третье положение 401, показанное на фиг. 4, в котором кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора полностью соединен со вторым рядом сопел.
По мере перемещения иглы инжектора из первого положения в третье положение, кольцевой вырезанный участок иглы инжектора соединяется с первым рядом сопел до соединения со вторым рядом сопел. Когда кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора соединен с первым рядом сопел, источник топлива соединен с первым рядом сопел через кольцевой вырезанный участок. В результате этого топливо подают от источника топлива через первый ряд сопел, тем самым обеспечивая предварительный впрыск топлива. Требуемый электрический ток могут продолжать подавать. В результате иглу топливного инжектора толкают дальше вниз. Следовательно, кольцевой вырезанный участок отсоединяется от первого ряда сопел и соединяется со вторым рядом сопел. Таким образом, когда на исполнительный механизм подают требуемый электрический ток в течение первой требуемой продолжительности, кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора перемещается из первого положения, в котором кольцевой вырезанный участок отсоединен от первого или второго ряда сопел, в третье положение, соединенное со вторым рядом сопел, через первый ряд сопел. Когда проходит требуемая продолжительность, кольцевой вырезанный участок полностью соединен со вторым рядом сопел.
После подачи на исполнительный механизм требуемого электрического тока в течение первой требуемой продолжительности, способ 1200 переходит на шаг 1204. На шаге 1204 способа 1200 поддерживают топливный инжектор соединенным со вторым рядом сопел для обеспечения основного впрыска топлива через второй ряд сопел. Соединение со вторым рядом сопел может поддерживаться путем подачи электрического тока удержания. Далее, ток удержания может подаваться в течение второй требуемой продолжительности для подачи требуемого количества впрыскиваемого топлива. Электрический ток удержания может быть постоянным электрическим током и может быть подан для поддержания соединения по текучей среде между источником топлива и вторым рядом сопел на требуемую продолжительность. Вторая требуемая продолжительность может быть основана, например, на требуемом количестве впрыскиваемого топлива. Соответственно, если требуется большее количество впрыскиваемого топлива, требуемая продолжительность подачи электрического тока удержания может быть больше. По существу, требуемое количество впрыскиваемого топлива или потребность в топливе может быть основано на положении педали (пп), частоте вращения двигателя (N) и измеренном массовом расходе воздуха (МРВ). Заметим, что это количество впрыскиваемого топлива может быть также определено на основе иных параметров. Например, может использоваться двухмерная карта частоты вращения двигателя и положения педали. Альтернативно, может также использоваться двухмерная карта положения педали и скорости транспортного средства.
После поддержания иглы топливного инжектора соединенной со вторым рядом сопел в течение требуемой продолжительности способ 1200 переходит на шаг 1206. На шаге 1206 способа 1200 деактивируют исполнительный механизм топливного инжектора. Согласно одному примеру, как проиллюстрировано на фиг. 13, деактивация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя постепенное уменьшение электрического сигнала, подаваемого на исполнительный механизм. Например, когда для активации и деактивации исполнительного механизма используется электрический ток, он может быть уменьшен со значения тока удержания до нулевого тока постепенно за некоторый период времени. По мере уменьшения электрического тока, усилие, обеспечиваемое исполнительным механизмом, уменьшается, а игла топливного инжектора перемещается вверх вдоль продольной оси иглы за счет усилия удерживающих пружин. В результате этого, по мере перемещения иглы инжектора вверх, кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора отсоединяется от второго ряда сопел. Далее, по мере продолжения перемещения иглы вверх, кольцевой вырезанный участок соединяется с первым рядом сопел, и в это время топливо подается через первый ряд сопел. Это обеспечивает дополнительный впрыск топлива. То есть, когда топливный инжектор перемещают вверх из третьего положения (соединенным со вторым рядом сопел) в закрытое положение выше первого ряда сопел (первое положение), подают дополнительный впрыск топлива через первый ряд сопел в течение периода времени, когда кольцевой вырезанный участок иглы соединен с первым рядом сопел. Далее, по мере перемещения инжектора дальше вверх за счет усилия удерживающих пружин, кольцевой вырезанный участок отсоединяется от первого ряда сопел, тем самым завершая дополнительный впрыск топлива. Наконец, когда электрический ток исполнительного механизма уменьшен до нуля, игла топливного инжектора удерживается закрытой в первом положении за счет удерживающих пружин и дальнейшее перемещение вверх может быть остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора.
Согласно одному примеру, деактивация исполнительного механизма топливного инжектора включает в себя остановку подачи сигнала на исполнительный механизм. Как обсуждалось выше, в отсутствии электрического сигнала, подаваемого на электрический исполнительный механизм, удерживающие пружины, соединенные с корпусом инжектора и иглой инжектора, толкают иглу вверх вдоль продольной оси, удаляя от сопел. Таким образом, удерживающие пружины воздействуют на иглу для ее перемещения в первое положение и удержания иглы в первом положении. Дополнительно, перемещение иглы вверх может быть также остановлено верхней частью корпуса топливного инжектора, как показано выше на фиг. 2.
Таким путем, узел топливного инжектора может быть использован для подачи трех впрысков топлива, включая предварительный, основной и дополнительный впрыски топлива, через первый ряд сопел за счет одного цикла срабатывания (активация, удержание и деактивация) исполнительного механизма. Пример последовательности многократного впрыска топлива, в которой узел топливного инжектора используется для подачи предварительного, основного и дополнительного впрысков топлива в течение одного цикла срабатывания топливного инжектора, показан как последовательность на фиг. 13.
На фиг. 13, как указывалось выше, показана последовательность 1300 для выполнения трех впрысков топлива в течение одного цикла сгорания и с помощью одного цикла срабатывания исполнительного механизма топливного инжектора. Последовательность на фиг. 13 может быть выполнена системой по фиг. 1-4 с помощью способа по фиг. 12 в сочетании со способом по фиг. 6. Первый, второй и третий графики на фиг. 13 аналогичны первому, второму и третьему графикам на фиг. 8, поэтому описание данных графиков опущено с целью краткости. Вкратце, первый график включает в себя кривую 1202, показывающую изменение положения кольцевого вырезанного участка, такого как нижний кольцевой вырезанный участок 224 на фиг. 2-5, узла топливного инжектора с течением времени, второй график включает в себя кривую 1204, показывающую изменение электрического тока, подаваемого на исполнительный механизм, с течением времени, а третий график включает в себя кривую 1206, показывающую изменение расхода впрыска топлива с течением времени. На всех графиках время увеличивается по направлению стрелки оси X.
В момент времени t0 топливный инжектор находится в деактивированном состоянии, в котором иглу топливного инжектора удерживают в закрытом положении за счет усилия удерживающих пружин. В закрытом положении кольцевой вырезанный участок топливного инжектора находится выше первого ряда сопел и второго ряда сопел и поэтому кольцевой вырезанный участок не соединен ни с первым, ни со вторым рядом сопел. Таким образом, источник 240 топлива отсоединен от сопел, и подачи топлива нет.
Между моментами времени t0 и t1 подают электрический сигнал (то есть, ток) на исполнительный механизм. Как показано, на исполнительный механизм может подаваться регулируемый электрический ток. Электрический ток могут линейно увеличивать со временем с целью перемещения топливного инжектора из первого положения в третье положение через второе положение. В ответ на подаваемый электрический ток исполнительный механизм перемещает иглу топливного инжектора в направлении вниз вдоль продольной оси инжектора. По мере увеличения тока игла инжектора перемещается дальше вниз из исходного положения к первому ряду сопел. В момент времени t1 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора начинает соединяться с первым рядом сопел. То есть, в момент времени t1 часть кольцевого вырезанного участка соединена с частью каждого сопла первого ряда, тем самым образуя область соединения между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел. Таким образом, в момент времени t1 начинают предварительный впрыск топлива, и топливо впрыскивают в окружающую среду, в которой размещен топливный инжектор. То есть, в случае непосредственного впрыска топлива топливо впрыскивают в цилиндр двигателя, а в случае распределенного впрыска топлива топливо впрыскивают во впускной коллектор.
Между t1 и t2 ток, подаваемый на исполнительный механизм, увеличивают, иглу инжектора толкают дальше вниз, а область соединения между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел увеличивается. Соответственно, расход впрыска топлива возрастает.
В момент времени t2 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел. Далее, в момент времени t2 продолжают подавать электрический ток, который при этом линейно увеличивают. Соответственно, между t2 и t3 игла инжектора продолжает перемещаться вниз ко второму ряду сопел. Далее, между t2 и t3 кольцевой вырезанный участок остается полностью соединенным с первым рядом сопел. В результате этого в момент t3 и между t2 и t3 продолжают выполнять предварительный впрыск топлива через первый ряд сопел.
После t3 электрический ток продолжают подавать, и топливный инжектор перемещается дальше вниз. В результате этого, незамедлительно после t3 кольцевой вырезанный участок начинают отсоединять от первого ряда сопел. Соответственно, расход впрыска топлива снижается. В момент времени t4 кольцевой вырезанный участок топливного инжектора полностью отсоединен от первого ряда сопел, и предварительный впрыск топлива останавливается.
Между t4 и t5 продолжают подачу тока на исполнительный механизм, и кольцевой вырезанный участок находится между первым и вторым рядами сопел без соединения с первым или вторым рядами сопел. Таким образом, топливо не впрыскивается между t4 и t5.
В момент времени t5 часть кольцевого вырезанного участка соединена с частью каждого сопла второго ряда, тем самым образуя область соединения между кольцевым вырезанным участком и вторым рядом сопел. Таким образом, в момент времени t5 начинают основной впрыск топлива, и топливо впрыскивают в окружающую среду, в которой размещен топливный инжектор через второй ряд сопел.
Между t5 и t6, когда ток, подаваемый на исполнительный механизм, увеличивают, иглу инжектора толкают дальше вниз, а область соединения между кольцевым вырезанным участком и вторым рядом сопел увеличивается. В результате этого расход основного впрыска топлива увеличивается.
В момент времени t6 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с вторым рядом сопел. Между t6 и t7 на исполнительный механизм подают постоянный ток удержания. В результате этого кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора остается полностью соединенным со вторым рядом сопел между моментами времени t6 и t7, а топливо подают с постоянным расходом впрыска топлива через второй ряд сопел. Продолжительность времени между t6 и t7 может быть основана на требуемом количестве впрыскиваемого топлива. Например, если требуется большее количество впрыскиваемого топлива, продолжительность между t6 и t7 может быть длиннее.
В момент времени t7 может быть начата деактивация исполнительного механизма. Подачу электрического тока на исполнительный механизм постепенно уменьшают до нуля. В результате этого игла топливного инжектора перемещается вверх вдоль продольной оси топливного инжектора за счет усилия удерживающих пружин. По мере перемещения иглы топливного инжектора вверх, между t7 и t8, область соединения между кольцевым вырезанным участком топливного инжектора и вторым рядом сопел уменьшается. Соответственно, расход впрыска топлива падает.
В момент времени t8 кольцевой вырезанный участок иглы топливного инжектора полностью отсоединен от первого ряда сопел. В результате этого в момент t8 основной впрыск топлива останавливается. После t8, по мере дальнейшего уменьшения электрического тока, иглу топливного инжектора дальше тянут вверх за счет усилия удерживающих пружин. Между t8 и t9, по мере перемещения топливного инжектора от второго ряда сопел к первому ряду сопел, кольцевой вырезанный участок не соединен с первым или вторым рядом. Соответственно, между t8 и t9 топливо не впрыскивают.
В момент времени t9, когда игла инжектора продолжает перемещаться вверх, кольцевой вырезанный участок снова соединяется с первым рядом сопел. В результате этого в момент времени t9 начинается дополнительный впрыск топлива. Соединение между кольцевым вырезанным участком и первым рядом сопел увеличивается между t9 и t10. В результате этого расход впрыска топлива увеличивается. В момент времени t10 и между t10 и t11 кольцевой вырезанный участок полностью соединен с первым рядом сопел, за счет чего подают дополнительный впрыск топлива с постоянным расходом.
Незамедлительно после t11, когда игла топливного инжектора продолжает перемещаться вверх к первому (закрытому) положению, кольцевой вырезанный участок начинает отсоединяться. В результате этого расход впрыска топлива начинает уменьшаться до момента t12, когда кольцевой вырезанный участок полностью отсоединяется от первого ряда сопел.
Между t12 и t13 игла топливного инжектора продолжает перемещаться вверх за счет усилий удерживающих пружин. В момент времени t13 игла топливного инжектора приходит в исходное положение, и перемещение иглы топливного инжектора останавливается. В момент времени t13 и после него иглу топливного инжектора удерживают в исходном положении за счет удерживающих пружин. Дополнительно, верхний участок корпуса топливного инжектора может предотвращать дальнейшее перемещение инжектора в направлении вверх.
Таким путем, посредством одного цикла срабатывания исполнительного механизма, могут быть выполнены три впрыска топлива (предварительный, основной и дополнительный) в течение одного цикла сгорания путем использования одного узла топливного инжектора и в течение одного цикла срабатывания инжектора.
Согласно одному варианту осуществления, способ для топливного инжектора, содержащий шаги, на которых: посылают электрический сигнал от контроллера к исполнительному механизму, соединенному с иглой инжектора, причем электрический сигнал побуждает исполнительный механизм, за один цикл срабатывания и в течение одного цикла сгорания: перемещать иглу инжектора вниз из первого положения в третье положение через второе положение, причем первый впрыск топлива подают во втором положении, а второй впрыск топлива подают в третьем положении и, затем, перемещать иглу инжектора вверх из третьего положения в первое положение через второе положение, причем третий впрыск топлива подают во втором положении, при этом игла инжектора соединена с источником топлива, и при этом топливо из источника топлива вводят в камеру сгорания посредством подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива. В первом примере способа управление исполнительным механизмом для перемещения иглы содержит шаг, на котором во время второго впрыска топлива удерживают иглу в третьем положении в течение требуемой продолжительности, которая основана на требуемом количестве впрыскиваемого топлива. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя шаг, на котором при перемещении иглы из первого положения в третье положение инициируют электрический входной сигнал на исполнительный механизм в первом положении и увеличивают указанный входной сигнал до требуемой величины с течением времени при переходе из первого положения в третье положение, причем требуемая величина основана на смещении иглы из первого положения в третье положение. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого примера и второго примера и дополнительно включает в себя шаг, на котором при удержании иглы в третьем положении поддерживают входной сигнал уровне на требуемой величины в течении требуемой продолжительности. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя шаг, на котором при перемещении иглы из третьего положения в первое положение уменьшают входной сигнал с течением времени от требуемой величины при переходе из третьего положения в первое положение, и останавливают подачу входного сигнала, когда игла находится в первом положении. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что входной сигнал представляет собой электрический ток. Шестой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что первое положение по вертикали выше второго положения вдоль продольной оси иглы; и при этом второе положение по вертикали выше третьего положения вдоль продольной оси иглы.
Согласно другому варианту осуществления, способ для топливного инжектора, содержащий шаги, на которых: посылают электрический сигнал от контроллера к исполнительному механизму инжектора, соединенному с иглой инжектора, причем электрический сигнал вынуждает исполнительный механизм инжектора смещать иглу инжектора для подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива в течение одного цикла срабатывания исполнительного механизма инжектора в течение одного цикла сгорания в цилиндре двигателя, причем игла инжектора соединена с источником топлива, и при этом топливо из источника топлива вводят в цилиндр двигателя посредством подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива. В первом примере способа управление исполнительным механизмом инжектора включает в себя то, что один цикл срабатывания содержит первое смещение инжектора из первого положения в третье положение через второе положение, а затем второе смещение инжектора из третьего положения в первое положение через второе положение. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что подача первого впрыска включает в себя инициирование подачи тока на исполнительный механизм, когда игла находится в первом положении и увеличение тока до требуемой величины для смещения иглы в третье положение через второе положение и подачу первого впрыска топлива во втором положении; при этом требуемая величина основана на требуемом усилии для смещения иглы из первого положения в третье положение. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что подача второго впрыска топлива включает в себя поддержание требуемой величины электрического тока в течение требуемой продолжительности и подачу второго впрыска топлива в третьем положении, причем требуемая продолжительность основана на требуемом количестве впрыскиваемого топлива; и при этом подача третьего впрыска топлива включает в себя уменьшение электрического тока от требуемой величины до нуля для смещения иглы из третьего положения в первое положение через второе положение и подачу третьего впрыска топлива в третьем положении. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя то, что первое расстояние смещения иглы из первого положения во второе положение меньше второго расстояния смещения иглы из первого положения в третье положение. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что во втором положении первый конец кольцевого вырезанного участка иглы инжектора соединен с первым рядом сопел корпуса инжектора, причем игла инжектора расположена с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса внутри полой цилиндрической камеры корпуса; причем в третьем положении первый конец кольцевого вырезанного участка соединен со вторым рядом сопел корпуса инжектора; при этом в первом положении первый конец кольцевого вырезанного участка не соединен ни с первым рядом, ни со вторым рядом сопел. Шестой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что второй конец кольцевого вырезанного участка соединен с источником топлива через топливный тракт внутри иглы.
В ином варианте осуществления система топливного инжектора включает в себя корпус топливного инжектора, содержащий первое сопло, расположенное вертикально над вторым соплом; иглу топливного инжектора, выполненную с возможностью перемещения внутри корпуса инжектора, причем игла содержит кольцевой вырезанный участок для соединения источника топлива с первым или вторым соплом; множество уплотнительных колец, расположенных вдоль корпуса инжектора, герметично изолирующих первое сопло от второго сопла, причем множество уплотнительных колец включает в себя первое уплотнительное кольцо, расположенное между первым соплом и вторым соплом, второе уплотнительное кольцо, расположенное над первым соплом, и третье уплотнительное кольцо, расположенное над вторым уплотнительным кольцом; исполнительный механизм для управления перемещением иглы; и контроллер, имеющий исполнимые инструкции, сохраненные в долговременной памяти, для: выполнения первого цикла срабатывания иглы для проведения первого предварительного впрыска топлива, первого основного впрыска топлива и первого дополнительного впрыска топлива; выполнения второго цикла срабатывания иглы для проведения второго предварительного впрыска топлива и второго основного впрыска топлива; выполнения третьего цикла срабатывания иглы для проведения третьего основного впрыска топлива и третьего дополнительного впрыска топлива; и выполнения четвертого цикла срабатывания иглы для проведения четвертого основного впрыска топлива. В первом примере системы топливный инжектор включает в себя то, что первый цикл срабатывания включает в себя приведение в действие иглы инжектора в направлении вниз для подачи первого предварительного впрыска топлива через первое сопло; приведение в действие иглы инжектора дальше в направлении вниз для соединения кольцевого вырезанного участка со вторым соплом и поддержание соединения со вторым соплом в течение первой требуемой продолжительности для проведения первого основного впрыска топлива через второе сопло; и приведение в действие иглы инжектора в направлении вверх для проведения первого дополнительного впрыска топлива через первый ряд сопел. Второй пример системы опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что второй цикл срабатывания включает в себя приведение в действие иглы инжектора в направлении вниз для подачи второго предварительного впрыска топлива через первое сопло; приведение в действие иглы инжектора дальше в направлении вниз для расположения кольцевого вырезанного участка между первым и вторым соплами; и приведение в действие иглы инжектора в направлении вверх для соединения кольцевого вырезанного участка с первым соплом и поддержание соединения с первым соплом в течение второй требуемой продолжительности для проведения второго основного впрыска топлива через первое сопло. Третий пример системы опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что третий цикл срабатывания включает в себя приведение в действие иглы инжектора в направлении вниз для соединения кольцевого вырезанного участка с первым соплом и поддержание соединения с первым соплом в течение третьей требуемой продолжительности для подачи третьего основного впрыска топлива через первое сопло; приведение в действие иглы инжектора дальше в направлении вниз для расположения кольцевого вырезанного участка между первым и вторым соплами; и приведение в действие иглы инжектора в направлении вверх для проведения третьего дополнительного впрыска топлива через первое сопло. Четвертый пример системы опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя то, что четвертый цикл срабатывания включает в себя приведение в действие иглы инжектора в направлении вниз для соединения кольцевого вырезанного участка с первым соплом и поддержание соединения с первым соплом в течение четвертой требуемой продолжительности для подачи четвертого основного впрыска топлива через первое сопло; и приведение в действие иглы инжектора в направлении вверх для отсоединения кольцевого вырезанного участка от первого сопла.
Пятый пример системы опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что исполнительный механизм выполнен с возможностью управления перемещением иглы на основе электрического входного сигнала от контроллера.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполнимых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для перемещения иглы инжектора узла топливного инжектора из первого положения во второе положение для обеспечения первого впрыска топлива в первом положении, перемещения иглы из второго положения в третье положение для обеспечения второго впрыска топлива в третьем положении и перемещения иглы назад в первое положение через второе положение и обеспечения третьего впрыска топлива во втором положении. Таким образом могут быть выполнены три впрыска топлива в течение одного цикла срабатывания инжектора во время одного цикла сгорания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.
1. Способ для топливного инжектора, содержащий шаги, на которых:
посылают электрический сигнал от контроллера к исполнительному механизму, соединенному с иглой инжектора, причем электрический сигнал побуждает исполнительный механизм за один цикл срабатывания и в течение одного цикла сгорания:
перемещать иглу инжектора вниз из первого положения в третье положение через второе положение, причем первый впрыск топлива подают во втором положении, а второй впрыск топлива подают в третьем положении, и затем
перемещать иглу инжектора вверх из третьего положения в первое положение через второе положение, причем третий впрыск топлива подают во втором положении,
при этом игла инжектора соединена с источником топлива, и
при этом топливо из источника топлива вводят в камеру сгорания посредством подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива.
2. Способ по п. 1, в котором дополнительно во время второго впрыска топлива удерживают иглу инжектора в третьем положении в течение требуемой продолжительности, которая основана на требуемом количестве впрыскиваемого топлива.
3. Способ по п. 2, в котором при перемещении иглы инжектора из первого положения в третье положение инициируют электрический входной сигнал на исполнительный механизм в первом положении и увеличивают входной сигнал до требуемой величины с течением времени при переходе от первого положения к третьему положению, причем требуемая величина основана на смещении иглы инжектора из первого положения в третье положение.
4. Способ по п. 3, в котором при удержании иглы инжектора в третьем положении поддерживают входной сигнал на уровне требуемой величины в течение требуемой продолжительности.
5. Способ по п. 4, в котором при перемещении иглы инжектора из третьего положения в первое положение уменьшают входной сигнал с течением времени от требуемой величины при переходе от третьего положения к первому положению и останавливают подачу входного сигнала, когда игла инжектора находится в первом положении.
6. Способ по п. 5, в котором входной сигнал представляет собой электрический ток.
7. Способ по п. 1, в котором первое положение по вертикали выше второго положения вдоль продольной оси иглы инжектора, и при этом второе положение по вертикали выше третьего положения вдоль продольной оси иглы инжектора.
8. Способ для топливного инжектора, содержащий шаги, на которых:
посылают электрический сигнал от контроллера к исполнительному механизму инжектора, соединенному с иглой инжектора, причем электрический сигнал вынуждает исполнительный механизм инжектора смещать иглу инжектора для подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива в течение одного цикла срабатывания исполнительного механизма инжектора в течение одного цикла сгорания в цилиндре двигателя,
причем игла инжектора соединена с источником топлива, и
при этом топливо из источника топлива вводят в цилиндр двигателя посредством подачи первого впрыска топлива, второго впрыска топлива и третьего впрыска топлива.
9. Способ по п. 8, в котором один цикл срабатывания содержит первое смещение иглы инжектора из первого положения в третье положение через второе положение, а затем второе смещение иглы инжектора из третьего положения в первое положение через второе положение.
10. Способ по п. 9, в котором подача первого впрыска включает в себя инициирование подачи тока на исполнительный механизм инжектора, когда игла инжектора находится в первом положении и увеличение тока до требуемой величины для смещения иглы инжектора в третье положение через второе положение и подачу первого впрыска топлива во втором положении, при этом требуемая величина основана на требуемом усилии для смещения иглы инжектора из первого положения в третье положение.
11. Способ по п. 9, в котором подача второго впрыска топлива включает в себя поддержание требуемой величины электрического тока в течение требуемой продолжительности и подачу второго впрыска топлива в третьем положении, причем требуемая продолжительность основана на требуемом количестве впрыскиваемого топлива, и при этом подача третьего впрыска топлива включает в себя уменьшение электрического тока от требуемой величины до нуля для смещения иглы инжектора из третьего положения в первое положение через второе положение и подачу третьего впрыска топлива в третьем положении.
12. Способ по п. 11, в котором первое расстояние смещения иглы инжектора из первого положения во второе положение меньше второго расстояния смещения иглы инжектора из первого положения в третье положение.
13. Способ по п. 9, в котором во втором положении первый конец кольцевого вырезанного участка иглы инжектора соединен с первым рядом сопел корпуса инжектора, причем игла инжектора расположена с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса внутри полой цилиндрической камеры корпуса; причем в третьем положении первый конец кольцевого вырезанного участка соединен со вторым рядом сопел корпуса; при этом в первом положении первый конец кольцевого вырезанного участка не соединен ни с первым, ни со вторым рядом сопел.
14. Способ по п. 13, в котором второй конец кольцевого вырезанного участка соединен с источником топлива через топливный тракт внутри иглы инжектора.
| US 6467702 B1, 22.10.2002 | |||
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА | 2012 |
|
RU2486365C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ДИЗЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2370659C2 |
