Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в основном, к способам и системам для управления впрыском воды в двигатель на основе отношения крутящих моментов.
Уровень техники и раскрытие сущности изобретения
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать системы впрыска воды, позволяющие выполнять впрыск воды во множество мест, в том числе, во впускной коллектор, выше по потоку от цилиндров двигателя или непосредственно в цилиндры двигателя. Впрыск воды во впускной воздух двигателя может повысить экономию топлива и характеристики двигателя, а также уменьшить выбросы вредных веществ из двигателя. Когда воду впрыскивают во впускной коллектор двигателя или в цилиндры, вода получает тепло от впускного воздуха и/или от компонентов двигателя. Это тепло приводит к образованию пара, то есть, к охлаждению. Впрыск воды во впускной воздух (например, во впускном коллекторе) понижает как температуру впускного воздуха, так и температуру сгорания в цилиндрах двигателя. За счет охлаждения впускного заряда воздуха можно снизить склонность к детонации без обогащения воздушно-топливного отношения сгорания. Это может быть реализовано для более высокой степени сжатия, момента зажигания с опережением и для уменьшения температуры отработавших газов. В результате увеличивается эффективность использования топлива. Кроме того, более высокая объемная эффективность может обеспечить увеличенный крутящий момент. Кроме того, сниженная температура сгорания, обеспеченная впрыском воды, может уменьшить образование оксидов азота (NOx), в то время как более эффективная топливная смесь может уменьшить выбросы окиси углерода и углеводородов.
Охлаждающий эффект от впрыска воды приводит к опережению фазирования сгорания (например, к опережению СА50 (угла поворота коленчатого вала, при котором сгорает 50% топливной смеси) при сгорании в двигателе). Это позволяет выполнять эффективное регулирование момента зажигания. Один пример регулирования момента зажигания с впрыском воды предложен Фрайдом (Fried) и др. в патенте США 8434431. В этом случае применяют опережение момента зажигания в то время, когда впрыскивают воду в двигатель. Это, в свою очередь, позволяет перевести работу в режим с более высокой эффективностью.
Авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в подходе, раскрытом в US 8434431. Например, такой подход может привести к хаотичному колебанию момента зажигания. Например, перед впрыском воды двигатель может работать со значительной величиной запаздывания зажигания. Затем момент зажигания быстро переводят в режим опережения в ответ на впрыск воды. Однако в результате различных условий работы двигателя, отличных от впрыска воды, например, воздействия на крутящий момент октанового числа впрыскиваемого топлива, потока газов при рециркуляции отработавших газов (РОГ), влажности в коллекторе и т.д., окончательная рабочая точка двигателя для работы с опережением зажигания и впрыском воды может оказаться неоптимальной. Следовательно, для того, чтобы избежать детонации, может возникнуть необходимость возобновления запаздывания момента зажигания. Частые и быстрые переходы к опережению и запаздыванию момента зажигания могут привести к нестабильности выработки крутящего момента, увеличению ШВР (шума, вибрации и резкости) и уменьшению экономии топлива. В результате не будет реализован полный потенциал впрыска воды.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что влияние впрыска воды на отношение крутящих моментов неодинаково для всех условий зажигания. Регулирование момента зажигания и регулирование впрыска воды можно лучше скоординировать, если постоянно отслеживать отношение крутящих моментов (ОКМ) и выполнять калибровку впрыска воды как функцию отношения крутящих моментов. В частности, двигатель может работать в наиболее эффективной точке состояния при использовании оптимального зажигания и оптимального впрыска воды. Например, это можно реализовать посредством способа для двигателя, содержащего: регулирование количества впрыскиваемой воды в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации и дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе двигателя.
Например, когда условия для впрыска воды выполнены, можно определить отношение крутящих моментов для текущей рабочей точки двигателя (которое в настоящем документе также упоминается как «текущее отношение крутящих моментов») на основе текущего момента зажигания. Затем это отношение крутящих моментов сравнивают с отношением крутящих моментов при работе двигателя с граничными условиями зажигания (ГУЗ) (в настоящем документе также упоминаемыми как «граничное отношение крутящих моментов»). В этом случае сравнивают значение полученной разности. В дополнение, скорость изменения отношения крутящих моментов (профиль отношения крутящих моментов) могут определить для заданных условий нагрузки двигателя. Если текущее отношение крутящих моментов находится в пределах порогового расстояния до граничного отношения крутящих моментов (например, это может произойти, когда запаздывание зажигания находится между 0 и 5 градусами поворота кривошипа (ГПК) относительно оптимального момента зажигания (ОМЗ)), впрыск воды может производить минимальный эффект. Во время таких условий контроллер может предпочесть сохранить воду и использовать только регулирование зажигания для управления крутящим моментом. Если отношение крутящих моментов больше порогового расстояния от граничного отношения крутящих моментов и если дополнительно профиль отношения крутящих моментов указывает на высокую скорость изменения (например, это может произойти, когда запаздывание зажигания находится между 20-30 ГПК относительно ОМЗ), то контроллер может вычислить, что впрыск воды может значительно улучшить отношение крутящих моментов. Во время таких условий контроллер может выбрать впрыск воды с максимально возможным расходом в период опережения момента зажигания. Например, воду могут впрыскивать через инжектор коллектора до тех пор, пока влажность впускного воздуха в коллекторе не достигнет предела насыщения. В результате впрыска воды отношение крутящих моментов можно сместить в рабочую точку с более высокой эффективностью. Впрыск воды могут уменьшить после того, как отношение крутящих моментов будет оставаться в рабочей точке с более высокой эффективностью в течение времени, которое превышает пороговое время.
Таким образом, впрыск воды может быть лучше скоординирован с использованием регулирования зажигания для повышения охлаждающего эффекта от впрыска воды. Технический результат от использования отслеженного отношения крутящих моментов для оценки повышения эффективности в результате впрыска воды состоит в том, что может быть лучше выбран момент зажигания, и можно уменьшить хаотичное колебание момента зажигания. За счет впрыска воды на основе воздействия впрыска в режиме реального времени на отношение крутящих моментов двигателя в сравнении с отношением крутящих моментов при ГУЗ, воду можно использовать более рационально. За счет ограничения впрыска воды для условий, когда достигается значительное увеличение эффективности двигателя, воду можно сохранить для условий, при которых она будет более необходима. В результате, выгоды от впрыска воды могут быть получены в течение более длительного периода времени для ездового цикла. За счет регулирования использования воды на основе отношения крутящих моментов во время работы двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами, работа двигателя в режиме двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ) может происходить в течение более длительного периода, что повышает экономию топлива.
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 объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема системы двигателя, содержащей систему впрыска воды.
На фиг. 2 показан пример блок-схемы алгоритма способа регулирования впрыска воды в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов.
На фиг. 3 показан график, иллюстрирующий пример изменения отношения крутящих моментов двигателя при использовании впрыска воды.
На фиг. 4 показан график, иллюстрирующий пример изменения выгоды экономии топлива в режиме ДОЦ при использовании впрыска воды.
На фиг. 5 показан пример блок-схемы алгоритма способа использования впрыска воды для увеличения продолжительности работы двигателя в режиме ДОЦ.
На фиг. 6 показан пример использования впрыска воды с учетом его влияния на отношение крутящих моментов двигателя относительно ГУЗ.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для улучшения использования воды системой впрыска воды, соединенной с двигателем транспортного средства, как раскрыто со ссылкой на систему транспортного средства, показанную на фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения управляющей программы, такой как пример программы, показанный на фиг. 2, для увеличения или уменьшения использования воды на основе отношения крутящих моментов двигателя во время впрыска воды в сравнении с отношением крутящих моментов, когда работа двигателя ограничена граничными условиями зажигания. Это позволяет повысить влияние опережения зажигания при впрыске воды во время условий, когда впрыск воды может обеспечить значительное улучшение отношения крутящих моментов, как показано на фиг. 3. Контроллер может также быть выполнен с возможностью выполнения управляющей программы, такой как пример программы, показанный на фиг. 5, для похожего использования впрыска воды для увеличения времени работы двигателя в режиме ДОЦ на основе влияния отношения крутящих моментов (как показано на фиг. 4). Пример регулирования впрыска воды показан со ссылкой на фиг. 6. Таким образом, использование воды может быть улучшено для обеспечения улучшения характеристик транспортного средства, связанных со значительным повышением экономии топлива.
На фиг. 1 показан пример варианта осуществления системы 100 двигателя, выполненной с системой 60 впрыска воды. Система 100 двигателя установлена в моторном транспортном средстве 102, показанном схематически. Система 100 двигателя содержит двигатель 10, изображенный в настоящем документе в виде двигателя с наддувом, соединенного с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14, приводимый в движение турбиной 116. В частности, атмосферный воздух может поступать через впускной канал 142 в двигатель 10 через воздушный фильтр 31 и может двигаться к компрессору 14. Компрессор может представлять собой подходящий компрессор впускного воздуха, например, с приводом от мотора или может иметь привод от ведущего вала, если представляет собой компрессор механического нагнетателя. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 посредством вала 19, где турбина 116 может приводиться в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть соединены внутри турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины может изменяться активным образом как функция частоты вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 118 заряда воздуха (ОЗВ) с дроссельным клапаном 20 (например, впускного дросселя). Например, ОЗВ может представлять собой, теплообменник типа «воздух-воздух» или теплообменник типа «воздух-охлаждающая жидкость». Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 122 двигателя. От компрессора 14 заряд горячего сжатого воздуха поступает во впуск ОЗВ 118, охлаждается при прохождении через ОЗВ и затем выходит из ОЗВ и двигается через дроссельный клапан 20 во впускной коллектор 122. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление заряда воздуха внутри впускного коллектора может быть измерено датчиком 124 абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК), а давление наддува может быть измерено датчиком 24 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показанный на схеме) может быть подсоединен последовательно между впуском и выпуском компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан, выполненный с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях для уменьшения избыточного давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора может быть открыт в ответ на помпаж компрессора.
Впускной коллектор 122 соединен последовательно с камерами 180 сгорания или цилиндрами посредством набора впускных клапанов (не показанных на схеме) и впускных трактов 185 (например, впускных проходов). Как показано на фиг. 1, впускной коллектор 122 расположен выше по потоку от всех камер 180 сгорания двигателя 10. Во впускном коллекторе могут быть расположены дополнительные датчики, например, датчик 33 температуры заряда в коллекторе (ТЗК) и датчик 25 температуры заряда воздуха (ТЗВ) для определения температуры впускного воздуха в различных местах впускного канала. Температура воздуха может быть в дальнейшем использована совместно с температурой охлаждающей жидкости двигателя для вычисления, например, количества подаваемого в двигатель топлива.
Каждая камера сгорания может дополнительно содержать датчик 183 детонации для обнаружения и различения ненормальных событий сгорания, таких как детонация и преждевременное воспламенение. В альтернативных вариантах осуществления один или несколько датчиков 183 детонации могут быть установлены в различных местах блока цилиндров двигателя.
Камеры сгорания дополнительно соединены с выпускным коллектором 136 посредством набора выпускных клапанов (не показанных на схеме). Камеры 180 сгорания закрыты головкой 182 блока цилиндров и соединены с топливными инжекторами 179 (хотя на фиг. 1 показан только один топливный инжектор, каждая камера сгорания содержит соединенный с ней топливный инжектор). Топливо могут подавать в топливный инжектор 179 посредством топливной системы (не показанной на схеме), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Топливный инжектор 179 может быть выполнен как инжектор непосредственного впрыска, для впрыска топлива непосредственно в камеру 180 сгорания, или как инжектор распределенного впрыска, для впрыска топлива во впускной тракт выше по потоку от впускного клапана камеры 180 сгорания.
В изображенном варианте осуществления показан одинарный выпускной коллектор 136. Однако в других вариантах осуществления выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора, могут обеспечивать подачу отработавших газов из различных камер сгорания в различные места системы двигателя. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 136 выше по потоку от турбины 116. В качестве альтернативы вместо датчика 126 УДКОГ может использоваться бистабильный датчик кислорода в отработавших газах.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы от одной или нескольких секций выпускного коллектора направляют к турбине 116 для приведения ее в движение. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, часть отработавших газов могут направить вместо этого через перепускную заслонку (не показанную на схеме) с обходом турбины. Затем объединенные потоки отработавших газов из турбины и перепускной заслонки имеют возможность прохождения через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В целом одно или несколько устройств 170 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько выпускных каталитических нейтрализаторов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, и, таким образом, уменьшения количества одного или более веществ в потоке отработавших газов.
Все отработавшие газы или их часть, после обработки в устройстве 170 снижения токсичности отработавших газов, могут быть выпущены в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако в зависимости от условий работы, часть отработавших газов могут направить вместо этого в канал 151 рециркуляции отработавших газов (РОГ) через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ, на впуск компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью получения отработавших газов, отводимых ниже по потоку от турбины 116. Клапан 152 РОГ могут открыть для направления управляемого количества охлажденных отработавших газов к впуску компрессора для управления процессом сгорания и для управления выбросами вредных веществ. Таким образом, система 100 двигателя адаптирована для использования внешней системы РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути прохождения РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов во впускном заряде воздуха. Кроме того, расположение мест отведения РОГ и смешивания газов обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов, что позволяет увеличить массу газов, доступных для РОГ, и улучшить производительность. В других вариантах осуществления система РОГ может представлять собой систему РОГ высокого давления с каналом 151 РОГ, соединяющим область выше по потоку от турбины 116 и область ниже по потоку от компрессора 14. В некоторых вариантах осуществления датчик 33 ТЗК может быть установлен для определения температуры заряда в коллекторе, причем заряд может содержать воздух и отработавшие газы, циркулирующие через канал 151 РОГ.
Впускной коллектор 122 может дополнительно содержать датчик 34 кислорода во впускном воздухе. Например, этот датчик кислорода может представлять собой УДКОГ. Датчик кислорода во впускном воздухе может быть выполнен с возможностью обеспечения оценки содержания кислорода в атмосферном воздухе, подаваемом во впускной коллектор. В дополнение, когда происходит РОГ, изменение концентрации кислорода на этом датчике можно использовать для вычисления количества РОГ и использовать для точного управления потоком РОГ. В изображенном примере датчик 34 кислорода расположен ниже по потоку от дросселя 20 и ниже по потоку от охладителя 118 заряда воздуха. Однако в альтернативных вариантах осуществления датчик кислорода может быть расположен выше по потоку от дросселя. Датчик 34 кислорода во впускном воздухе может быть использован для оценки концентрации кислорода во впускном воздухе и вычисления количества газов от РОГ, протекающих через двигатель, на основе изменения концентрации кислорода во впускном воздухе при открытии клапана 152 РОГ. Аналогичным образом, датчик 34 кислорода во впускном воздухе может быть использован для оценки концентрации кислорода во впускном воздухе и вычисления разбавления в двигателе, или для оценки изменения влажности впускного воздуха на основе изменения концентрации кислорода во впускном воздухе после впрыска воды во впускной коллектор.
В частности, сравнивают изменение показаний датчика при открытии клапана РОГ или при впрыскивании воды во впускной коллектор с опорной точкой, соответствующей показаниям датчика без использования РОГ или без впрыска воды (с нулевой точкой). На основе изменения (например, уменьшения) количества кислорода за время работы без РОГ или без впрыска воды, можно вычислить расход РОГ или расход воды, обеспечиваемый в настоящее время для двигателя. Например, при приложении к датчику опорного напряжения (Vопор) выходной сигнал датчика представляет собой ток накачки (Iнак). Изменение концентрации кислорода может быть пропорционально изменению тока накачки (Δ Iнак) на выходе датчика при использовании РОГ или впрыска воды относительно выходного сигнала датчика при отсутствии РОГ или впрыска воды (нулевая точка). На основе отклонения оцененного значения потока РОГ от ожидаемого значения (или целевого значения) потока РОГ можно выполнить дополнительное управление РОГ.
Следует учитывать, что датчик 34 кислорода во впускном воздухе может работать в различных режимах на основе условий работы двигателя и дополнительно на основе природы оценки, выполняемой датчиком. Например, во время условий подачи топлива в двигатель, когда требуется оценка разбавления или потока РОГ, датчик кислорода во впускном воздухе может работать в номинальном режиме с (фиксированным) опорным напряжением, приложенным к датчику, причем опорное напряжение поддерживают на датчике во время измерения. Например, опорное напряжение может составить 450 мВ. Во время других условий, например, во время отключения подачи топлива в двигатель (например, во время отсечки топлива при замедлении (ОТЗ)), когда требуется оценка влажности окружающей среды (во впускном заряде воздуха), датчик кислорода во впускном воздухе может работать в режиме переменного напряжения с опорным напряжением, приложенным к датчику, для которого выполняют модуляцию. Например, опорное напряжение могут модулировать, изменяя его значение между номинальным опорным напряжением 450 мВ и более высоким опорным напряжением 800 мВ (или 950 мВ). При изменении опорного напряжения датчика кислорода во впускном воздухе или потенциала Нернста, в датчике может произойти переход от реакции углеводородов с окружающим кислородом в датчике к расщеплению продуктов реакции (воды и углекислого газа). В камеру 180 сгорания также поступает вода и/или водяной пар через систему 60 впрыска воды. Вода из системы 60 впрыска воды может быть введена во впускной канал двигателя или непосредственно в камеры 180 сгорания через один или несколько водяных инжекторов 45-48. Например, воду могут впрыскивать во впускной коллектор 122, выше по потоку от дросселя 20, через водяной инжектор 45, что в настоящем документе также упоминается как «центральный впрыск воды». В другом примере воду могут впрыскивать во впускной коллектор 122 ниже по потоку от дросселя в одном или нескольких местах, через водяной инжектор 46. В другом примере воду могут впрыскивать в один или несколько впускных трактов 185 (например, во впускные проходы) через водяной инжектор 48 (что в настоящем документе также упоминается как «впрыск воды в канал») и/или непосредственно в камеру 180 сгорания через водяной инжектор 47 (что в настоящем документе также упоминается как «непосредственный впрыск воды»). В одном варианте осуществления инжектор 48, расположенный во впускных трактах, может быть повернут в направлении впускного клапана цилиндра, то есть, в направлении клапана, к которому присоединен данный впускной тракт. В результате инжектор 48 может впрыскивать воду непосредственно на впускной клапан, что приводит к более быстрому испарению впрыснутой воды и более высокой эффективности разбавления за счет водяного пара. В другом варианте осуществления инжектор 48 может быть повернут в сторону от впускного клапана и расположен таким образом, чтобы впрыскивать воду в противоположном направлении относительно направления движения впускного воздушного потока, проходящего через впускной тракт. В результате, в воздушный поток можно добавить больше впрыскиваемой воды, и, таким образом, увеличить эффективность охлаждения впускного заряда за счет впрыска воды.
Хотя на фиг. 1 показан только один конкретный инжектор 47 и один конкретный инжектор 48, каждая камера 180 сгорания и впускной тракт 185 может содержать собственный инжектор. В альтернативных вариантах осуществления система 60 впрыска воды может содержать водяные инжекторы, расположенные в одном или нескольких из этих мест. Например, в одном варианте осуществления двигатель может содержать только водяной инжектор 46. В другом варианте осуществления двигатель может содержать и водяной инжектор 46, и водяные инжекторы 48 (по одному на каждый впускной тракт), а также водяные инжекторы 47 (по одному на каждую камеру сгорания).
Система 60 впрыска воды может содержать бак 63 для хранения воды, водяной подкачивающий насос 62, собирающую систему 72 и канал 69 для пополнения воды. Вода, хранимая в водяном баке 63, может быть подана к водяным инжекторам 45-48 через водяной канал 61 и трубопроводы 161 или линии. В вариантах осуществления, содержащих несколько инжекторов, водяной канал 61 может содержать клапан 162 (например, распределительный клапан, многоходовой клапан, пропорциональный клапан и т.д.) для направления воды к различным водяным инжекторам через соответствующие трубопроводы. В качестве альтернативы каждый трубопровод 161 (или линия воды) может содержать соответствующие клапаны внутри водяных инжекторов 45-48 для регулирования потока воды через эти инжекторы. В дополнение к водяному подкачивающему насосу 62, возможно использование одного или нескольких дополнительных насосов в трубопроводах 161 для создания давления воды, направляемой к инжекторам, например, в трубопроводе, соединенном с водяным инжектором 47 непосредственного впрыска воды.
Водяной накопительный бак 63 может содержать датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры воды, которые могут передавать информацию о состоянии воды в контроллер 12. Например, в условиях мороза датчик 67 температуры воды может определить, замерзла ли вода в баке 63 или вода доступна для впрыска. В некоторых вариантах осуществления канал охлаждающей жидкости двигателя (не показанный на схеме) может иметь тепловой контакт с баком 63 для хранения воды, что позволяет растопить замороженную воду. Уровень воды, хранимой в водяном баке 63, можно определить посредством датчика 65 уровня воды, и эта информация может быть передана водителю и/или может быть использована для регулирования работы двигателя. Например, может быть использована шкала количества воды или индикатор на приборной панели транспортного средства (не показано на схеме) для указания уровня воды. Если уровень воды в водяном баке 63 выше, чем пороговый уровень, можно сделать вывод, что имеется достаточно воды для впрыска, и, соответственно, контроллер может включать впрыск воды. В противном случае, если уровень воды в водяном баке 63 ниже, чем пороговый уровень, можно сделать вывод, что недостаточно воды для впрыска, и, соответственно, контроллер может отключить впрыск воды.
В изображенном варианте осуществления водяной накопительный бак 63 может быть вручную заново наполнен через канал 69 для пополнения воды и/или заново наполнен автоматически собирающей системой 72 через канал 76 пополнения водяного бака. Собирающая система 72 может быть соединена с одним или несколькими компонентами 74 транспортного средства таким образом, чтобы водяной накопительный бак мог быть заново наполнен на борту транспортного средства, с использованием конденсата, собранного из различных мест двигателя или систем транспортного средства. Например, собирающая система 72 может быть соединена с системой РОГ и/или с выпускной системой, что позволяет собирать воду, сконденсированную из отработавших газов, проходящих через эту систему. В другом примере собирающая система 72 может быть соединена с системой кондиционирования воздуха (не показанной на схеме) для сбора воды, сконденсированной из воздуха, проходящего через испаритель. В другом примере собирающая система 72 может быть соединена с внешней поверхностью транспортного средства для сбора дождевой воды или атмосферного конденсата. Канал 69 пополнения воды вручную может быть соединен по текучей среде с фильтром 68, выполненным с возможностью удаления части примесей, содержащихся в воде. Слив 92 содержит сливной клапан 91, который может быть использован для слива воды из водяного накопительного бака 63 в какое-либо место вне транспортного средства (например, на дорогу), например, когда будет определено, что качество воды ниже порогового качества, и вода не подходит для впрыска в двигатель (например, вследствие высокой проводимости, высокого содержания твердых частиц). Например, качество воды может быть оценено на основе показаний датчика, установленного в системе 60 впрыска воды в водяном канале 61. Например, качество воды может быть оценено на основе показаний датчика проводимости, емкостного датчика, оптического датчика, датчика мутности, датчика плотности или датчика какого-либо другого типа для оценки качества воды.
Как указано выше, впрыск воды можно использовать для обеспечения преимуществ разбавления в двигателе и охлаждения впускного заряда, что повышает экономию топлива для двигателя. В дополнение, в то время, когда впрыскивают воду, могут создать опережение момента зажигания, что увеличивает отношение крутящих моментов двигателя и, таким образом, позволяет перевести двигатель в область работы с более высокой эффективностью. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что впрыск воды может быть использован более рационально за счет регулирования количества впрыска воды на основе ожидаемого воздействия впрыска воды на отношение крутящих моментов двигателя, как показано в настоящем документе со ссылкой на фиг. 2. В частности, для заданной рабочей точки (например, для текущей нагрузки двигателя), отношение крутящих моментов двигателя при существующем моменте зажигания можно сравнить с отношением крутящих моментов двигателя, работающего с граничными условиями зажигания (ГУЗ), как раскрыто со ссылкой на фиг. 3. Если существует значительная разница между отношениями крутящих моментов или если текущая рабочая точка находится в области, где отношение крутящих моментов быстро увеличивается при использовании запаздывания момента зажигания, то контроллер может определить, что впрыск воды может преимущественно использоваться для улучшения отношения крутящих моментов. Соответственно, впрыск воды может быть включен. В противном случае, если существует меньшее различие между отношениями крутящих моментов или если текущая рабочая точка находится в области, где отношение крутящих моментов значительно не изменяется при использовании запаздывания момента зажигания, то контроллер может определить, что впрыск воды будет иметь минимальное воздействие на отношение крутящих моментов. Соответственно, впрыск воды может быть отключен в целях экономии воды.
Система 100 двигателя может содержать цилиндры 180 с выборочно отключаемыми впускными клапанами и выборочно отключаемыми выпускными клапанами. Например, впускные клапаны и выпускные клапаны могут быть выполнены с возможностью управления посредством кулачкового привода с использованием отдельных приводов клапанов цилиндра на основе кулачков. В некоторых вариантах осуществления цилиндры двигателя могут быть сгруппированы в отдельные блоки цилиндров. Например, если двигатель 10 представляет собой двигатель V8, то двигатель может быть выполнен с первым и вторым блоками цилиндров, где каждый блок имеет четыре цилиндра. В этом случае каждый блок цилиндров может содержать один распределительный вал, выполненный с возможностью приведения в действие впускных и выпускных клапанов этого блока цилиндров. В альтернативном примере каждый блок цилиндров может содержать один распределительный вал, выполненный с возможностью приведения в действие впускных клапанов, и отдельный распределительный вал, выполненный с возможностью приведения в действие выпускных клапанов. В дополнительных примерах клапаны могут быть выполнены с возможностью управления посредством электропривода клапанов (ЭПК) с использованием отдельных электрических приводов клапанов цилиндра. Каждый цилиндр может иметь один впускной клапан и один выпускной клапан или каждый цилиндр может иметь множество выборочно отключаемых впускных клапанов и/или множество выборочно отключаемых выпускных клапанов.
Во время выбранных условий, например, когда не требуется полный крутящий момент от двигателя (например, когда нагрузка двигателя меньше пороговой нагрузки или когда требование водителя по крутящему моменту меньше порогового требования), один или несколько цилиндров двигателя 10 могут быть назначены для выборочного отключения (что в настоящем документе также называется «отключение отдельных цилиндров» или «работа двигателя в режиме ДОЦ»). Этот режим может содержать выборочное отключение одного или нескольких цилиндров только в первом блоке цилиндров, выборочное отключение одного или несколько цилиндров только во втором блоке цилиндров или выборочное отключение одного или несколько цилиндров в первом блоке цилиндров и во втором блоке цилиндров. Количество цилиндров и конкретные цилиндры, отключаемые в каждом блоке цилиндров, могут выбрать симметричным или асимметричным образом.
Во время отключения выбранные цилиндры могут быть отключены посредством закрытия отдельных механизмов клапанов цилиндров, например механизмов впускного клапана, механизмов выпускного клапана или комбинации обоих механизмов. Клапаны цилиндров могут быть выборочно отключены посредством толкателей, приводимых в действие гидравлически (например, толкатели могут быть соединены со штоками), с использованием следящего механизма отключения, в котором следящая часть подъема кулачка следящего механизма выполнена с возможностью отсоединения от приводной части клапана в следящем механизме, или посредством механизмов клапана, приводимых в действие электрически и соединенных с каждым цилиндром. В дополнение, могут быть отключены поток топлива и зажигание к отключенным цилиндрам, например, посредством отключения топливных инжекторов цилиндров.
В то время когда выбранные цилиндры отключены, остальные включенные или работающие цилиндры могут продолжать процесс сгорания с включенными и работающими топливными инжекторами и механизмами клапанов цилиндров. Для выполнения требования по крутящему моменту двигатель должен вырабатывать то же самое количество крутящего момента за счет работы включенных цилиндров. Это требует более высоких давлений в коллекторе, приводящих к пониженным насосным потерям и увеличению эффективности двигателя. Кроме того, более низкая эффективная площадь поверхности (только включенных цилиндров), испытывающая воздействие сгорания, уменьшает потери тепла двигателя, повышая тепловую эффективность двигателя. Следовательно, увеличение длительности работы в режиме ДОЦ с одним или несколькими выборочно отключенными цилиндрами позволяет улучшить характеристики двигателя и повысить экономию топлива. Как раскрыто со ссылкой на фиг. 4-5, контроллер двигателя может иметь возможность дополнительного увеличения длительности работы в режиме ДОЦ посредством регулирования количества воды, впрыснутой в двигатель в то время, когда выполняется работа с одним или несколькими отключенными цилиндрами на основе отношения крутящих моментов двигателя в режиме ДОЦ в сравнении с отношением крутящих моментов двигателя в режиме граничных условий зажигания. Таким образом, может быть лучше скоординировано использование регулирования зажигания и использование воды, что позволяет повысить экономию топлива.
На фиг. 1 также показана управляющая система 28. Управляющая система 28 может иметь возможность обмена информацией с различными компонентами системы 100 двигателя для выполнения управляющих программ и действий, раскрытых в настоящем документе. Управляющая система 28 может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель информации для исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 12 может получать входные сигналы от множества датчиков 30, таких как различные датчики, показанные на фиг. 1, для получения исходной информации, содержащей состояние включенной передачи трансмиссии, положение педали акселератора, требование по торможению, скорость транспортного средства, частоту вращения двигателя, значение массового расхода воздуха через двигатель, давление наддува, окружающие условия (температура, давление, влажность) и т.д. Другие датчики включают в себя датчики 118 ОЗВ, например, датчик температуры воздуха на впуске ОЗВ, датчик 125 температуры заряда воздуха (ТЗВ), датчик 80 давления отработавших газов, датчик 82 температуры отработавших газов, датчик 124 давления, датчик температуры воздуха на выпуске ОЗВ, датчик 33 температуры заряда воздуха в коллекторе (ТЗК), датчик 34 кислорода во впускном воздухе (О2ВВ), датчик 183 детонации для определения воспламенения топливной смеси и/или распределения воды среди цилиндров, а также другие датчики. Контроллер 12 может получать сигналы от различных датчиков, показанных на фиг. 1, и может использовать различные приводы, показанные на фиг. 1, для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранимых в памяти контроллера. Например, впрыск воды в двигатель может содержать регулирование длительности импульсов для инжекторов 45-48, что позволяет изменять количество впрыскиваемой воды, а также может содержать регулирование момента впрыска воды и количества импульсов впрыска. В некоторых примерах носитель информации может быть запрограммирован посредством машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором для осуществления раскрытых ниже способов (например, на фиг. 2 и 5), а также других вариантов, подразумеваемых, но не перечисленных явным образом.
Таким образом, система, показанная на фиг. 1, позволяет создать систему транспортного средства с возможностью регулирования количества впрыска воды в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации и дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе двигателя.
На фиг. 2 показан пример способа 200 регулирования количества воды для впрыска в двигатель в зависимости от влияния впрыска воды на отношение крутящих моментов двигателя. Впрыск воды может включать в себя впрыск воды через один или несколько водяных инжекторов из системы впрыска воды, например системы 60 впрыска воды, показанной на фиг. 1. Инструкции для выполнения способа 200 и других раскрытых в настоящем документе способов могут быть выполнены контроллером (например, контроллером 12, показанным на фиг. 1) на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и совместно с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например датчиков, раскрытых выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами. Например, контроллер может посылать сигнал на привод выбранного водяного инжектора для впрыска воды в выбранное место двигателя. Способ координирует впрыск воды во впускной коллектор двигателя с регулированием зажигания на основе текущего отношения крутящих моментов для обеспечения выгод от охлаждения впускного заряда.
Способ 200 начинается на шаге 202 с оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут содержать требование водителя по крутящему моменту, абсолютное давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение (ВТО), текущий момент зажигания, окружающие условия, включающие в себя температуру, давление и влажность окружающей среды, давление наддува, расход рециркуляции отработавших газов (РОГ), массовый расход воздуха (МРВ), температуру заряда в коллекторе (ТЗК), частоту вращения двигателя и/или нагрузку двигателя, уровень детонации в двигателе и т.д.
После шага 202 контроллер двигателя переходит к выполнению адаптивного управления детонацией для управления использованием запаздывания зажигания (на шагах 204-206) и к управлению впрыском воды для управления использованием воды (на шагах 208-232). В дополнение, информация по моменту зажигания может быть использована в качестве входных данных для регулирования использования воды таким образом, чтобы использование запаздывания момента зажигания и впрыск воды могли быть лучше скоординированы с целью управления детонацией при одновременном повышении общей экономии топлива для двигателя.
На шаге 204 способ содержит определение момента зажигания на основе частоты вращения и нагрузки двигателя. Таким образом, момент зажигания, определенный на основе частоты вращения и нагрузки двигателя, может быть базисом или исходный момент зажигания, который могут в дальнейшем регулировать для обеспечения адаптивного управления детонацией. Например, на шаге 202 контроллер двигателя может обратиться к справочной таблице, содержащей значения частот вращения и нагрузок двигателя в качестве входных данных и значения момента зажигания (например, значение запаздывания зажигания, которое можно применить) в качестве выходных данных. В качестве альтернативы контроллер может использовать алгоритм для выполнения логического определения момента зажигания на основе логических правил, представляющих собой функцию частоты вращения и нагрузки двигателя. Например, базовый момент зажигания может соответствовать ОМЗ (или может быть смещен в сторону запаздывания относительно ОМЗ на небольшое значение) при низких частотах вращения и нагрузках двигателя, когда предрасположенность к детонации низкая, и базовый момент зажигания может быть смещен в сторону запаздывания относительно ОМЗ (на большее значение) при высоких частотах вращения и нагрузках двигателя, когда предрасположенность к детонации высокая. Следует учитывать, что базовый момент зажигания определяют на основе спрогнозированной вероятности детонации, до того, как детонация будет обнаружена. Таким образом, для базового момента зажигания могут применить запаздывание относительно ОМЗ для цилиндров, имеющих более высокую предрасположенность к детонации (например, для цилиндров, имеющих большее количество подсчитанных детонаций, или в соответствии с предыдущей историей возникновения детонаций). Таким образом, базовый момент зажигания выбирают для обеспечения предотвращения ожидаемой детонации, что заключается в применении запаздывания по углу зажигания для создания оптимального момента зажигания, позволяющего устранить детонацию. Значение запаздывания зажигания для каждой рабочей точки двигателя сохраняют в памяти контроллера, в диаграмме, охарактеризованной частотой вращения и нагрузкой двигателя. Это значение затем извлекают из памяти и используют повторно, когда двигатель работает в той же самой рабочей точке.
На шаге 206 способ содержит обновление момента зажигания на основе измеренной интенсивности детонации и требуемые корректировки для предотвращения детонации. Таким образом, базовый момент зажигания регулируют на основе обратной связи по детонации. Например, в ответ на признак детонации момент зажигания могут (дополнительно) сместить в сторону запаздывания относительно ОМЗ. Контроллер может увеличить угол запаздывания зажигания в том случае, когда увеличивается измеренная интенсивность детонации. Например, контроллер может использовать справочную таблицу (или алгоритм), в которой используется значение обратной связи по детонации в качестве входных данных и присутствует (дополнительный) угол запаздывания зажигания в качестве выходных данных. Таким образом, контроллер может регулировать момент зажигания на основе текущей частоты вращения двигателя и текущей нагрузки двигателя и дополнительно на основе обратной связи от датчика детонации двигателя. В другом примере в ответ на отсутствие какого-либо признака детонации момент зажигания могут постепенно смещать в сторону опережения (к ОМЗ). Скорость перехода к запаздыванию зажигания в ответ на измеренную детонацию, может быть выше, чем скорость перехода к опережению зажигания в ответ на отсутствие обнаружения детонации.
В дополнение к обновлению уставки момента зажигания на основе частоты вращения и нагрузки двигателя, могут также определить уставку для граничных условий зажигания (ГУЗ). ГУЗ соответствуют наибольшей уставке опережения зажигания, которая может использоваться при данных условиях работы, прежде чем произойдет детонация.
Параллельно с выполнением адаптивного управления моментом зажигания по детонации способ переходит от шага 202 к шагу 208, на котором начинают управление впрыском воды посредством определения, выполнены ли условия для впрыска воды. Впрыск воды может потребоваться для усиления одного или нескольких преимуществ, связанных с впрыском воды. Например, впрыск воды может потребоваться при низких и средних нагрузках двигателя для увеличения разбавления впускного заряда, поскольку это улучшает стабильность сгорания в диапазоне работы двигателя с низкими и средними нагрузками. В другом примере впрыск воды может потребоваться при средних и высоких нагрузках двигателя для увеличения охлаждения впускного заряда, поскольку это снижает возможность детонации в диапазоне работы двигателя со средними и высокими нагрузками. Кроме того, впрыск воды может потребоваться при высоких нагрузках для обеспечения охлаждения компонентов, например, для охлаждения отработавших газов, охлаждения выпускного каталитического нейтрализатора и т.д. Условия для впрыска воды можно считать выполненными, если нагрузка двигателя превышает пороговую нагрузку (ниже которой может быть нарушена стабильность сгорания в двигателе) и осуществляется запаздывание момента зажигания (например, относительно ОМЗ) на значение, превышающее пороговое значение.
Подтверждение выполнения условий для впрыска воды может дополнительно содержать подтверждение доступности воды для впрыска, посредством оценки и/или измерения доступности воды. Доступность воды для впрыска может быть определена на основе показаний множества датчиков, например, датчика уровня воды, датчика качества воды и/или датчика температуры воды, находящейся в водяном накопительном баке системы впрыска воды двигателя (например, на основе показаний датчика 65 уровня воды и датчика 67 температуры воды, показанных на фиг. 1). Например, вода в водяном накопительном баке может быть недоступна для впрыска в морозных условиях (например, когда температура воды в баке ниже пороговой температуры, где пороговая температура соответствует температуре замерзания воды или близкому значению). В другом примере уровень воды в водяном накопительном баке может быть ниже порогового уровня, где пороговый уровень выбирают на основе количества воды, требуемой для события впрыска или периода циклов впрыска.
Если условия для впрыска воды не выполнены, то на шаге 210 способ содержит отключение впрыска воды. Например, если условия для впрыска воды не выполнены вследствие отсутствия требования впрыска воды, то способ содержит продолжение работы двигателя без впрыска воды. В другом примере если условия для впрыска воды не выполнены вследствие отсутствия доступной воды для впрыска, например, когда уровень воды в водяном накопительном баке ниже порогового уровня, то контроллер может указать, что требуется пополнение бака. В дополнение, контроллер может пополнить водяной бак посредством увеличения сбора воды в транспортном средстве, от одной или нескольких систем транспортного средства, например, посредством сбора воды от системы сбора воды, соединенной с водяным накопительным баком системы впрыска воды двигателя (например, от системы 72 сбора воды, показанной на фиг. 1). Это включает в себя увеличение интенсивности работы конденсатора кондиционирования воздуха (KB) для увеличения сбора конденсата при выполнении KB, увеличение сбора конденсата РОГ, увеличение сбора конденсата ОЗВ и т.д.
Однако если условия для впрыска воды выполнены, то на шаге 212 способ содержит сравнение отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания и отношения крутящих моментов при граничных условиях зажигания. Контроллер может получить значение текущего момента зажигания из процесса адаптивного управления зажиганием, выполненного на шагах 204-206. Отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания соответствует отношению крутящего момента при текущем моменте зажигания (например, когда определено значение запаздывания зажигания) и крутящего момента при ОМЗ. Аналогичным образом, отношение крутящих моментов при граничных условиях соответствует отношению крутящего момента при текущей уставке ГУЗ и крутящего момента при ОМЗ.
Таким образом, для заданной рабочей точки двигателя (например, для заданной нагрузки двигателя) отношение крутящих моментов изменяется с изменением момента зажигания. В дополнение, на отношение крутящих моментов могут повлиять различные другие параметры работы двигателя, например, октановое число топлива (или содержание спирта в топливе), влажность окружающего или впускного воздуха, отношение разделения впрыска топлива, расход РОГ и т.д. Контроллер может обратиться к диаграмме, такой как диаграмма, показанная в качестве примера на фиг. 3, для сравнения окончательных отношений крутящих моментов для заданной смеси (содержащей коэффициенты воздуха, топлива и влажности) при текущем моменте зажигания и отношения крутящих моментов при ГУЗ. Как указано ниже, сравнение отношений крутящих моментов может включать в себя сравнение значений отношений крутящих моментов для определения абсолютной разности или сравнение значений отношений крутящих моментов для определения скорости перехода от отношения крутящих моментов при текущей уставке зажигания к отношению крутящих моментов при ГУЗ. Затем контроллер может регулировать использование воды на основе этого сравнения.
На фиг. 3 показан пример изменения отношения крутящих моментов для двигателя. Диаграмма 300 изображает первый профиль отношения крутящих моментов при первой, более низкой, нагрузке двигателя (например, при нагрузке 0,1) на графике 302 (сплошная линия) и второй профиль отношения крутящих моментов при второй, более высокой, нагрузке (например, при нагрузке 0,9) на графике 304 (штриховая линия). Когда нагрузка двигателя увеличивается, происходит соответствующее увеличение вероятности детонации. Это приводит к использованию большего запаздывания момента зажигания, что вызывает понижение отношения крутящих моментов. В изображенном примере отношение крутящих моментов при ГУЗ для заданной нагрузки двигателя показано в точке 310.
Охлаждающий эффект от впрыска воды приводит к опережению в фазировании сгорания (то есть, к опережению СА50). Это приводит к увеличению отношения крутящих моментов. Другими словами, при заданной нагрузке может использоваться впрыск воды для обеспечения охлаждения впускного заряда, что уменьшает значение запаздывания зажигания, которое должно быть применено. Следовательно, в результате впрыска воды текущее отношение крутящих моментов двигателя может сместиться ближе к отношению крутящих моментов при ГУЗ. Например, в результате впрыска воды текущее отношение крутящих моментов двигателя может быть перемещено из точки 306 к точке 308 вдоль профиля 302 отношения крутящих моментов. Сравнивая положение отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания с отношением крутящих моментов при ГУЗ на профиле крутящего момента для заданной нагрузки двигателя (а также для комбинации параметров топлива, влажности и РОГ), контроллер может определить, следует ли выполнить впрыск воды или следует сохранить воду для более позднего использования.
Например, когда двигатель работает с текущим моментом зажигания ГПК1, с большим запаздыванием относительно ОМЗ, двигатель может иметь текущее отношение крутящих моментов, изображенное точкой 306. Контроллер может определить, что текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое расстояние от отношения крутящих моментов при ГУЗ, изображенного точкой 310. Затем контроллер может определить, на основе положения точки 306 на профиле 302 крутящих моментов, что существует высокая скорость изменения отношения крутящих моментов с опережением в фазировании сгорания. Таким образом, на каждый градус опережения момента зажигания относительно ГПК1 существует большее увеличение текущего отношения крутящих моментов, и текущее отношение крутящих моментов начинает быстрее приближаться к отношению крутящих моментов при ГУЗ. Поэтому в это время впрыск воды может создавать большее воздействие на отношение крутящих моментов, и поэтому можно обеспечить большую выгоду по экономии топлива и производительности. Соответственно, когда определено, что адаптивный момент зажигания для управления детонацией должен быть равен ГПК1, на основе сравнения отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания (в точке 306) и отношения крутящих моментов при граничных условиях (в точке 310), контроллер может определить, что впрыск воды должен быть включен, и должно выполняться регулирование количества впрыскиваемой воды (например, увеличение).
В альтернативном примере, когда двигатель работает с текущим моментом зажигания ГПК2, который имеет меньшее значение запаздывания относительно ОМЗ, двигатель может иметь текущее отношение крутящих моментов, изображенное точкой 308. Контроллер может определить, что текущее отношение крутящих моментов меньше порогового расстояния от отношения крутящих моментов при ГУЗ, изображенного точкой 310. Затем контроллер может определить, на основе положения точки 308 на профиле 302 крутящих моментов, что существует низкая скорость изменения отношения крутящих моментов с опережением в фазировании сгорания. Таким образом, на каждый градус опережения момента зажигания относительно ГПК2 существует меньшее увеличение текущего отношения крутящих моментов. Поэтому в это время впрыск воды может создавать минимальное воздействие на отношение крутящих моментов. Соответственно, когда определено, что адаптивный момент зажигания для управления детонацией должен быть равен ГПК2, на основе сравнения отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания (в точке 308) и отношения крутящих моментов при граничных условиях (в точке 310), контроллер может определить, что впрыск воды должен быть отключен, и количество впрыскиваемой воды должно быть уменьшено. За счет отключения впрыска воды и использования в это время только запаздывания зажигания для управления детонацией, воду можно сохранить для использования в более позднее время, и ее можно использовать только при условиях, когда будет обеспечиваться большее воздействие впрыска воды на опережение фазирования сгорания и на отношение крутящих моментов.
На фиг. 2 показано, что на шаге 214 способ содержит определение, больше ли текущее отношение крутящих моментов (то есть, отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания), чем пороговое отношение крутящих моментов. В одном примере пороговое отношение крутящих моментов определяют на основе граничного отношения крутящих моментов (например, на основе функции граничного отношения крутящих моментов). Пороговое отношение крутящих моментов может быть задано следующим образом: когда текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое отношение крутящих моментов, текущее отношение крутящих моментов ближе к граничному отношению крутящих моментов. В альтернативном примере то же самое может быть определено следующим образом: находится ли текущее отношение крутящих моментов в пределах порогового расстояния до граничного отношения крутящих моментов. Если текущее отношение крутящих моментов находится в пределах порогового расстояния до граничного отношения крутящих моментов (например, это может произойти, когда запаздывание зажигания находится между 0 и 5 ГПК относительно ОМЗ), то впрыск воды может оказывать минимальное воздействие, как раскрыто со ссылкой на фиг. 3. Таким образом, если текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое отношение крутящих моментов, то способ переходит к шагу 216, на котором не выполняют впрыск воды для управления детонацией. Этот режим может содержать отключенное состояние водяных инжекторов. В качестве альтернативы этот режим может содержать поддержание впрыска воды на текущих уровнях (например, для разбавления впускного заряда) и отсутствие увеличения впрыска воды для уменьшения детонации. В дополнение, сохраняют применение адаптивного момента зажигания для управления детонацией. Затем на шаге 218 способ содержит регулирование работы двигателя для уменьшения загрязнения свечи зажигания. Например, могут поддерживать запаздывание момента зажигания в течение некоторого времени и/или могут увеличить интенсивность выработки зажигания для уменьшения загрязнения свечи зажигания. Таким образом, воду можно сохранить для условий, когда впрыск воды обеспечил бы больше выгод, и для управления детонацией можно регулировать момент зажигания.
Если текущее отношение крутящих моментов не превышает пороговое отношение крутящих моментов, то на шаге 220 способ содержит определение на основе профиля отношения крутящих моментов для текущей нагрузки двигателя, больше ли (прогнозируемая или ожидаемая) скорость изменения отношения крутящих моментов с впрыском воды, чем пороговая скорость. Например, как показано со ссылкой на фиг. 3, можно определить, для заданной нагрузки двигателя, находится ли отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания в том месте на профиле отношения крутящих моментов, где скорость изменения направления опережения момента зажигания превышает пороговое значение скорости. Если скорость изменения отношения крутящих моментов с впрыском воды не превышает пороговую скорость, например, когда текущее отношение крутящих моментов находится в области плоской части профиля отношения крутящих моментов, то могут сделать вывод, что использование воды может оказывать минимальное воздействие на отношение крутящих моментов, и поэтому способ переходит к шагу 216, на котором не осуществляют впрыск воды.
Однако если скорость изменения отношения крутящих моментов с впрыском воды больше, чем пороговая скорость, например, когда текущее отношение крутящих моментов находится в наклонной части профиля отношения крутящих моментов, то на шаге 222 способ содержит выполнение впрыска воды во впускной коллектор. Как раскрыто выше относительно фиг. 3, если текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое расстояние от граничного отношения крутящих моментов и профиль отношения крутящих моментов указывает на скорость изменения с впрыском воды, которая больше пороговой скорости, то отношение крутящих моментов может быть улучшено за счет впрыска воды. Таким образом, на шаге 222 контроллер может включить водяной инжектор коллектора и впрыснуть воду из водяного инжектора коллектора, например, с максимальным расходом. Контроллер может послать сигнал с заданной длительностью импульса в инжектор коллектора для осуществления впрыска количества воды, которое обеспечит уменьшение детонации. В качестве альтернативы, если впрыск воды уже был включен (например, для управления разбавлением), то контроллер может увеличить впрыск воды для управления детонацией. Количество впрыснутой воды могут основывать на спрогнозированном уровне детонации или на сигнале обратной связи по детонации. В ответ на впрыск воды момент зажигания может быть соответственно смещен в сторону опережения, и опережение фазирования сгорания приводит к увеличению отношения крутящих моментов, со смещением в сторону отношения крутящих моментов при ГУЗ, что позволяет, таким образом, повысить эффективность двигателя. Таким образом, воду могут использовать для управления детонацией во время условий, когда впрыск воды обеспечивает большую выгоду по экономии топлива.
После впрыска воды, на шаге 224 способ содержит определение, превышает ли текущее отношение крутящих моментов с впрыском воды пороговое отношение крутящих моментов в течение калиброванного количества времени. Например, могут определить, действительно ли текущее отношение крутящих моментов с впрыском воды равно или находится близко к граничному отношению крутящих моментов в течение большего времени, чем калиброванное количество времени (например, для многих событий сгорания, в течение промежутка времени или для расстояния, пройденного транспортным средством, и т.д.). Если отношение крутящих моментов превышает соответствующее пороговое значение в течение калиброванного периода времени, то могут сделать вывод, что продолжение впрыска воды не обеспечит дальнейшее улучшение отношения крутящих моментов, и поэтому на шаге 226 способ содержит уменьшение впрыска воды. Например, могут отключить впрыск воды в коллектор, и контроллер может возобновить использование только регулирования зажигания для адаптивного управления детонацией.
Если отношение крутящих моментов не превышает соответствующее пороговое значение в течение калиброванного периода времени, то на шаге 228 способ содержит оценку влажности во впускном коллекторе. Например, влажность во впускном коллекторе могут измерить посредством датчика влажности, соединенного с впускным коллектором двигателя. В другом примере влажность во впускном коллекторе измеряют посредством датчика кислорода во впускном воздухе, соединенного с впускным коллектором двигателя. На шаге 230 способ содержит определение, превышает ли влажность во впускном коллекторе пороговую влажность. Таким образом, впрыск воды в коллектор может обеспечивать преимущества охлаждения впускного заряда, пока не будет достигнут предел насыщения. Предел насыщения может быть достигнут, когда влажность во впускном коллекторе достигает пороговой влажности и/или когда впрыск воды в коллектор достигает максимального расхода. Если влажность во впускном коллекторе больше пороговой влажности, то способ возвращается к шагу 226, на котором уменьшают впрыск воды. Уменьшение впрыска воды могут выбрать на основе разности между измеренной влажностью во впускном коллекторе и пороговой влажностью, причем длительность импульса впрыска воды дополнительно уменьшают, если указанная разность увеличивается. В качестве альтернативы, если измеренная влажность во впускном коллекторе превышает пороговую влажность, могут отключить впрыск воды в коллектор. Таким образом, контроллер может увеличивать количество воды, впрыснутой во впускной коллектор двигателя, в то время, когда отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания меньше порогового отношения крутящих моментов (или граничного отношения крутящих моментов), до тех пор, пока измеренная влажность во впускном коллекторе не достигнет предела.
Если влажность во впускном коллекторе не превышает пороговую влажность, то могут сделать вывод, что возможен дополнительный впрыск воды для улучшения отношения крутящих моментов. Соответственно, способ переходит к шагу 232, на котором способ содержит непосредственный впрыск воды в один или несколько цилиндров, если непосредственный впрыск доступен, до истечения периода времени или достижения предела влажности (как раскрыто для шагов 224 и 230). Так как на шаге 222 впрыскивают воду во впускной коллектор с максимальным расходом, и дополнительный впрыск воды в коллектор невозможен, контроллер использует инжекторы непосредственного впрыска, если влажность во впускном коллекторе не превышает пороговую влажность на шаге 232. Контроллер может послать сигнал с заданной длительностью импульса в инжектор непосредственного впрыска для впрыска требуемого количества воды непосредственно в цилиндр на основе разности между текущим отношением крутящих моментов (с впрыском воды в коллектор) и граничным отношением крутящих моментов. Например, если эта разность увеличивается, могут увеличить длительность импульса сигнала, направленного в водяной инжектор непосредственного впрыска. Контроллер может продолжать подавать воду в двигатель посредством впрыска воды в коллектор (с максимальным расходом) и с использованием непосредственного впрыска воды для того, чтобы поддерживать отношение крутящих моментов выше соответствующего порогового значения (например, близким к значению отношения крутящих моментов при ГУЗ) до тех пор, пока отношение крутящих моментов не останется высоким на более длительное время, чем пороговое время, или пока не будет достигнут предел влажности во впускном коллекторе. Когда предел времени или влажности достигнут, способ на шаге 232 содержит уменьшение непосредственного впрыска воды. Например, непосредственный впрыск воды могут отключить. Таким образом, после достижения предела насыщения для впрыска в коллектор, контроллер может выполнять непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя до тех пор, пока отношение крутящих моментов не достигнет порогового отношения, а затем может отключить впрыск воды.
Таким образом, использование впрыска воды могут регулировать в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания, причем указанное отношение сравнивают с отношением крутящих моментов при граничных условиях зажигания, что позволяет улучшить рациональное использование воды. Контроллер двигателя может регулировать количество воды для впрыска в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации и дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе двигателя. Как раскрыто в настоящем документе, отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания содержит отношение крутящих моментов, существующее до того, как регулируемое количество воды было впрыснуто в двигатель. Регулирование может включать в себя уменьшение количества воды, впрыскиваемой в двигатель, если отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания приближается к пороговому значению, причем это пороговое значение основывают на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации. Способ по п. 1 отличается тем, что регулирование включает в себя уменьшение количества воды, впрыскиваемой в двигатель, если отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания существует дольше порогового времени, причем пороговое время выбирают на основе отношения крутящих моментов при граничных условиях детонации. Контроллер может уменьшить количество воды, впрыскиваемой в двигатель, если отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания приближается к значению отношения крутящих моментов при граничных условиях детонации. Контроллер может использовать опережение момента зажигания относительно текущего момента зажигания во время впрыска регулируемого количества воды.
Сравнения отношения крутящих моментов могут также использоваться для регулирования впрыска воды во время работы двигателя с выборочным отключением цилиндров. Например, воду могут впрыскивать для обеспечения более длительной работы двигателя с выборочным отключением цилиндров. Контроллер может сравнивать улучшение отношения крутящих моментов (с учетом граничного отношения крутящих моментов) с впрыском воды во время работы в режиме ДОЦ с одним или несколькими отключенными цилиндрами, с улучшением отношения крутящих моментов без впрыска воды (и с большим запаздыванием момента зажигания) во время работы двигателя не в режиме ДОЦ, то есть, со всеми включенными цилиндрами. На основе этого сравнения контроллер может регулировать впрыск воды и режим работы двигателя. Как раскрыто ниже, контроллер может выборочно отключать один или несколько цилиндров двигателя в зависимости от текущей нагрузки двигателя, если она ниже пороговой нагрузки, и регулировать продолжительность работы с одним или несколькими отключенными цилиндрами на основе отношения крутящих моментов с впрыском регулируемого количества воды в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. Например, контроллер может увеличивать длительность работы двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами, если разность между отношением крутящих моментов с впрыском регулируемого количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации превышает пороговую разность. В противном случае, если разность между отношением крутящих моментов с впрыском регулируемого количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации меньше пороговой разности, контроллер может повторно включить один или несколько отключенных цилиндров в период отключения впрыска воды.
На фиг. 5 показан пример способа 500 использования впрыска воды для увеличения продолжительности работы двигателя в режиме двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ). Подобный способ 200 показан на фиг. 2, а в способе 500 контроллер может регулировать впрыск воды на основе отношения крутящих моментов для увеличения продолжительности работы двигателя в режиме ДОЦ.
Способ 500 начинается на шаге 502 с оценки и/или измерения условий работы двигателя. Оцениваемые условия работы двигателя могут включать в себя абсолютное давление воздуха в коллекторе (ДВК), окружающие условия (температуру, давление, влажность окружающей среды), воздушно-топливное отношение (ВТО) отработавших газов, расход при рециркуляции отработавших газов (РОГ), массовый расход воздуха (МРВ), температуру заряда в коллекторе (ТЗК) частоту вращения двигателя и/или нагрузку двигателя, требование водителя по крутящему моменту, температуру двигателя, температуру выпускного каталитического нейтрализатора и т.д. На шаге 504 способ содержит выбор рабочего режима двигателя (наличие или отсутствие режима ДОЦ) на основе частоты вращения и нагрузки двигателя. Контроллер может выбрать режим ДОЦ для увеличения экономии топлива и отключить один или несколько цилиндров двигателя, например выбранную группу цилиндров, такую как блок цилиндров, если частота вращения двигателя и/или нагрузка двигателя становится меньше соответствующего порогового значения. Когда частота вращения двигателя и/или нагрузка двигателя увеличивается, контроллер может переключиться на режим без ДОЦ и повторно включить ранее отключенные цилиндры.
Затем, на шаге 506, способ содержит определение, работает ли двигатель в режиме ДОЦ. Если режим ДОЦ не был выбран, то на шаге 508 способ содержит работу двигателя со всеми включенными цилиндрами, и с запаздыванием момента зажигания относительно ОМЗ на значение, основанное на частоте вращения двигателя и средней нагрузке цилиндров и дополнительно на основе измеренной интенсивности детонации без режима ДОЦ. Значение применяемого запаздывания момента зажигания можно определить посредством адаптивного управления зажиганием, как раскрыто ранее со ссылкой на фиг. 2, на шагах 204-206. Например, двигатель может работать с первым значением запаздывания момента зажигания, во время работы без режима ДОЦ. Контроллер двигателя может обратиться к справочной таблице, содержащей частоту вращения двигателя и нагрузку двигателя в качестве входных данных и значения базового или первичного момента зажигания (например, необходимое для применения значение запаздывания зажигания относительно ОМЗ) в качестве выходных данных. Затем обновляют момент зажигания на основе измеренной интенсивности детонации и необходимой коррекции детонации. Например, могут (дополнительно) сместить в сторону запаздывания момент зажигания относительно ОМЗ в ответ на обнаружение детонации без режима ДОЦ. Контроллер может увеличить применяемый угол запаздывания зажигания, если увеличивается интенсивность измеренной детонации. Например, контроллер может использовать справочную таблицу (или алгоритм), в который используются значения обратной связи по детонации в качестве входных данных и обеспечиваются значения (дополнительного) применяемого угла запаздывания зажигания в качестве выходных данных. В дополнение к обновлению уставки момента зажигания на основе частоты вращения и нагрузки двигателя, могут также определить уставку для граничных условий зажигания (ГУЗ). ГУЗ соответствуют наибольшей уставке опережения зажигания, которая может использоваться для данных условий работы, до того, как произойдет детонация. Затем способ переходит к шагу 516, на котором контроллер не выполняет впрыск воды. Этот шаг содержит отключение водяных инжекторов или поддержание инжекторов в отключенном состоянии.
Однако если двигатель работает в режиме ДОЦ, то на шаге 510 способ содержит определение запаздывания момента зажигания на основе частоты вращения двигателя и средней нагрузки цилиндров в режиме ДОЦ и дополнительно на основе измеренной интенсивности детонации в режиме ДОЦ. Таким образом, средняя нагрузка цилиндров в режиме ДОЦ может быть больше средней нагрузки цилиндров без режима ДОЦ. Значение применяемого запаздывания момента зажигания могут определить посредством адаптивного управления зажиганием. Например, двигатель может работать со вторым, отличающимся, значением запаздывания момента зажигания во время работы без режима ДОЦ. Второе значение запаздывания момента зажигания применяют, когда при работе без режима ДОЦ может быть использовано большее запаздывание относительно ОМЗ, по сравнению с первым значением запаздывания момента зажигания. Контроллер двигателя может обратиться к справочной таблице, содержащей частоту вращения двигателя и нагрузку двигателя в качестве входных данных и значения базового или первичного момента зажигания (например, необходимое для применения значение запаздывания зажигания относительно ОМЗ) в качестве выходных данных. Затем обновляют момент зажигания на основе измеренной интенсивности детонации и необходимой коррекции детонации. Например, могут (дополнительно) сместить в сторону запаздывания момент зажигания относительно ОМЗ в ответ на обнаружение детонации в режиме ДОЦ. Контроллер может увеличить применяемый угол запаздывания зажигания, если увеличивается интенсивность измеренной детонации. Например, контроллер может использовать справочную таблицу (или алгоритм), в который используются значения обратной связи по детонации в качестве входных данных и обеспечиваются значения (дополнительного) применяемого угла запаздывания зажигания в качестве выходных данных. В дополнение к обновлению уставки момента зажигания на основе частоты вращения и нагрузки двигателя, могут также определить уставку для граничных условий зажигания (ГУЗ).
На шаге 512, во время работы в режиме ДОЦ, способ содержит сравнение отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания и отношения крутящих моментов при ГУЗ. Таким образом, для заданной рабочей точки двигателя (например, для заданной нагрузки двигателя) отношение крутящих моментов изменяется при изменении момента зажигания. В дополнение, впрыск воды позволяет обеспечить опережение фазирования сгорания, что приводит к увеличению отношения крутящих моментов. Контроллер может обратиться к диаграмме, например, к таким диаграммам, которые показаны на фиг. 3-4 в качестве примеров, для сравнения окончательных отношений крутящих моментов для заданной топливной смеси для двигателя (содержащей доли воздуха, топлива и влажности) при работе в режиме ДОЦ при текущем моменте зажигания и отношения крутящих моментов при ГУЗ. Как указано ниже, сравнение отношений крутящих моментов может содержать сравнение значений отношений крутящих моментов для определения абсолютной разности или сравнение значений отношений крутящих моментов для определения скорости перехода от отношения крутящих моментов при текущей уставке зажигания к отношению крутящих моментов при ГУЗ. Затем контроллер может регулировать использование воды на основе этого сравнения. Затем, на шаге 514, способ содержит определение, больше ли текущее отношение крутящих моментов (то есть, отношение крутящих моментов в режиме ДОЦ с первым значением запаздывания зажигания), чем пороговое отношение крутящих моментов. Например, пороговое отношение крутящих моментов может быть основано на граничном отношении крутящих моментов (например, на функции граничного отношения крутящих моментов). Пороговое отношение крутящих моментов может быть задано следующим образом: когда текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое отношение крутящих моментов, текущее отношение крутящих моментов ближе к граничному отношению крутящих моментов. В альтернативном примере то же самое может быть определено следующим образом: находится ли текущее отношение крутящих моментов в пределах порогового расстояния до граничного отношения крутящих моментов. Если текущее отношение крутящих моментов больше, чем пороговое отношение крутящих моментов, то могут сделать вывод, что впрыск воды в этой рабочей точке обеспечивает минимальное воздействие на выгоду, получаемую от экономии топлива, и поэтому возможно следует сохранить воду и использовать регулирование зажигания для управления детонацией. Соответственно, способ переходит к шагу 516, на котором продолжают работу двигателя в режиме ДОЦ с первым значением запаздывания момента зажигания, и не выполняют впрыск воды. Этот шаг содержит отключение водяных инжекторов коллектора или поддержание водяных инжекторов в отключенном состоянии.
Если текущее отношение крутящих моментов не больше, чем пороговое отношение крутящих моментов, то способ переходит к шагу 518, на котором контроллер сравнивает экономию топлива при работе двигателя с включенным впрыском воды и с текущим моментом зажигания, имеющим большее запаздывание в режиме ДОЦ, с экономией топлива при работе двигателя без впрыска воды и с меньшим запаздыванием момента зажигания без режима ДОЦ.
Пример изменений в выгоде от экономии топлива при работе в режиме ДОЦ с впрыском воды и без впрыска воды показан на диаграмме 400, изображенной на фиг. 4. Например, диаграмма, изображенная на фиг. 4, может быть сохранена в памяти контроллера двигателя. Контроллер может обращаться к этой диаграмме во время работы двигателя для сравнения выгоды от экономии топлива при работе без режима ДОЦ с выгодой для увеличенного по длительности режима работы ДОЦ с впрыском воды. Например, контроллер может определить, должен ли осуществляться впрыск воды в режиме ДОЦ, сравнивая выгоду от экономии топлива при работе в режиме ДОЦ с впрыском воды и без впрыска воды.
Диаграмма 400 показывает потребление топлива (например, удельное потребление топлива при торможении (УПТТ)), выгоду при работе в режиме ДОЦ как процентное значение выгоды при заданном среднем эффективном давлении торможения (СЭДТ) с впрыском воды (на профиле 402, показанном сплошной линией) и без впрыска воды (на профиле 404, показанном штриховой линией). При условиях низкой нагрузки различие в выгоде по расходу топлива для режима ДОЦ с впрыском воды по сравнению с режимом без впрыска воды относительно небольшое, например, как показано в точке 408 на графике 402. В противоположность этому, при высоких нагрузках существует большая выгода по расходу топлива в режиме ДОЦ с впрыском воды по сравнению с режимом без впрыска воды, как показано в точке 406 на графике 402. Если нагрузка двигателя увеличивается в режиме ДОЦ, то контроллер может сравнить увеличенную экономию топлива при работе в режиме ДОЦ с впрыском воды, как показано на диаграмме 400, с экономией топлива при работе без режима ДОЦ, что позволяет определить, следует ли продолжать работу в режиме ДОЦ. Охлаждающий эффект в результате впрыска воды приводит к опережению в фазировании сгорания (то есть, к опережению СА50). Это приводит к улучшению отношения крутящих моментов и, таким образом, к повышению экономии топлива. Другими словами, при заданной нагрузке и работе в режиме ДОЦ впрыск воды можно использовать для обеспечения охлаждения впускного заряда, что позволяет уменьшить значение запаздывания зажигания, которое должно быть применено для этой нагрузки, чтобы обеспечить управление детонацией. Следовательно, при впрыске воды текущее отношение крутящих моментов двигателя может быть смещено ближе к отношению крутящих моментов при ГУЗ, как раскрыто ранее со ссылкой на фиг. 3. Поскольку воздействие впрыска воды на отношение крутящих моментов изменяется в зависимости от момента зажигания, и поскольку момент зажигания выбирают на основе нагрузки двигателя, выгода по экономии топлива при впрыске воды во время режима ДОЦ изменяется в зависимости от нагрузки. Например, за счет впрыска воды выгода по экономии топлива при значении СЭДТ1 может быть перемещена от точки 405 на профиле 404 к точке 406 на профиле 402. Это позволяет увеличить время работы в режиме ДОЦ.
Кроме того, в зависимости от нагрузки, при которой впрыскивают воду, может изменяться отношение крутящих моментов и, следовательно, выгода по экономии топлива. На основе положения рабочей точки двигателя на профиле 402 контроллер может определить, следует ли выполнить впрыск воды, оставаясь в режиме ДОЦ, или следует сохранить воду для более позднего использования, повторно включив все цилиндры и перейдя к работе без режима ДОЦ.
Например, когда двигатель работает при значении СЭДТ1, двигатель может обеспечивать выгоду по расходу топлива, изображенную точкой 406. Контроллер может определить, что в этой рабочей точке существует высокая скорость изменения выгоды по экономии топлива с опережением в фазировании сгорания. Поэтому в это время впрыск воды может оказывать большее воздействие на отношение крутящих моментов и поэтому может обеспечивать ббльшую выгоду по экономии топлива и производительности в режиме ДОЦ. Соответственно, когда работа двигателя соответствует рабочей точке 406 в режиме ДОЦ, контроллер может определить, что впрыск воды должен быть включен, и должно регулироваться количество воды для впрыска (например, количество должно быть увеличено). Это включение содержит впрыск воды в коллектор. В дополнение, когда впрыскивают воду, могут изменить момент зажигания в сторону опережения для заданной нагрузки в режиме ДОЦ. Например, могут уменьшить первое значение момента зажигания, которое было применено в режиме ДОЦ.
В альтернативном примере, когда двигатель работает при значении СЭДТ2, двигатель может обеспечивать выгоду по расходу топлива, изображенную точкой 408. Контроллер может определить, что в этом рабочей точке существует более низкая скорость изменения выгоды по экономии топлива с опережением в фазировании сгорания. Поэтому в это время впрыск воды может оказывать меньшее воздействие на отношение крутящих моментов и поэтому может обеспечивать меньшую выгоду по экономии топлива и производительности в режиме ДОЦ. Соответственно, когда работа двигателя соответствует рабочей точке 408 в режиме ДОЦ, контроллер может определить, что впрыск воды должен быть отключен.
На фиг. 5 показано, что на шаге 520 способ содержит определение, больше ли выгода по экономии топлива во время работы в режиме ДОЦ с впрыском воды и меньшим запаздыванием зажигания, чем выгода по экономии топлива во время работы без режима ДОЦ, без впрыска воды и с большим запаздыванием зажигания. Например, контроллер может сравнить значение УПТТ во время работы в режиме ДОЦ с впрыском воды и меньшим запаздыванием зажигания со значением УПТТ во время работы без режима ДОЦ, без впрыска воды и с 
запаздыванием зажигания. Могут выбрать уставку, соответствующую меньшему значению УПТТ, если уставка обеспечивает 
выгоду по экономии топлива.
Если выгода по экономии топлива во время работы в режиме ДОЦ больше, чем выгода по экономии топлива во время работы без режима ДОЦ, то способ переходит к шагу 522, на котором сохраняют режим ДОЦ и впрыскивают воду во впускной коллектор двигателя. В результате работы с впрыском воды и в режиме ДОЦ двигатель может работать более эффективно с более высоким отношением крутящих моментов (например, с отношением крутящих моментов, который ближе к отношению крутящих моментов при ГУЗ). Таким образом, впрыск воды может быть использован для увеличения продолжительности работы в режиме ДОЦ за счет обеспечения охлаждения впускного заряда и соответствующего опережения фазирования сгорания, что позволяет увеличить выгоду по экономии топлива во время работы в режиме ДОЦ.
Затем, на шаге 524, во время работы в режиме ДОЦ с включенным впрыском воды, способ содержит определение, больше ли отношение крутящих моментов, чем пороговое отношение в течение калиброванного периода времени. Например, можно определить, равно ли текущее отношение крутящих моментов в режиме ДОЦ с впрыском воды значению граничного отношения крутящих моментов в режиме ДОЦ, или находится близко к этому значению, в течение времени, большего, чем калиброванное количество времени (например, для нескольких событий сгорания, в течение периода времени или для расстояния, пройденного транспортным средством, и т.д.). Если отношение крутящих моментов не больше, чем пороговое отношение в течение калиброванного периода времени, то способ возвращается к шагу 522. Однако если отношение крутящих моментов больше, чем пороговое отношение в течение калиброванного периода времени, то могут сделать вывод, что продолжение впрыска воды не обеспечит дальнейшее улучшение отношения крутящих моментов и повышение экономии топлива, и поэтому на шаге 526 способ содержит отключение режима ДОЦ и использование режима без впрыска воды. Отключение режима ДОЦ содержит повторное включение всех ранее отключенных цилиндров и работу двигателя со всеми включенными цилиндрами. В дополнение, момент зажигания могут регулировать без режима ДОЦ. Контроллер может возобновить только регулирование зажигания для адаптивного управления детонацией без режима ДОЦ. Например, могут применить большее значение запаздывания момента зажигания (например, второе значение запаздывания зажигания).
Кроме того, в способе 520, если экономия топлива во время работы в режиме ДОЦ с впрыском воды ниже, чем экономия топлива во время работы без режима ДОЦ, то способ переходит к шагу 526, на котором отключают режим ДОЦ и не выполняют впрыск воды.
Таким образом, в ответ на изменение нагрузки двигателя, контроллер может сделать выбор между работой двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами в то время, когда выполняется впрыск воды во впускной коллектор, и работой двигателя со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды, на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. Дополнительно выбор может быть сделан на основе измеренной влажности во впускном коллекторе, причем влажность измеряют посредством датчика во впускном коллекторе. Например, контроллер может сделать выбор между работой двигателя в режиме ДОЦ с одним или несколькими отключенными цилиндрами, с использованием первого момента зажигания, или работой двигателя без режима ДОЦ со всеми включенными цилиндрами, с использованием второго, отличного от первого, момента зажигания. Контроллер может выбрать рабочий режим двигателя на основе сравнения первого значения отношения крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношения крутящих моментов при граничных условиях детонации и на основе сравнения второго значения отношения крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношения крутящих моментов при граничных условиях детонации. Например, второй момент зажигания, примененный при работе со всеми включенными цилиндрами, может быть смещен в сторону запаздывания на большее значение, чем первый момент зажигания, примененный при работе с одним или несколькими отключенными цилиндрами. Указанный выбор может содержать работу двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и впрыском воды во впускной коллектор, когда первая разность между отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношения крутящих моментов при граничных условиях детонации больше второй разности между отношением крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. Это позволяет использовать впрыск воды для увеличения времени работы в режиме ДОЦ. Контроллер может управлять двигателем со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды, когда вторая разность больше первой разности. Это позволяет сохранить воду для последующего использования. В качестве альтернативы контроллер может управлять двигателем с одним или несколькими отключенными цилиндрами и впрыском воды во впускной коллектор, когда первая разность между отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации больше пороговой разности, и вторая разность между отношением крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации меньше пороговой разности. Контроллер может управлять двигателем со всеми включенными цилиндрами и с отключенным впрыском воды, когда первая разность между отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации меньше пороговой разности, и вторая разность между отношением крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации больше пороговой разности. Кроме того, во время работы двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и включенным впрыском воды, и в ответ на превышение порогового времени работы с отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания, контроллер может повторно включить цилиндры и отключить впрыск воды, причем пороговое время основывают на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации. Это позволяет ограничить использование воды, когда текущее отношение крутящих моментов остался высоким, близким к значению отношения крутящих моментов при ГУЗ в течение некоторого времени. Кроме того, контроллер может продолжать впрыск воды во впускной коллектор до тех пор, пока измеренная влажность не станет равной пороговой влажности, и затем контроллер может отключить впрыск воды и повторно включить один или несколько отключенных цилиндров даже в том случае, когда первая разность больше второй разности. Это также позволяет сохранить воду для последующего использования, когда выгоды от впрыска воды уменьшаются вследствие влажности окружающей среды.
На фиг. 6 показан график 600, иллюстрирующий пример регулирования впрыска воды и работы двигателя на основе отношения крутящих моментов двигателя при заданном моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. Например, график 600 иллюстрирует регулирование впрыска воды из водяного инжектора коллектора или из водяных инжекторов непосредственного впрыска и регулирование запаздывания момента зажигания, применяемого при изменении состояния двигателя. В частности, рабочие параметры, показанные на графике 600 иллюстрируют изменения нагрузки двигателя на графике 602, изменения фазирования сгорания (изображенные как изменение угла поворота кривошипа, при котором происходит 50% сгорания, или СА50) на графике 604, изменения запаздывания момента зажигания относительно ОМЗ на графике 606, изменения отношения крутящих моментов при заданном моменте зажигания (график 608) в сравнении с отношением крутящих моментов при ГУЗ (график 609), количество воды, впрыснутой через водяной инжектор коллектора на графике 612, количество воды, впрыснутой через водяные инжекторы непосредственного впрыска на графике 613, и изменения относительной влажности коллектора на графике 614. Для каждого рабочего параметра время изображено вдоль горизонтальной оси, а значения каждого соответствующего рабочего параметра изображены вдоль вертикальной оси.
До момента времени t1 двигатель работает на относительно низкой скорости и/или в условиях низкой нагрузки (график 602). Кроме того, относительная влажность низкая (график 614). В это время не требуется какой-либо впрыск воды. Также в это время момент зажигания установлен равным ОМЗ или близким к ОМЗ (например, смещен в сторону запаздывания относительно ОМЗ на небольшое значение). Например, зажигание может быть смещено в сторону запаздывания таким образом, что СА50 соответствует 7 ГПК после верхней мертвой точки (ПВМТ). В результате использования небольшого или нулевого запаздывания зажигания двигатель работает с высоким текущим отношением крутящих моментов (например, отношение крутящих моментов равно 0,99), то есть, отношение крутящих моментов почти приближается к граничному отношению крутящих моментов.
В момент времени t1 происходит увеличение частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя вследствие увеличения требования по крутящему моменту. Например, увеличение нагрузки двигателя может происходить в результате события нажатия водителем педали акселератора. Поскольку предрасположенность к детонации увеличивается при увеличении нагрузки двигателя, момент зажигания дополнительно смещают в сторону запаздывания относительно ОМЗ. В результате текущее отношение крутящих моментов (график 608) уменьшается по сравнению с отношением крутящих моментов при ГУЗ. Кроме того, в момент времени t1 отношение крутящих моментов при ГУЗ (график 609) уменьшается в ответ на изменяющиеся условия работы двигателя. Например, отношение крутящих моментов при ГУЗ может измениться в ответ на изменения других условий, помимо момента зажигания, например, в результате изменений расхода РОГ, изменений окружающих условий и т.д. Например, зажигание могут сместить в сторону запаздывания таким образом, что СА50 соответствует 26 ГПК ПВМТ, и текущее отношение крутящих моментов равно 0,8. Вследствие относительно небольшой разности между текущим отношением крутящих моментов (на основе момента зажигания в момент времени t1) и отношением крутящих моментов при ГУЗ, существующей в момент времени t1, могут сделать вывод, что впрыск воды обеспечил бы минимальную выгоду по экономии топлива. Следовательно, контроллер не выдает команду на впрыск воды в момент времени t1 и вместо этого для управления детонацией использует только запаздывание зажигания.
В момент времени t2 нагрузка двигателя (график 602) уменьшается в результате уменьшения требования по крутящему моменту. Вследствие уменьшения нагрузки двигателя контроллер уменьшает запаздывание зажигания (то есть, смещает момент зажигания в сторону опережения по направлению к ОМЗ (график 606)). В результате, увеличивается отношение крутящих моментов (график 608) и уменьшается значение ГПК для СА50 (график 604). Кроме того, текущее отношение крутящих моментов приближается к отношению крутящих моментов при ГУЗ.
Затем, в момент времени t3, нагрузка двигателя снова увеличивается вследствие увеличения требования по крутящему моменту, например, в результате другого события нажатия водителем педали акселератора. Здесь увеличение нагрузки двигателя происходит до более высокого значения нагрузки двигателя, по сравнению с увеличением в момент времени t1. На основе нагрузки двигателя показано требуемое значение для адаптивного момента зажигания на графике 607 (штриховая линия) с результирующим отношением крутящих моментов, показанным сегментом 610 (штриховая линия). В частности, здесь бы потребовалось большее запаздывание зажигания относительно ОМЗ. Например, адаптивное управление детонацией может потребовать, чтобы зажигание было смещено в сторону запаздывания относительно ОМЗ таким образом, чтобы значение СА50 соответствовало 30 ГАК ПВМТ, что приводит к изменению текущего отношения крутящих моментов к значению 0,7. Если был применен момент зажигания, соответствующий графику 607, то текущее отношение крутящих моментов должно отклониться на большее значение от отношения крутящих моментов при ГУЗ. Как раскрыто в настоящем документе, текущее отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания содержит отношение крутящих моментов до впрыска в двигатель регулируемого количества воды. Поскольку отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания было бы больше порогового расстояния до отношения крутящих моментов при ГУЗ, контроллер может сделать вывод, что впрыск воды при этой нагрузке двигателя может обеспечить более высокую выгоду по экономии топлива. Таким образом, в момент времени t3 контроллер работает с отношением крутящих моментов, которое ближе к отношению крутящих моментов при ГУЗ, за счет использования запаздывания момента зажигания и включения впрыска воды в коллектор (график 612). За счет впрыска воды можно сместить момент зажигания в сторону опережения таким образом, что значение запаздывания момента зажигания, требуемое для управления детонацией, может быть уменьшено от уровня, показанного на графике 607, до уровня, показанного на графике 606. Это приводит к смещению фазирования сгорания в сторону опережения от временной характеристики, показанной на графике 605 (штриховой линией) к временнбй характеристике, показанной на графике 604. Например, впрыск воды в коллектор может создать условия для перемещения СА50 от 30 ГПК ПВМТ к 26 ГПК ПВМТ с соответствующим изменением текущего отношения крутящих моментов от 0,7 до 0,8 (и ближе к отношению крутящих моментов при ГУЗ, равному, например, 0,99). Таким образом, использование воды регулируют на основе относительного отношения крутящих моментов для координирования использования воды и использования регулирования зажигания для управления детонацией с улучшенной экономией топлива.
В результате впрыска воды в коллектор увеличивается относительная влажность в коллекторе (график 614) между моментами времени t3 и t4. В момент времени t4 нагрузка двигателя остается высокой, и все еще требуется впрыск воды для управления детонацией. Однако впрыск воды из инжекторов коллектора находится на верхнем пределе (график 612). В ответ на достижение верхнего предела впрыска в коллектор и для того, чтобы обеспечить дополнительное уменьшение детонации, контроллер дополнительно впрыскивает воду через инжекторы непосредственного впрыска (график 613), сохраняя при этом впрыск воды в коллектор. Таким образом, впрыск воды может все еще использоваться в зависимости от сравнительного отношение крутящих моментов, определяемого текущим отношением крутящих моментов и граничным отношением крутящих моментов, когда впрыск в коллектор находится на пределе насыщения.
В момент времени t5 нагрузка двигателя уменьшается до относительно низкой нагрузки вследствие уменьшения требования по крутящему моменту. Поскольку нагрузка двигателя уменьшается, контроллер уменьшает запаздывание зажигания (то есть, смещает момент зажигания в сторону опережения по направлению к ОМЗ (график 606)), и отключает впрыск воды. В результате уменьшения использования запаздывания зажигания увеличивается отношение крутящих моментов (график 608) и уменьшается значение ГПК для СА50 (график 604). Кроме того, текущее отношение крутящих моментов приближается к отношению крутящих моментов при ГУЗ. После отключения впрыска воды в коллектор уменьшается влажность во впускном коллекторе. Однако относительная влажность не уменьшается до уровней, существующих до момента времени t3, вследствие увеличения влажности окружающей среды. Например, влажность окружающей среды может увеличиться, когда транспортное средство перемещается в новое местоположение с более высокой влажностью, по сравнению с предыдущим местоположением (в момент времени t3). В другом примере влажность окружающей среды может увеличиться, когда изменяются погодные условия, например, в результате наличия осадков, например, дождя, тумана или снега. Вследствие увеличения влажности окружающей среды изменяются ГУЗ и отношение крутящих моментов при ГУЗ. В это время адаптивное запаздывание момента зажигания невелико, и текущее отношение крутящих моментов близко к отношению крутящих моментов при ГУЗ, и, таким образом, впрыск воды остается отключенным.
В момент времени t6 нагрузка двигателя увеличивается вследствие другого увеличения требования по крутящему моменту. Например, относительно высокая нагрузка двигателя возникает в результате события нажатия водителем педали акселератора. Кроме того, влажность окружающей среды дополнительно увеличивается. Вследствие более высокой влажности окружающей среды, снова изменяются значения ГУЗ и, следовательно, отношения крутящих моментов при ГУЗ (график 609). Контроллер увеличивает запаздывание зажигания для обеспечения управления детонацией при более высокой нагрузке (график 606). Вследствие существования более высокой относительной влажности, регулирование момента зажигания в момент времени t6 смещает текущее отношение крутящих моментов (график 608) ближе к регулируемому с учетом влажности отношению крутящих моментов при ГУЗ (график 609). В это время, за счет меньшей разности между текущим отношением крутящих моментов и отношением крутящих моментов при ГУЗ, несмотря на более высокую нагрузку двигателя и более высокую предрасположенность к детонации, впрыск воды не требуется даже с учетом того, что условия для впрыска воды выполняются за счет высокой нагрузки двигателя. В частности, вследствие меньшей указанной разности, можно определить, что впрыск воды не может обеспечить достаточное опережение для фазирования сгорания и достаточное улучшение отношения крутящих моментов. Поэтому воду сохраняют для более позднего использования, когда выгоды от впрыска воды будут выше.
Как раскрыто выше, для каждой рабочей точки двигателя контроллер двигателя может определять момент зажигания на основе частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя и интенсивности детонации, и может сравнивать отношение крутящих моментов при этом определенном моменте зажигания с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. Затем контроллер может регулировать количество воды, которую впрыскивают в двигатель через водяной инжектор коллектора на основе этого сравнения. Контроллер может дополнительно регулировать количество впрыскиваемой воды на основе измеренной влажности во впускном коллекторе. Например, контроллер может определить, следует ли использовать управление зажиганием, впрыск воды или их комбинацию для уменьшения детонации. В дополнение, контроллер может определить, оптимально или нет использование воды в то время, когда необходимо уменьшение детонации. За счет создания опережения момента зажигания на основе регулируемого количества воды, можно увеличить отношение крутящих моментов двигателя, и двигатель может работать с большей экономией топлива и с более высокой производительностью отношения крутящих моментов.
Таким образом, параметры впрыска воды регулируют на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания (без регулирования впрыска воды) в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. За счет координирования впрыска воды с регулированием зажигания впрыск воды могут использовать во время условий, когда это может обеспечить более высокую выгоду (на единицу количества впрыснутой воды) для увеличения эффективности двигателя. Технический результат включения впрыска воды, когда разность между текущим отношением крутящих моментов и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации больше пороговой разности, заключается в том, что использование впрыска воды ограничивают временем, когда впрыск воды обеспечивает наивысшее воздействие, что позволяет экономить воду. Кроме того, за счет впрыска воды, когда может потребоваться относительно большое значение запаздывания зажигания для уменьшения тенденции к детонации, могут быть уменьшены многочисленные изменения момента зажигания в условиях изменения нагрузки двигателя, что позволяет уменьшить хаотичное колебание момента зажигания.
Согласно одному примеру варианта осуществления, способ содержит регулирование количества впрыскиваемой воды в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации и дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе двигателя. В первом примере в способе дополнительно отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания включает в себя отношение крутящих моментов до впрыска отрегулированного количества воды в двигатель. Во втором примере способа, опционально содержащем первый пример, дополнительно: регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель при приближении отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания к пороговому значению, причем пороговое значение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации. В третьем примере способа, опционально содержащем первый и/или второй пример, регулирование дополнительно включает в себя на основе измеренной влажности увеличение количества воды, впрыскиваемой во впускной коллектор двигателя, когда отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания меньше порогового отношения, до тех пор, пока значение измеренной влажности во впускном коллекторе не достигнет предельной влажности. В четвертом примере способа опционально содержащем один или несколько примеров с первого по третий, дополнительно после достижения предельной влажности выполняют непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя до тех пор, пока отношение крутящих моментов не достигнет порогового отношения, и затем отключают впрыск воды. В пятом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по четвертый, регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель в ответ на отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания, превышающее пороговое отношение дольше некоторого периода времени, причем пороговое отношение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации. В шестом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по пятый, регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель при приближении отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания к отношению крутящих моментов при граничных условиях детонации. В седьмом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по шестой, дополнительно определяют текущий момент зажигания на основе текущей частоты вращения двигателя и текущей нагрузки двигателя и дополнительно на основе сигнала обратной связи от датчика детонации двигателя. В восьмом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по седьмой, дополнительно выборочно отключают один или несколько цилиндров двигателя в ответ на текущую нагрузку двигателя, ниже пороговой нагрузки, и регулируют продолжительность работы с одним или несколькими отключенными цилиндрами на основе отношения крутящих моментов с впрыском отрегулированного количества воды в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. В девятом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по восьмой, регулирование содержит шаги, на которых: продлевают работу двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами, когда разность между отношением крутящих моментов с впрыском отрегулированного количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации превышает пороговую разность; и повторно включают один или несколько отключенных цилиндров и одновременно отключают впрыск воды, когда разность между отношением крутящих моментов с впрыском отрегулированного количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации меньше пороговой разности. В десятом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по девятый, дополнительно смещают момент зажигания в сторону опережения относительно текущего момента зажигания и одновременно впрыскивают отрегулированное количество воды.
Согласно другому примеру варианта осуществления, способ содержит шаги, на которых в ответ на изменение нагрузки двигателя, выбирают между работой двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами с впрыском воды во впускной коллектор и работой двигателя со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. В первом примере способа выбор осуществляют дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе, причем влажность измеряют посредством датчика во впускном коллекторе. Во втором примере способа, опционально содержащем первый пример, работа двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами содержит работу с первым моментом зажигания, а работа двигателя со всеми включенными цилиндрами содержит работу со вторым, отличным от первого, моментом зажигания, причем выбор на основе отношения крутящих моментов включает в себя выбор на основе сравнения каждого из отношения крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношения крутящих моментов при втором моменте зажигания с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации. В третьем примере способа, опционально содержащем один или несколько примеров с первого по второй, второй момент зажигания смещен в сторону запаздывания на большее значение, чем первый момент зажигания. В четвертом примере способа, опционально содержащем примеры с первого по третий, выбор содержит шаги, на которых: осуществляют работу двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и впрыском воды во впускной коллектор, когда первая разность между отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации больше второй разности между отношением крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации; и осуществляют работу двигателя со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды, когда вторая разность больше первой разности. В пятом примере способа, опционально содержащем один или несколько примеров с первого по пятый, дополнительно: во время работы двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и включенным впрыском воды в ответ на отношение крутящих моментов при первом моменте зажигания, большее порогового отношения в течение некоторого периода времени, повторно включают ранее отключенные цилиндры и отключают впрыск воды, причем пороговое отношение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации. В шестом примере способа, опционально содержащем один или несколько примеров с первого по пятый, выбор, дополнительно основанный на измеренной влажности, содержит шаги, на которых впрыскивают воду во впускной коллектор до тех пор, пока измеренная влажность не станет равной пороговой влажности, и затем отключают впрыск воды и повторно включают один или несколько отключенных цилиндров, даже если первая разность больше второй разности.
Согласно другому примеру варианта осуществления, способ содержит шаги, на которых: для каждой рабочей точки двигателя, определяют момент зажигания на основе частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя и интенсивности детонации; сравнивают отношение крутящих моментов при определенном моменте зажигания с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации; и регулируют количество впрыскиваемой воды в двигатель через водяной инжектор коллектора на основе указанного сравнения. В первом примере способа, количество впрыскиваемой воды дополнительно регулируют на основе измеренной влажности во впускном коллекторе, причем в способе дополнительно смещают момент зажигания в сторону опережения на основе отрегулированного количества воды.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер, в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным обеспечением 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 необязательно требуется для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрытых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящей заявке конфигурации и алгоритмы 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. Объект 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 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 наличие 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 объект настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2016 |
|
RU2703872C2 |
| Способ (варианты) и система управления двигателем | 2017 |
|
RU2667899C1 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2016 |
|
RU2677321C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2702065C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2712550C2 |
| Способ (варианты) и система для управления впрыском воды | 2017 |
|
RU2684135C1 |
| Способ (варианты) и система для регулирования впрыска воды в двигатель | 2017 |
|
RU2684065C1 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2018 |
|
RU2718383C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2705527C2 |
| СПОСОБ ПРОГРЕВА КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2716103C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Представлены способы и системы для координирования использования воды с регулированием зажигания на основе их воздействия на отношение крутящих моментов двигателя. Воду впрыскивают на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации для улучшения воздействия впрыска воды на характеристики двигателя. Впрыск воды в коллектор и непосредственный впрыск воды координируют на основе влажности во впускном коллекторе. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ впрыска воды в двигатель, содержащий шаги, на которых:
регулируют количество впрыскиваемой воды в двигатель в зависимости от отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации, и дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе двигателя.
2. Способ по п. 1, в котором отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания включает в себя отношение крутящих моментов до впрыска отрегулированного количества воды в двигатель.
3. Способ по п. 1, в котором регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель при приближении отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания к пороговому отношению, причем пороговое отношение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации.
4. Способ по п. 1, в котором регулирование дополнительно включает в себя на основе измеренной влажности увеличение количества воды, впрыскиваемой во впускной коллектор двигателя, когда отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания меньше порогового отношения, и до тех пор, пока значение измеренной влажности во впускном коллекторе не достигнет предельной влажности.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительно после достижения предельной влажности выполняют непосредственный впрыск воды в цилиндр двигателя до тех пор, пока отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания не достигнет порогового отношения, и затем отключают впрыск воды.
6. Способ по п. 1, в котором регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель в ответ на отношение крутящих моментов при текущем моменте зажигания, превышающее пороговое отношение дольше некоторого периода времени, причем пороговое отношение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации.
7. Способ по п. 1, в котором регулирование включает в себя уменьшение количества впрыскиваемой воды в двигатель при приближении отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания к отношению крутящих моментов при граничных условиях детонации.
8. Способ по п. 1, в котором дополнительно определяют текущий момент зажигания на основе текущей частоты вращения двигателя и текущей нагрузки двигателя и дополнительно на основе сигнала обратной связи от датчика детонации двигателя.
9. Способ по п. 1, в котором дополнительно выборочно отключают один или несколько цилиндров двигателя в ответ на текущую нагрузку двигателя ниже пороговой нагрузки и регулируют продолжительность работы с одним или несколькими отключенными цилиндрами на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания с впрыском отрегулированного количества воды в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации.
10. Способ по п. 9, в котором регулирование содержит шаги, на которых:
продлевают работу двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами, когда разность между отношением крутящих моментов при текущем моменте зажигания с впрыском отрегулированного количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации превышает пороговую разность; и
повторно включают один или несколько отключенных цилиндров и одновременно отключают впрыск воды, когда разность между отношением крутящих моментов при текущем моменте зажигания с впрыском отрегулированного количества воды и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации меньше пороговой разности.
11. Способ по п. 1, в котором дополнительно смещают момент зажигания в сторону опережения относительно текущего момента зажигания и одновременно впрыскивают отрегулированное количество воды.
12. Способ впрыска воды в двигатель, содержащий шаги, на которых:
в ответ на изменение нагрузки двигателя выбирают между работой двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами с впрыском воды во впускной коллектор и работой двигателя со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды на основе отношения крутящих моментов при текущем моменте зажигания в сравнении с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации.
13. Способ по п. 12, в котором выбор осуществляют дополнительно на основе измеренной влажности во впускном коллекторе, причем влажность измеряют посредством датчика во впускном коллекторе.
14. Способ по п. 13, в котором работа двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами включает в себя работу с первым моментом зажигания, а работа двигателя со всеми включенными цилиндрами включает в себя работу со вторым, отличным от первого, моментом зажигания, причем выбор на основе отношения крутящих моментов включает в себя выбор на основе сравнения каждого из отношения крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношения крутящих моментов при втором моменте зажигания с отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации.
15. Способ по п. 14, в котором второй момент зажигания смещен в сторону запаздывания на большее значение, чем первый момент зажигания.
16. Способ по п. 14, в котором выбор содержит шаги, на которых:
осуществляют работу двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и впрыском воды во впускной коллектор, когда первая разность между отношением крутящих моментов при первом моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации больше второй разности между отношением крутящих моментов при втором моменте зажигания и отношением крутящих моментов при граничных условиях детонации; и
осуществляют работу двигателя со всеми включенными цилиндрами и отключенным впрыском воды, когда вторая разность больше первой разности.
17. Способ по п. 16, в котором дополнительно:
во время работы двигателя с одним или несколькими отключенными цилиндрами и включенным впрыском воды в ответ на отношение крутящих моментов при первом моменте зажигания, большее порогового отношения в течение некоторого периода времени, повторно включают ранее отключенные цилиндры и отключают впрыск воды, причем пороговое отношение основано на отношении крутящих моментов при граничных условиях детонации.
18. Способ по п. 16, в котором выбор, дополнительно основанный на измеренной влажности, содержит шаги, на которых впрыскивают воду во впускной коллектор до тех пор, пока измеренная влажность не станет равной пороговой влажности, и затем отключают впрыск воды и повторно включают один или несколько отключенных цилиндров, даже если первая разность больше второй разности.
| US 20070215111 A1, 20.09.2007 | |||
| US 20130284145 A1, 31.10.2013 | |||
| СПОСОБ И СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВА | 2011 |
|
RU2573074C2 |
