Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки №62/183,465 под названием «Способы и системы для двойного впрыска топлива», поданной 23 июня 2015 г., полный текст которой настоящим включен в данный документ посредством ссылки для всех целей.
Область техники
Настоящее изобретение относится к системам и способам регулирования работы двигателя внутреннего сгорания, содержащего топливные форсунки распределенного впрыска и непосредственного впрыска высокого давления.
Уровень техники и сущность изобретения
Системы непосредственного впрыска (НВ) топлива имеют некоторые преимущества перед системами распределенного впрыска топлива. Например, системы непосредственного впрыска топлива могут сильнее охлаждать воздух, подаваемый в цилиндры двигателя, в результате чего цилиндры двигателя могут работать с более высокой степенью сжатия, не вызывая нежелательной детонации двигателя. Однако при высоких частотах вращения и нагрузках двигателя топливные форсунки непосредственного впрыска могут не справляться с подачей требуемого количества топлива в цилиндр, поскольку продолжительность такта цилиндра в этом случае сокращается и может оказаться недостаточной для подачи форсункой в цилиндр требуемого количества топлива. В результате этого двигатель может развивать мощность меньше требуемой при более высокой частоте его вращения и нагрузках. Кроме того, системы непосредственного впрыска могут быть более предрасположены к выбросу твердых частиц.
Системы непосредственного впрыска очень высокого давления были разработаны для снижения выбросов твердых частиц и разжижения топлива маслом. Например, если номинальное максимальное давление непосредственного впрыска находится в диапазоне 150 бар, то системы НВ более высокого давления могут работать в диапазоне 250-800 бар, используя поршневой насос высокого давления, приводимый в движение двигателем посредством распределительного вала. В двигателях, оснащенных системами двойного впрыска, то есть, в двигателях с топливными форсунками обоих типов - и распределенного впрыска, и непосредственного впрыска, топливо под давлением из топливного бака может быть подано в топливный насос высокого давления (ТНВД) непосредственного впрыска, а также в топливную рампу распределенного впрыска. Чтобы снизить сложность оборудования, топливо может быть подано в топливную рампу распределенного впрыска либо через ТНВД, либо может быть отведено в другом направлении до насоса, тем самым снижая необходимость в отдельном насосе для топливной рампы распределенного впрыска.
Однако одной из проблем таких конфигураций систем двойного впрыска топлива является то, что пульсации топлива от топливного насоса высокого давления могут попадать в топливную рампу распределенного впрыска. Это вызвано синусоидальным давлением топлива, создаваемым на топливном насосе высокого давления, приводимом в действие двигателем через распределительный вал (и рабочие выступы кулачка). Пульсации могут усилиться, когда ТНВД не подает топливо в топливную рампу непосредственного впрыска (например, когда непосредственный впрыск отключен) из-за того, что насос возвращает весь поглощенный объем обратно в область низкого давления топливной системы. Пульсации в топливной рампе распределенного впрыска топлива могут привести к большим различиям между объемом топлива в состоянии покоя в топливной рампе распределенного впрыска топлива и объемом топлива, впрыскиваемого из топливной рампы распределенного впрыска топлива. Такие условия могут привести к значительным погрешностям в подаче топлива.
В одном примере вышеупомянутая проблема может быть, по меньшей мере, частично решена способом для двигателя, предусматривающим: увеличение давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива посредством топливного насоса высокого давления, приводимого в движение распределительным валом двигателя; периодический замер давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива; и, при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, смещение начального момента времени импульса распределенного впрыска топлива, асинхронного с периодическим замером, на окончательный момент времени, синхронный с периодическим замером. Таким образом, ошибки подачи топлива, вызванные вынужденными колебаниями давления топливного насоса в топливной рампе распределенного впрыска топлива, сокращены.
В одном примере система двигателя может содержать топливный насос высокого давления с приводом от двигателя, выполненный с возможностью подачи топлива в топливные рампы как распределенного, так и непосредственного впрыска. Топливный насос может представлять собой поршневой насос, соединенный с двигателем как через распределительный вал, так и через рабочие выступы кулачков, и благодаря такой конфигурации давление топлива в топливном насосе может меняться по синусоидальному закону. Это может, в свою очередь, приводить к синусоидальным колебаниям давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Контроллер двигателя может периодически производить замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива, например, на основании частоты зажигания в двигателе. На основании первого замера давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива можно определить начальный момент времени и длительность импульса распределенного впрыска топлива. Например, на основе рабочих условий двигателя, таких как время открытия впускного клапана (ОВК) и скорости потока топлива через топливную систему, момент времени импульса топлива может быть отрегулирован для обеспечения впрыска при закрытом впускном клапане. Если продолжительность импульса достаточно мала, то для сокращения ошибок подачи топлива момент времени импульса распределенного впрыска топлива можно сдвинуть вперед, чтобы он совпал с моментом времени второго замера давления топливной рампы распределенного впрыска, следующего за первым замером без промежуточного замера давления топлива. Кроме того, начальная продолжительность импульса распределенного впрыска топлива может быть отрегулирована на основе сдвинутого вперед момента времени для компенсации всех различий в динамике скоплений топлива.
Технический эффект от смещения импульса распределенного впрыска топлива, асинхронного с замером давления в топливной рампе, таким образом, чтобы он стал синхронным с замером давления в топливной рампе, состоит в том, что влияние ошибок подачи топлива может быть устранено. В частности, центровка импульса топлива вокруг точки замера давления в топливной рампе, позволяет лучше справляться с изменениями между давлением в топливной рампе в момент подачи импульса топлива и в момент доставки импульса топлива, снижая ошибки подачи топлива. Таким образом, это способствует более точному дозированию топлива для относительно небольших импульсов топлива. В общем, достигают улучшения дозирования топлива из топливной рампы распределенного впрыска, устраняя необходимость в отдельной топливной линии для топливной системы распределенного впрыска.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 схематически представлен примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически представлен примерный вариант осуществления топливной системы, выполненной с возможностью распределенного впрыска высокого давления и непосредственного впрыска высокого давления, которая может быть использована с двигателем, представленным на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 показаны альтернативные варианты осуществления системы двойного впрыска топлива, которая может быть использована с двигателем на ФИГ. 1.
На ФИГ. 4 показана блок-схема способа регулировки момента времени импульса распределенного впрыска топлива на основании точки подачи и/или измерения импульса распределенного впрыска топлива.
На ФИГ. 5 показан пример расположения импульса впрыска топлива сообразно точке планирования и/или измерения импульса топлива.
Осуществление изобретения
В настоящем подробном описании приведена информация, относящаяся к топливному насосу высокого давления и системе для уменьшения колебаний давления, вызванных насосом высокого давления, в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания представлен на ФИГ. 1, причем на ФИГ. 2-3 изображен примерный вариант топливной системы, которая может быть использована с двигателем на ФИГ. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих алгоритмов, таких как примерный алгоритм на ФИГ. 4, для смещения импульса непосредственного впрыска топлива, чтобы выровнять центр импульса топлива с точкой замера давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Пример смещения импульса непосредственного впрыска топлива показан на ФИГ. 5.
В терминологии, используемой в настоящем подробном описании, термины «насос высокого давления» или «топливный насос непосредственного впрыска» могут быть сокращены как «насос ВД» или «топливный насос НВ», соответственно. Кроме того, термин «насос низкого давления» или «топливоподкачивающий насос» могут быть сокращены до «насос НД». Словосочетание «распределенный впрыск топлива» может быть сокращено до «РВТ», а термин «непосредственный впрыск» - до «НВ». Также, термин «давление в топливной рампе» или значение давления топлива в топливной рампе могут быть сокращены до аббревиатуры «ДТР». Кроме того, впускной обратный клапан с механическим приводом для управления подачей топлива в насос ВД может быть назван «перепускной клапан». Как более детально раскрыто ниже, насос ВД, имеющий механическую регулировку давления без использования впускного клапана с электронным управлением, может быть назван «насос ВД с механическим управлением» или «насос ВД с механической регулировкой давления». Насосы ВД с механическим управлением без использования впускных клапанов с электронным управлением для регулировки объема перекачиваемого топлива могут обеспечивать одно или более дискретных значений давления на основании электронного выбора.
На ФИГ. 1 изображен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично при помощи управляющей системы, содержащей контроллер 12, а также посредством команд водителя 130 автомобиля, подаваемых через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр (далее по тексту также называемый «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенными внутри них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по меньшей мере, с одним приводным колесом пассажирского автомобиля через трансмиссионную систему. Дополнительно, стартер (не показан) может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для запуска двигателя 10.
Впуск воздуха в цилиндр 14 может быть осуществлен через несколько впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может быть сообщающимся с другими цилиндрами двигателя 10 (помимо цилиндра 14). В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут содержать нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, на ФИГ. 1 показан двигатель 10, выполненный с возможностью установки турбонагнетателя, с компрессором 174, установленным между впускными каналами 142 и 144, а также газовой турбиной 176, установленной на выпускном канале 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере, частично быть приведен в действие газовой турбиной 176 через вал 180, при этом устройство наддува выполнено как турбонагнетатель. Однако в других вариантах осуществления, в которых двигатель 10 оснащен нагнетателем, газовая турбина 176 не является обязательной и может не быть использована, если компрессор 174 может быть приведен в действие механически при помощи двигателя. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления воздуха на впуске, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть установлен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или в другом варианте осуществления он может быть установлен выше по потоку от компрессора 174.
Отработавшие газы могут поступать в выпускной канал 148 из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 контроля токсичности. Датчик 128 может быть выбран из разных подходящих датчиков, обеспечивающих показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, из таких как, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах) (как показан), НДКОГ (нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 контроля токсичности может быть представлено трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), накопителем оксидов азота, иными различными устройствами контроля токсичности или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 изображен с, по меньшей мере, одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и, по меньшей мере, одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать, по меньшей мере, два выпускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 могут осуществлять с помощью контроллера 12 посредством привода 152. Подобным же образом могут осуществлять управление выпускным клапаном 156 с помощью контроллера 12 посредством привода 154. При определенных условиях контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять с помощью соответствующих датчиков положения клапана (не показаны). Приводы клапанов могут быть электрического типа или кулачкового типа или их комбинацией. Фазами газораспределения для впускного и выпускного клапана можно управлять одновременно, или можно использовать любой вариант изменения фаз кулачкового распределения впускных клапанов, выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз кулачкового распределения или постоянную регулировку фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которыми может управлять контроллер 12 для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 14 в других случаях может содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, в том числе ППК и/или ИФКР. В других вариантах осуществления впускным и выпускным клапаном можно управлять с помощью общего привода клапана или приводной системы, либо с помощью привода изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой соотношение объемов, соответствующих нахождению поршня 138 в нижней точке и нахождению поршня в верхней точке. В одном примере степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, при использовании различных видов топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при непосредственном впрыске из-за его влияния на детонацию двигателя.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания ОЗ от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления изобретения свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если в двигателе 10 сгорание инициируют за счет самовозгорания или впрыска топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для впрыска топлива. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан с двумя топливными форсунками 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, полученного из топливной системы 8. Как детально раскрыто в соответствии с ФИГ. 2 и 3, топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливная форсунка 166 изображена присоединенной напрямую к цилиндру 14 для непосредственного впрыска топлива в него пропорционально продолжительности импульса впрыска топлива ПИВТ-1, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск (далее по тексту называемый «НВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 показана топливная форсунка 166, расположенная на одной из сторон цилиндра 14, но как альтернативный вариант она может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание, при работе двигателя на спиртовом топливе, поскольку некоторые виды спиртового топлива имеют более низкую испаряемость. В альтернативном варианте осуществления топливную форсунку устанавливают над и рядом с впускным клапаном, улучшая смешивание. Топливо могут подавать в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и через топливную рампу. Дополнительно, топливный бак может иметь датчик давления, передающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, и такая конфигурация обеспечивает так называемый распределенный впрыск топлива (далее по тексту называемый РВТ) во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо, поступающее из топливной системы 8, пропорционально продолжительности импульса впрыска топлива ПИВТ-2, получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 171. Следует отметить, что один драйвер 168 или 171 можно использовать для обеих систем впрыска топлива, либо могут быть использованы несколько драйверов, например драйвер 168 для топливной форсунки 166 и драйвер 171 для топливной форсунки 170, как изображено.
В другом примере каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как топливная форсунка для непосредственного впрыска топлива в цилиндр 14. Еще в одном из примеров каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как топливная форсунка распределенного впрыска топлива для выполнения впрыска топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В других примерах цилиндр 14 может содержать только одну топливную форсунку, выполненную с возможностью получения разных типов топлива из топливной системы в разных относительных количествах - в виде топливной смеси; и дополнительно выполненную с возможностью впрыска данной топливной смеси либо непосредственно в цилиндр как топливная форсунка непосредственного впрыска, либо выше по потоку от впускных клапанов - как топливная форсунка распределенного впрыска. Таким образом, следует понимать, что топливные системы, раскрытые в настоящем документе, не ограничены конкретными конфигурациями топливных форсунок, раскрытых в настоящем документе в качестве примеров.
Топливо в цилиндр могут подавать обе форсунки во время одного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть от общего количества впрыскиваемого топлива, которое сгорает в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого каждой форсункой, может изменяться в зависимости от рабочих условий, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как раскрыто ниже в настоящем документе. Топливо распределенного впрыска может быть подано при открытии впускного клапана, закрытии впускного клапана (например, фактически перед тактом впуска), а также при работе с открытым и с закрытым впускным клапаном. Аналогично, непосредственно впрыскиваемое топливо может быть подано во время такта впуска и частично во время предшествующего такта выхлопа, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Таким образом, даже для одного события сгорания топлива впрыскиваемое топливо может быть впрыснуто в различные моменты форсункой распределенного впрыска и форсункой непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания топлива может быть выполнено несколько актов впрыска топлива в течение одного цикла. Несколько актов впрыска могут быть выполнены в такте сжатия, в такте впуска или в любой подходящей их комбинации.
В соответствии с вышеуказанным описанием, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом иметь собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, в том числе варианты с 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или большим количеством цилиндров. Более того, каждый из таких цилиндров может содержать некоторые или все из различных компонентов, раскрытых и изображенных на ФИГ. 1 применительно к цилиндру 14.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Такие отличия могут относиться к размерам - например, отверстие для впрыска у одной форсунки может быть большего размера по сравнению с другой форсункой. К другим отличиям, в частности, относятся разные углы распыла, разные рабочие температуры, разное направление, разный расчет времени впрыска, разные характеристики распыления, разные места расположения и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива форсунки 170 и 166 могут обеспечивать различные результаты.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать топливо различного типа, например, с различными характеристиками или различным составом. Данные различия могут подразумевать разное содержание спирта, воды, разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинации и тому подобное. Один из примеров топлива с разной теплотой парообразования может содержать бензин в качестве первого типа топлива с меньшей теплотой парообразования и этанол в качестве второго типа топлива с большей теплотой парообразования. В другом примере в двигателе можно использовать бензин в качестве первого типа топлива и спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (состоящую из приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (состоящую приблизительно из 85% метанола и 15% бензина), в качестве второго типа топлива. В числе прочих подходящих веществ могут быть вода, метанол, смесь спирта и воды, смесь воды и метанола, смесь спиртов и тому подобное.
В другом примере оба типа топлива могут быть спиртосодержащими смесями с различной долей спирта, причем первый тип топлива может быть смесью бензина и спирта с меньшей концентрацией спирта, например Е10 (приблизительное содержание этанола - 10%), а второй тип топлива может быть смесью бензина и спирта с большей концентрацией спирта, например Е85 (приблизительное содержанием этанола - 85%). Кроме того, первый и второй типы топлива также могут иметь различия по другим параметрам - температура, вязкость, октановое число и тому подобное. Более того, топливные характеристики одного или обоих топливных баков могут часто варьироваться, например, из-за ежедневных изменений, вызванных доливом топлива в бак.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в качестве постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110 в данном конкретном примере для хранения исполняемых инструкций, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в числе которых: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. На основании сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД. Сигнал давления в коллекторе ДВК, поступающий от датчика давления в коллекторе, можно использовать для свидетельствования о разрежении или о давлении во впускном коллекторе. Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков, ФИГ. 1 (и ФИГ. 2) и использует разные приводы, ФИГ. 1 (и ФИГ. 2) для регулирования работы двигателя на основании принимаемых сигналов и инструкций, заложенных в память контроллера На ФИГ. 2 схематически изображен примерный вариант 200 осуществления топливной системы, такой как топливная система 8 на ФИГ. 1. Топливная система 200 может быть задействована с целью подачи топлива в двигатель, такой как двигатель 10 на ФИГ. 1. Управлять топливной системой 200 может контроллер для выполнения некоторых или всех операций, раскрываемых применительно к технологическим последовательностям на ФИГ. 4 и 6.
Топливная система 200 содержит бак 210 хранения топлива для хранения топлива на борту автомобиля, топливный насос 212 низкого давления (ННД) (также в настоящем документе называемый топливоподкачивающим насосом 212) и топливный насос 214 высокого давления (НВД) (также называемый в настоящем документе насосом 214 впрыска топлива). Топливо может поступать в топливный бак 210 через топливозаправочный канал 204. В одном из примеров ННД 212 может представлять собой электрический топливный насос низкого давления, расположенный, по меньшей мере, частично в топливном баке 210. Управлять ННД 212 может контроллер 222 (например, контроллер 12, изображенный на ФИГ. 1) для подачи топлива в НВД 214 через топливный канал 218. ННД 212 может быть выполнен с возможностью действия, в качестве так называемого топливоподкачивающего насоса. В качестве одного из примеров, ННД 212 может представлять собой турбинный (например, центробежный) насос с электрическим приводом (например, постоянного тока), причем увеличение давления в насосе и/или объемный расход насоса можно регулировать, изменяя электрическую мощность, подаваемую на привод насоса, тем самым уменьшая или увеличивая частоту вращения двигателя. Например, объемный расход и/или увеличение давления в топливоподкачивающем насосе можно уменьшить за счет снижения контроллером электрической мощности, подаваемой на топливоподкачивающий насос 212. Объемный расход и/или увеличение давления на насосе можно повысить за счет повышения электрической мощности, подаваемой в топливоподкачивающий насос 212. В одном примере электрическую мощность, подаваемую на двигатель насоса пониженного давления, можно получать от генератора или другого устройства накопления энергии на борту автомобиля (не показано), в результате чего управляющая система может регулировать электрическую нагрузку, используемую для подачи питания на насос низкого давления. Таким образом, расход и давление топлива, подаваемого на впуск топливного насоса 214 высокого давления, регулируют путем изменения напряжения и/или тока, подаваемого на топливный насос низкого давления.
ННД 212 может быть соединен с возможностью гидравлического сообщения с фильтром 217, выполненным с возможностью удаления мелких загрязнений, содержащихся в топливе, которые могут вызывать повреждения компонентов, взаимодействующих с топливом. В гидравлическом сообщении выше по потоку от фильтра 217 может быть расположен обратный клапан 213, который может способствовать подаче топлива и поддерживать давление в топливной линии. Если обратный клапан 213 расположен выше по потоку от фильтра 217, то податливость канала 218 низкого давления можно увеличить, так как фильтр может быть физически больше по объему. Кроме того, для ограничения давления топлива в канале 218 низкого давления можно использовать клапан 219 сброса давления (например, мощность от топливоподкачивающего насоса 212). Клапан 219 сброса давления может, например, иметь шаровой пружинный механизм, фиксирующийся и герметизирующий при определенном перепаде давления. Заданное значение перепада давления, при котором клапан 219 сброса давления может быть переведен в открытое положение, может принимать различные соответствующие значения; в качестве не имеющего ограничительного характера примера заданное значение может составлять 6,4 бар или 5 бар (g). Отверстие 223 можно использовать для выпуска воздуха и/или паров топлива из топливоподкачивающего насоса 212. Выпуск из отверстия 223 можно использовать для подачи питания в струйный насос, обеспечивающий передачу топлива из одного места в другое внутри топливного бака 210. В одном из примеров дроссельный обратный клапан (не показан) может быть подключен последовательно с отверстием 223. В некоторых вариантах осуществления топливная система 8 может включать в себя один или несколько (например, группу) обратных клапанов, соединенных с возможностью гидравлического сообщения с топливным насосом 212 низкого давления для предотвращения обратного затекания топлива выше по потоку от клапанов. В связи с этим, восходящим потоком именуют поток топлива, поступающий от топливных рамп 250, 260 к ННД 212, а нисходящим потоком именуют номинальный поток топлива, направленный от ННД к НВД 214 и далее к топливным рампам.
Топливо, подкачиваемое с помощью ННД 212, может быть подано при более низком давлении в топливный канал 218, ведущий к впуску 203 НВД 214. НВД 214 затем может подавать топливо в первую топливную рампу 250, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками первой группы форсунок 252 непосредственного впрыска (далее также именуемыми первой группой форсунок). Топливо, подкачиваемое ННД 212, также может быть подано во вторую топливную рампу 260, соединенную с одной или более топливными форсунками второй группы форсунок 262 распределенного впрыска (далее также именуемой второй группой форсунок). Как детально раскрыто ниже, НВД 214 можно использовать для повышения давления топлива, подаваемого в первую и во вторую топливную рампу, до уровня, превышающего давление топливоподкачивающего насоса; при этом первая топливная рампа соединена с группой форсунок непосредственного впрыска, работающих с переменным высоким давлением, а вторая топливная рампа соединена с группой форсунок распределенного впрыска, работающих с постоянным высоким давлением. В результате возможность использования распределенного и непосредственного впрыска высокого давления обеспечена. Топливный насос высокого давления соединен ниже по потоку от топливоподкачивающего насоса низкого давления без дополнительного насоса, установленного между топливным насосом высокого давления и топливоподкачивающим насосом низкого давления.
Хотя и первая топливная рампа 250, и вторая топливная рампа 260 показаны с возможностью распределения топлива в четыре топливные форсунки соответствующей группы 252, 262 форсунок, следует понимать, что каждая из топливных рамп 250, 260 может распределять топливо между любым необходимым количеством топливных форсунок. Например, первая топливная рампа 250 может распределять топливо в одну топливную форсунку из первой группы топливных форсунок 252 для каждого цилиндра двигателя, при этом вторая топливная рампа 260 может распределять топливо в одну топливную форсунку из второй группы топливных форсунок 262 для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 может по отдельности приводить в действие каждую из форсунок 262 распределенного впрыска с помощью драйвера 237 распределенного впрыска и приводить в действие каждую из форсунок 252 непосредственного впрыска с помощью драйвера 238 непосредственного впрыска. Контроллер 222, драйверы 237, 238 и другие подходящие контроллеры системы двигателя могут представлять собой управляющую систему. Хотя драйверы 237, 238 показаны с наружной стороны контроллера 222, специалистам в данной области следует понимать, что в других примерах контроллер 222 может содержать драйверы 237, 238 или может быть выполнен с возможностью обеспечения функциональности драйверов 237, 238. Контроллер 222 может содержать дополнительные компоненты, которые не показаны, например, компоненты в контроллере 12, показанном на ФИГ. 1.
НВД 214 может быть представлен вытеснительным насосом с приводом от двигателя. В качестве одного неограничивающего примера НВД 214 может представлять собой НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ BOSCH HDP5 с электромагнитным регулирующим клапаном (например, регулятором расхода топлива, электромагнитным клапаном и тому подобное) 236 для изменения полезного объема насоса при каждом ходе поршня насоса. Выпускной обратный клапан НВД имеет механическое управление, а не электронное управление с помощью внешнего контроллера. НВД 214 может быть приведен в действие механически от двигателя, в отличие от ННД 212 с приводом от мотора. НВД 214 содержит насосный поршень 228, компрессионную камеру 205 насоса (также называемую компрессионной камерой) и операционную камеру 227. Насосный поршень 228 получает механическое входное воздействие от коленчатого вала двигателя или распределительного вала через кулачок 230, тем самым задействуя НВД в соответствии с принципом работы одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Датчик (не показанный на ФИГ. 2) может быть расположен рядом с кулачком 230 для определения углового положения кулачка (например, от 0 до 360 градусов), данные о котором могут поступать в контроллер 222.
Топливная система 200 может в некоторых случаях дополнительно содержать накопитель 215. В случае если он предполагается, накопитель 215 может быть расположен ниже по потоку от топливного насоса 212 низкого давления и выше по потоку от топливного насоса 214 высокого давления и может быть выполнен с возможностью удержания объема топлива, уменьшающего темп увеличения или уменьшения давления топлива между топливными насосами 212 и 214. Например, накопитель 215 может быть соединен с топливным каналом 218, как показано, или с перепускным каналом 211, соединяя топливный канал 218 с операционной камерой 227 НВД 214. Объем накопителя 215 может иметь размер, обеспечивающий работу двигателя на холостом ходу в течение заранее заданного периода времени между рабочими интервалами топливного насоса 212 низкого давления. Например, размеры накопителя 215 могут быть такими, чтобы при работе двигателя на холостом ходу снижение давления в накопителе до уровня, при котором топливный насос 214 высокого давления не сможет поддерживать достаточно высокое давление топлива для топливных форсунок 252, 262, заняло одну или несколько минут. Таким образом, накопитель 215 может обеспечивать перемежающийся режим работы (или импульсный режим работы) топливного насоса 212 низкого давления. Снижение частоты задействования ННД приводит к снижению потребления энергии. В соответствии с другими вариантами осуществления накопитель 215 может по существу представлять собой часть топливного фильтра 217 и топливного канала 218 и, таким образом, может не являться отдельным элементом.
Датчик 231 давления топлива топливоподкачивающего насоса может быть расположен на топливном канале 218 между топливоподкачивающим насосом 212 и топливным насосом 214 высокого давления. При такой конфигурации показания датчика 231 могут быть интерпретированы как данные о давлении топлива топливоподкачивающего насоса 212 (например, давлении топлива на выпуске топливоподкачивающего насоса) и/или о давлении на впуске топливного насоса высокого давления. Показания датчика 231 могут быть использованы для оценки работы различных компонентов топливной системы 200, с целью определения того, достаточно ли обеспечиваемое давление топлива для топливного насоса 214 высокого давления для того чтобы топливный насос высокого давления засасывал жидкое топливо, а не пары топлива, и/или для минимизации средней электрической мощности, подаваемой на топливоподкачивающий насос 212. Несмотря на то, что датчик 231 давления топлива топливоподкачивающего насоса показан расположенным ниже по потоку от накопителя 215, в других вариантах осуществления данный датчик может быть расположен выше по потоку от накопителя.
Первая топливная рампа 250 включает в себя датчик 248 давления первой топливной рампы для индикации давления топливной рампы непосредственного впрыска для контроллера 222. Аналогично, вторая топливная рампа 260 включает в себя датчик 258 давления второй топливной рампы для передачи данных о давлении топливной рампы распределенного впрыска в контроллер 222. Датчик 233 частоты вращения двигателя может быть использован для передачи в контроллер 222 данных о частоте вращения двигателя. Данные о частоте вращения двигателя могут быть использованы для определения числа оборотов топливного насоса 214 высокого давления, так как насос 214 приводят в действие механическим двигателем 202, например, с помощью коленчатого вала или распределительного вала.
Первая топливная рампа 250 соединена с выпуском 208 НВД 214 вдоль топливного канала 278. Для сравнения, вторая топливная рампа 260 соединена со впуском 203 НВД 214 через топливный канал 288. Обратный клапан и клапан сброса давления могут быть расположены между выпуском 208 НВД 214 и первой топливной рампой. Кроме того, клапан 272 сброса давления, установленный параллельно обратному клапану 274 в перепускном канале 279, может ограничивать давление в топливном канале 278 ниже по потоку от НВД 214 и выше по потоку от первой топливной рампы 250. Например, клапан 272 сброса давления может ограничивать давление в топливном канале 278 до 200 бар. Таким образом, клапан 272 сброса давления может ограничивать давление, которое в противном случае могло бы быть создано в топливном канале 278, если бы регулирующий клапан 236 был открыт (намеренно или ненамеренно), а топливный насос 214 высокого давления перекачивал бы топливо.
Один или несколько обратных клапанов и клапанов сброса давления также могут быть соединены с топливным каналом 218 ниже по потоку от ННД 212 и выше по потоку от НВД 214. Например, обратный клапан 234 может быть установлен на топливном канале 218 для уменьшения или предотвращения обратного потока топлива из насоса 214 высокого давления в насос 212 низкого давления и топливный бак 210. Дополнительно, клапан 232 сброса давления может быть установлен на перепускном канале параллельно обратному клапану 234. Клапан 232 сброса давления может ограничивать давление слева от себя до уровня на 10 бар выше давления на датчике 231.
Контроллер 222 может быть выполнен с возможностью регулирования потока топлива в НВД 214 через регулирующий клапан 236 путем подачи питания или прекращения подачи питания на электромагнитный клапан (на основании конфигурации электромагнитного клапана) синхронно с кулачковым приводом. Соответственно, электромагнитный регулирующий клапан 236 можно использовать в первом режиме, в котором клапан 236 расположен на впуске 203 НВД для ограничения (например, замедления) количества топлива, проходящего через электромагнитный регулирующий клапан 236. Объем топлива, поступающего в топливную рампу 250, изменяют в зависимости от времени приведения в действие электромагнитного клапана. Электромагнитный клапан также может быть задействован во втором режиме, в котором электромагнитный регулирующий клапан 236 фактически отключен и топливо может поступать вверх по потоку и вниз по потоку от клапана, а также в НВД 214 и из него.
Таким образом, электромагнитный регулирующий клапан 236 может быть выполнен с возможностью регулировки массы (или объема) топлива, подаваемого под давлением в топливный насос непосредственного впрыска. В одном из примеров контроллер 222 может регулировать время закрытия электромагнитного обратного клапана регулировки давления для регулировки массы топлива, подаваемого под давлением. Например, позднее закрытие клапана регулировки давления может снизить количество массы топлива, поступающей в компрессионную камеру 205.
Время открытия и закрытия электромагнитного обратного клапана можно быть согласовано с фазами ходов топливного насоса непосредственного впрыска.
Клапан 232 сброса давления позволяет выпускать топливо через электромагнитный регулирующий клапан 236 в направлении ННД 212, если давление между клапаном 232 сброса давления и электромагнитным регулирующим клапаном 236 превышает заданное давление (например, 10 бар). Если электромагнитный регулирующий клапан 236 деактивирован (например, нет электропитания), то электромагнитный регулирующий клапан работает в режиме транзитной передачи, а клапан 232 сброса давления регулирует давление в компрессионной камере 205 до единственного заданного значения клапана 232 сброса давления (например, на 10 бар выше давления на датчике 231). Регулирование давления в компрессионной камере 205 обеспечивает возможность образования перепада давления между днищем поршня и юбкой поршня. Давление в операционной камере 227 соответствует давлению на выпуске насоса низкого давления (например, 5 бар), тогда как давление у днища поршня соответствует давлению регулировки клапана сброса давления (например, 15 бар). Перепад давления позволяет топливу стекать с днища поршня на юбку поршня через зазор между поршнем и стенкой цилиндра насоса, тем самым смазывая НВД 214.
Поршень 228 выполняет возвратно-поступательные движения вверх и вниз. НВД 214 находится в такте сжатия, когда поршень 228 двигается в направлении, уменьшающем объем компрессионной камеры 205. Во время движения поршня 228 в направлении, увеличивающем объем компрессионной камеры 205, НВД 214 находится в такте всасывания.
Выпускной обратный клапан 274 прямого потока может быть установлен ниже по потоку от выпуска 208 компрессионной камеры 205. Выпускной обратный клапан 274 открывают, чтобы пропустить топливо из выпуска 208 насоса высокого давления в топливную рампу только в том случае, если давление на выпуске топливного насоса 214 непосредственного впрыска (например, давление на выпуске компрессионной камеры) выше давления в топливной рампе. Таким образом, в условиях, когда работа топливного насоса непосредственного впрыска не требуется, контроллер 222 может деактивировать электромагнитный регулирующий клапан 236, а клапан 232 сброса давления регулирует давление в компрессионной камере 205 до единственного, по существу, постоянного давления во время большей части такта сжатия. Во время такта впуска давление в компрессионной камере 205 падает до величины, близкой к давлению топливоподкачивающего насоса (212). Смазывание насоса 214 непосредственного впрыска может происходить, если давление в компрессионной камере 205 превышает давление в операционной камере 227. Данная разность давлений может также повлиять на смазывание насоса при деактивации электромагнитного регулирующего клапана 236 контроллером 222. Один из результатов такого способа управления состоит в том, что давление в топливной рампе регулируют до минимального давления, приблизительно равного значению разгрузки клапана 232 сброса давления. Так, если значение разгрузки клапана 232 сброса давления установлено в 10 бар, то давление в топливной рампе исчисляют в 15 бар, так как данные 10 бар прибавляют к 5 бар давления топливоподкачивающего насоса. В частности, давление топлива в компрессионной камере 205 регулируют во время такта сжатия топливного насоса 214 непосредственного впрыска. Таким образом, смазывание насоса происходит во время, по меньшей мере, такта сжатия топливного насоса 214 непосредственного впрыска. Когда насос непосредственного впрыска топлива начинает такт всасывания, давление топлива в компрессионной камере может быть уменьшено, при этом возможно продолжение подачи некоторого количества смазки до тех пор, пока перепад давления присутствует. Другой клапан 272 сброса давления может быть размещен параллельно обратному клапану 274. Клапан 272 сброса давления обеспечивает выпуск потока топлива из топливной рампы 250 НВ в направлении выпуска 208 насоса, если давление в топливной рампе превышает заданное давление.
Таким образом, во время совершения топливным насосом непосредственного впрыска возвратно-поступательных движений поток топлива между поршнем и каналом обеспечивает достаточное смазывание и охлаждение насоса.
Топливоподкачивающий насос может временно работать в импульсном режиме, при котором работа топливоподкачивающего насоса регулируют на основании давления, оценочно рассчитанного на выпуске топливоподкачивающего насоса и на впуске насоса высокого давления. В частности, в ответ на падение давления на впуске насоса высокого давления до уровня ниже давления паров топлива топливоподкачивающий насос может работать до тех пор, пока давление на впуске не достигнет или не превысит давления паров топлива. Это снижает риск всасывания топливным насосом высокого давления паров топлива (вместо топлива), вследствие которого двигатель глохнет.
Следует отметить, что насос 214 высокого давления, изображенный на ФИГ. 2, представлен в качестве наглядного примера одной из возможных конфигураций насоса высокого давления. Компоненты, изображенные на ФИГ. 2, могут быть удалены и/или заменены, тогда как дополнительные компоненты, не показанные на данной фигуре, могут быть добавлены к насосу 214; при этом возможность подачи топлива под высоким давлением в топливную рампу непосредственного впрыска и в топливную рампу распределенного впрыска все же сохранена.
Электромагнитный регулирующий клапан 236 также можно использовать для направления обратного потока топлива из насоса высокого давления в клапан 232 сброса давления или накопитель 215. Например, регулирующий клапан 236 можно использовать для создания и сохранения давления топлива в накопителе 215 для использования в дальнейшем. Одним применение накопителя 215 является поглощение объема потока топлива, возникающего в результате открытия клапана 232 сброса давления при сжатии. Топливо поступает из накопителя 227 при открытии обратного клапана 234 во время такта впуска насоса 214. Другое применение накопителя 215 - это поглощение/создание изменений объема в операционной камере 227. Еще одно применение накопителя 215 - это обеспечение перемежающегося режима работы топливоподкачивающего насоса 212 с целью снижения средней входной мощности насоса при длительной работе.
Первая топливная рампа 250 непосредственного впрыска соединена с выпуском 208 НВД 214 (а не со впуском НВД 214), при этом вторая топливная рампа 260 распределенного впрыска соединена с впуском 203 НВД 214 (а не с выпуском НВД 214). Несмотря на то, что впускные, выпускные и тому подобные отверстия компрессионной камеры 205 раскрыты в настоящем документе, следует понимать, что к компрессионной камере 205 можно подсоединить только одну трубку. Одна трубка может работать на впуск и на выпуск. В частности, вторая топливная рампа 260 соединена с впуском 203 НВД в месте выше по потоку от электромагнитного регулирующего клапана 236 и ниже по потоку от обратного клапана 234 и клапана 232 сброса давления. Кроме того, нет необходимости в дополнительном насосе между топливоподкачивающим насосом 212 и топливной рампой 260 распределенного впрыска. Как детально раскрыто ниже, определенная конфигурация топливной системы с топливной рампой распределенного впрыска топлива, соединенной с впуском насоса высокого давления через клапан сброса давления и через обратный клапан, позволяет повышать давление во второй топливной рампе с помощью насоса высокого давления до постоянного стандартного давления, превышающего стандартное давление топливоподкачивающего насоса. Таким образом, поршневой насос высокого давления обеспечивает постоянное высокое давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива.
При отсутствии возвратно-поступательных движений насоса 214 высокого давления, например, при установке ключа в положение готовности к запуску двигателя, обратный клапан 244 позволяет заполнить вторую топливную рампу с давлением в 5 бар. По мере уменьшения рабочего объема насосной камеры вследствие движения поршня вверх, подача топлива происходит в одном из двух направлений. Если перепускной клапан 236 закрыт, то топливо поступает в топливную рампу 250 высокого давления. Если перепускной клапан 236 открыт, то топливо поступает либо в топливную рампу 250 низкого давления, либо через клапан 232 сброса давления при сжатии. Таким образом, топливный насос высокого давления подает топливо с переменным высоким давлением (например, 15-200 бар) на топливные форсунки 252 непосредственного впрыска через первую топливную рампу 250, при этом также подавая топливо с постоянным высоким давлением (например, 15 бар) на топливные форсунки 262 распределенного впрыска через вторую топливную рампу 260. Переменное давление может подразумевать минимальное давление, соответствующее постоянному давлению (как в системе, изображенной на ФИГ. 2). В конфигурации, изображенной на ФИГ. 2, постоянное давление топливной рампы распределенного впрыска равно минимальному давлению топливной рампы непосредственного впрыска, при этом оба значения превышают стандартное давление топливоподкачивающего насоса. В данном случае подачей топлива насосом высокого давления (с электромагнитным приводом) управляет регулирующий клапан, расположенный выше по потоку, и дополнительно управляют различные обратные клапаны и клапаны сброса давления, соединенные с впуском насоса высокого давления. Путем регулировки работы электромагнитного регулирующего клапана давление в первой топливной рампе увеличивают с постоянного давления до переменного давления, при этом сохраняя постоянное давление во второй топливной рампе. Клапаны 244 и 242 работают совместно для обеспечения давления в 15 бар в топливной рампе 260 низкого давления во время такта впуска насоса. Клапан 242 сброса давления просто ограничивает давление, создание которого возможно в топливной рампе 250 вследствие температурного расширения топлива. Обычно настройка сброса давления может быть установлена в 20 бар.
Контроллер 12 также может управлять работой каждого из топливных насосов 212 и 214 для регулирования подаваемого в двигатель топлива по объему, давлению, скорости потока и тому подобное. В качестве одного из примеров, контроллер 12 может изменять настройки давления, величину хода насоса, команду коэффициента заполнения насоса и/или скорость потока топлива в топливных насосах для подачи топлива в разные места топливной системы. Драйвер (не показан), выполненный с возможностью электронного соединения с контроллером 222, может быть использован для подачи управляющего сигнала насосу низкого давления по мере необходимости, для регулировки производительности насоса низкого давления (например, частоты вращения).
Вариант осуществления изобретения, изображенный на ФИГ. 2, а также вариант осуществления изобретения 300 на ФИГ. 3, показывают первую конфигурацию топливной системы, отличающуюся тем, что топливо подают в топливную рампу распределенного впрыска из топливного бака путем отвода перед топливным насосом высокого давления непосредственного впрыска (ТНВД). Однако следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления изобретения, таких, например, как показанный вариант 350 на ФИГ. 3, топливо могут подавать в топливную рампу распределенного впрыска из топливного бака через топливный насос высокого давления непосредственного впрыска. В частности, топливный насос высокого давления согласно варианту 350 на ФИГ. 3 имеет один вход (низкое давление топлива от топливоподкачивающего насоса) и два выхода (высокое давление топлива на рампу НВ и низкое давление топлива на рампу РВТ). Топливный насос высокого давления не повышает давление ни одного из видов топлива, направляемого на рампу РВТ. Топливо низкого давления, проходящее через насос, помогает охлаждать и защищать насос высокого давления. В более ранних конфигурациях топливной системы двигателя (например, известный уровень техники), для увеличения давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива применяли отдельный специальный топливный насос - насос низкого давления, отличный от насоса высокого давления, применявшегося для увеличения давления в топливной рампе непосредственного впрыска топлива. Представленные конфигурации, изображенные на ФИГ. 2-3, позволяют уменьшить количество оборудования за счет использования одного и того же насоса для увеличения давления обеих топливных рамп. Однако в обеих конфигурациях топливо, текущее через ТНВД, может вызывать пульсации топлива, поступающие в топливную рампу распределенного впрыска. Это происходит потому, что поршневой насос высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя обеспечивает определенное количество импульсов, возникающих в ТНВД и, следовательно, в топливной рампе распределенного впрыска топлива, при каждом обороте двигателя (например, 3 импульса каждые 270 градусов для 4-цилиндрового рядного двигателя). Пульсации в топливной рампе распределенного впрыска топлива могут быть усиленными при условиях, когда топливный насос высокого давления не подает топливо в топливную рампу непосредственного впрыска топлива (например, при отсутствии запроса на прямой впрыск топлива), и при которых топливо подают только на топливную рампу распределенного впрыска топлива (например, при наличии запроса только на распределенный впрыск топлива). Это вызвано тем, что топливная рампа непосредственного впрыска возвращает весь поглощенный объем топлива обратно в систему пониженного давления. Данные пульсации в топливной рампе распределенного впрыска могут приводить к значительным ошибкам подачи топлива.
Как детально раскрыто в настоящем документе, ошибки подачи топлива могут быть сокращены путем регулировки момента времени импульса распределенного впрыска топлива. Доставка импульса распределенного впрыска топлива может быть смещена таким образом, чтобы совпасть с первой точкой замера давления в топливной рампе в опережающем направлении (как показано на ФИГ. 4-5). Таким образом, ошибки подачи топлива из-за отклонений давления сокращены, тем самым улучшая измерение расхода при распределенном впрыске топлива. В то же время, распределенный впрыск топлива при закрытом впускном клапане может быть сохранен.
В способе 400 представлен пример способа для увеличения давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива посредством топливного насоса высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя, для периодического замера давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива и для выборочной установки момента времени распределенного впрыска топлива, сбалансированного вокруг ближайшей точки замера давления в топливной рампе в опережающем направлении. Инструкции по осуществлению способа 400 и остальных способов, предусматриваемых данным раскрытием, могут быть выполнены контроллером на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, в соответствии с ФИГ. 1-3. Контроллер может задействовать приводы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
На шаге 402 алгоритм предусматривает оценку и/или измерение параметров рабочих условий двигателя. Параметры могут содержать, например, частоту вращения двигателя, запрашиваемый водителем крутящий момент, давление в топливной рампе, температуру двигателя, условия окружающей среды и тому подобное. На шаге 404 способ подразумевает определение профиля впрыска топлива на основании данных об оценке рабочих условий двигателя. Определяемый профиль впрыска топлива может содержать определения количество топлива, подаваемого при распределенном впрыске (импульс распределенного впрыска топлива) и количества топлива, подаваемого при непосредственном впрыске (импульс непосредственного впрыска топлива). Например, требуемая масса топлива может быть определена на основании запроса водителя. На основании требуемой массы топлива (для распределенного и для непосредственного впрыска топлива) и далее на основании давления в топливной рампе, могут быть рассчитаны соответствующие импульсы топлива (для распределенного и для непосредственного впрыска топлива).
На шаге 406 поступление запроса на распределенный впрыск может быть подтверждено. Если запрос поступил, по меньшей мере, на некоторую часть распределенного впрыска, то способ переходит к шагу 408. Если запрос на распределенный впрыск не поступил, а только на непосредственный впрыск (НВ), то способ переходит к шагу 430. На данном шаге увеличение давления выполняют только на топливной рампе непосредственного впрыска через соединенный с двигателем топливный насос высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя. В частности, выходную мощность топливного насоса высокого давления регулируют с целью обеспечения требуемого давления в топливной рампе непосредственного впрыска. Шаг 432 способа также подразумевает расчет продолжительности топливного импульса НВ и момента времени на основании требуемой массы топлива НВ. Шаг 434 способа предусматривает подачу требуемой массы топлива НВ путем задействования топливного насоса высокого давления и впрыска топлива через форсунку непосредственного впрыска с определенной продолжительностью и моментом времени топливного импульса НВ.
Если на шаге 406 была запрошена, по меньшей мере, некоторая часть распределенного впрыска топлива (РВТ), то алгоритм предусматривает увеличение давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива при помощи топливного насоса высокого давления с приводом от распределительного вала. К этому относят условия, при которых запрос поступил только на распределенный впрыск топлива, а также условия, при которых запрос поступил и на распределенный, и на непосредственный впрыск топлива. В частности, мощность топливного насоса высокого давления регулируют с целью обеспечения требуемого давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива. На шаге 410 продолжительность импульса РВТ рассчитывают на основании рабочих условий двигателя, таких как требуемая масса топлива и давление в топливной рампе РВТ. В одном примере давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива может быть оценено датчиком давления, соединенным с топливной рампой РВТ, причем датчик давления производит замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива периодически, с частотой, основанной на частоте зажигания в двигателе. Например, для 6-цилиндрового V-образного двигателя замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива могут выполнять каждые 60 (720/12) ПЗ.
На шаге 412 может быть определено, достаточно ли мала изначальная продолжительность импульса впрыска топлива, определенная на шаге 410. Например, может быть подтверждено, что продолжительность импульса впрыска топлива меньше порогового значения. Пороговое значение может быть основано на частоте вращения и нагрузке двигателя; чем выше частота вращения и нагрузка двигателя, тем ниже пороговое значение.
Если продолжительность импульса распределенного впрыска топлива не ниже порогового значения, то алгоритм переходит к шагу 428, в котором требуемую массу топлива РВТ подают согласно определенному топливному профилю РВТ (определенному на шаге 410) путем задействования топливного насоса высокого давления и впрыска топлива через форсунку распределенного впрыска с определенными продолжительностью импульса РВТ и установленным моментом впрыска. Другими словами, при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива дольше порогового значения, способ предусматривает поддержание импульса распределенного впрыска топлива на начальной установке момента впрыска.
Если продолжительность импульса распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, то на шаге 414 способа производят расчет начального окончания угла впрыска для импульса РВТ на основании рабочих условий двигателя. Начальная установка момента впрыска может быть основана на скорости движения топлива от ТНВД к топливной рампе, а также на установке момента впрыска (или на положении двигателя), соответствующей открытию впускного клапана. Например, контроллер может рассчитать начальное окончание угла впрыска для импульса РВТ на основании продолжительности импульса топлива и требуемой установки момента впрыска. В одном примере начальная установка момента впрыска может соответствовать установке момента впрыска, позволяющей впрыскивать определенную массу топлива при закрытом впускном клапане. Начальная установка момента впрыска может соответствовать положению двигателя и может содержать заданное количество значений угла поворота коленчатого вала. Шаг 416 способа подразумевает расчет середины угла впрыска для импульса РВТ на основании начальной установки момента для окончания угла впрыска и продолжительности импульса топлива.
В связи с этим начальный момент времени, соответствующий впрыску при закрытом впускном клапане, может возникать в любом положении на временной диаграмме давления топлива распределенного впрыска, например, в локальных максимумах или локальных минимумах или возле них. Другими словами, начальный момент времени может быть асинхронным с периодическим замером давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Однако в таких местах могут происходить колебания давления и, следовательно, ошибки подачи топлива. Как детально раскрыто в настоящем документе, контроллер может быть выполнен с возможностью регулировки доставки импульса распределенного впрыска топлива для выполнения распределенного впрыска топлива с обновленным моментом времени, сбалансированным вокруг точки замера давления распределенного впрыска и синхронизированным с ней. Это позволяет сократить ошибки подачи топлива.
В частности, на шаге 418, способ подразумевает определение ближайшей точки замера давления топлива при распределенном впрыске в направлении движения вперед. Выбирая первую точку замера в опережающем направлении, можно поддерживать впрыск топлива при закрытом впускном клапане. Шаг 420 способа подразумевает смещение момента времени доставки импульса распределенного впрыска топлива от начального момента времени, асинхронного с периодическим замером и соответствующей впрыску при закрытом впускном клапане, до конечного момента времени, синхронного с периодическим замером.
В одном примере периодический замер давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива подразумевает первый замер давления топлива, выполняемый в первый момент времени, за которым следует второй замер давления топлива во второй, более поздний момент времени, без промежуточного замера давления. Время, прошедшее между первым и вторым моментом времени, в которые выполняется замер, может зависеть от частоты зажигания в двигателе. В данном случае начальный момент времени импульса РВТ может быть основан на первом замере давления топлива, начальном моменте времени после первого момента времени и после второго момента времени. Другими словами, замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива может быть произведен для определения начального момента времени импульса. Затем начальный момент времени импульса может быть смещен (более конкретно - в опережающем направлении) к окончательному моменту времени, совпадающему со вторым моментом времени. Такое смещение, в частности, подразумевает выравнивание середины угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива (как определено для начального момента времени) с первым средним пересечением давления в опережающем направлении. Таким образом, начальный момент времени смещен в опережающем направлении, чтобы выровнять средний угол импульса распределенного впрыска топлива со вторым моментом времени или второй точкой замера. Затем конец угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива могут регулировать на основании второго замера давления топлива.
Сдвиг момента времени импульса в направлении опережения, а не в направлении запаздывания, может гарантировать, что каждый начальный и конечный момент времени будет содержать впрыск при закрытом впускном клапане. Следует понимать, что импульс распределенного впрыска топлива не перемещается к ближайшей точке замера в направлении назад, даже если расстояние между начальным моментом времени и второй точкой замера в направлении назад меньше, чем расстояние между начальным моментом времени и первой точкой замера в направлении вперед.
Шаг 422 способа подразумевает регулировку динамики модели скопления топлива во впускном канале на основе смещения. В одном примере, согласно сдвигу момента времени в направлении опережения, регулировку могут выполнять для учета возросшего испарения топлива во впускном канале из-за увеличенной длительности скопления топлива во впускном канале на впускном клапане или стенках клапана. Кроме того, продолжительность импульса топлива может быть отрегулирована на основе давления топлива, оцениваемого во второй точке замера. Шаг 424 способа подразумевает обновление продолжительности импульса топлива и смещение конца угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основании выравнивания середины угла впрыска и отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном канале. В качестве примера, чтобы учесть усиленное испарение топлива во впускном канале, импульс топлива можно сократить, поддерживая середину угла впрыска на среднем пересечении давления, сдвигая вперед конец угла впрыска. Подстроечный коэффициент может быть определен на основании обновленной продолжительности импульса топлива относительно начальной продолжительности импульса топлива (как определено на шаге 410), а подстроечный коэффициент могут применять к концу угла впрыска. В качестве альтернативы, продолжительность импульса РВТ может быть подстроена под коэффициент, основанный на давлении топливной рампы распределенного впрыска, оцененного во второй, более поздней точке замера. Например, регулировка может подразумевать сдвиг конца угла впрыска в направлении опережения, к конечному моменту времени, когда давление топлива, оцененное во второй точке замера, меньше давления топлива в первой точке замера. В другом примере регулировка может подразумевать смещение конца угла впрыска в запаздывающем направлении, от конечного момента времени, когда давление топлива, оцененное во второй точке замера, больше давления топлива в первой точке замера.
Затем способ переходит к шагу 428, в котором топливо впрыскивают или доставляют через форсунку непосредственного впрыска согласно обновленному моменту времени импульса топлива и обновленной продолжительности импульса, в соответствующих случаях. Если наряду с распределенным впрыском топлива был запрошен непосредственный впрыск топлива, способ может также подразумевать определение продолжительности импульса и момента времени импульса НВ, а также доставку топлива через форсунку непосредственного впрыска, согласно определенному профилю импульсов НВ.
Это приводит к сокращению ошибок распределенной подачи топлива, вызванных колебаниями давления в ТНВД. Пример подачи топлива посредством распределенного впрыска топлива, синхронного с точкой замера давления в топливной рампе, рассматривают в соответствии с ФИГ. 5.
Карта 500 на ФИГ. 5 отображает давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива на графике 502 и коэффициент заполнения топливной форсунки распределенного впрыска топлива (РВТ_Коэффициент заполнения) на графике 520. Замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива (РВТ_ДТР Msmt) показан на графике 530. В частности, график 530 представляет собой инкрементный счетчик, дискретное увеличение которого происходит при каждом замере давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Все графики показаны во времени и изображены с точки зрения положения двигателя в градусах угла поворота коленчатого вала (ГУПКВ) или ПЗ.
Согласно синусоидальной временной диаграмме на графике 502, возможны периодические колебания давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива между локальными максимумами и локальными минимумами. Следует понимать, что хотя временная диаграмма на ФИГ. 5 содержит симметричные волны равной интенсивности и неизменной частоты, в альтернативных примерах временная диаграмма может быть асимметричной, и локальные максимумы и минимумы для временной диаграммы каждого цикла отличны друг от друга.
Замер давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива выполняют периодически, как показано на графике 530. Давление топлива в точках замера показано сплошными кругами 506a-g. Как видно из графика, давление в топливной рампе может значительно меняться в каждой точке замера на основании того, произошел ли замер в локальных максимумах временной диаграммы или возле них, например, в 506а и 506е, или возле локальных минимумов временной диаграммы, например, 506b, 506d и 506f. Поскольку поданный импульс топлива основан на расчетном давлении в топливной рампе, импульс топлива, поданный на основе давления топлива, рассчитанного возле локальных максимумов, может привести к завышению продолжительности импульса, если топливо доставляют в момент, когда давление топлива близко к локальным минимумам. Таким же образом, импульс топлива, поданный на основе давления топлива, рассчитанного возле локальных минимумов, может привести к занижению продолжительности импульса, если топливо доставляют в момент, когда топлива близко к локальным минимумам.
В изображенном примере замер давления в топливной рампе выполняют в первой точке ГУПКВ1 замера и получают первую оценку 506а давления топлива. На основании оценки давления топлива в первой точке ГУПКВ1 замера, первый импульс распределенного впрыска PW1 изначально определяют для распределенного впрыска топлива в первом цилиндре. Первый импульс топлива PW1 может иметь начальную продолжительность импульса w1 и начальный момент времени ГУПКВ3, соответствующий положению в локальных максимумах или возле них.
Чтобы сократить ошибки подачи топлива, вызванные синусоидальным изменением давления топлива, коэффициент заполнения первого импульса распределенного впрыска PW1 регулируют так, чтобы сместить момент времени для его балансировки вокруг ближайшей точки замера в опережающем направлении относительно начального момента ГУПКВ3 времени, в данном случае - в направлении второй точки ГУПКВ2 замера. В частности, середину угла впрыска первого импульса топлива PW1 сдвигают в направлении вперед от начального момента ГУПКВ3 времени и устанавливают в соответствии со второй точкой ГУПКВ2 замера. Таким образом, начальный первый импульс топлива PW1 (пунктирная линия) перемещен, как показано стрелкой 510, и преобразован в обновленный первый импульс топлива PW1' (сплошная линия). Смещение выполняют с регулировками продолжительности импульса. В частности, поскольку давление в топливной рампе 506а в первой точке ГУПКВ1 замера больше, чем давление в топливной рампе 506b во второй точке ГУПКВ2 замера, после смещения обновленный первый импульс топлива PW1' имеет меньшую продолжительность импульса w1' по сравнению с продолжительностью импульса w1 начального первого импульса топлива PW1.
В точках ГУПКВ4 и ГУПКВ5 замера снова выполняют замер давления в топливной рампе. Оценку 506d давления топлива проводят в точке ГУПКВ5 замера. На основании оценки давления топлива в первой точке ГУПКВ5 оценки, второй импульс распределенного впрыска PW2 изначально определяют для распределенного впрыска топлива во втором цилиндре, зажигание во втором цилиндре происходит незамедлительно после зажигания в первом цилиндре. Второй импульс топлива PW2 может иметь начальную продолжительность импульса w2 и начальный момент времени ГУПКВ7, соответствующий положению в локальных минимумах или возле них.
Чтобы сократить ошибки подачи топлива, вызванные синусоидальным изменением давления топлива, коэффициент заполнения второго импульса распределенного впрыска PW2 регулируют так, чтобы сдвинуть момент времени для его балансировки вокруг ближайшей точки замера в опережающем направлении относительно начального момента ГУПКВ7 времени, в данном случае - в направлении точки ГУПКВ6 замера. В частности, середина угла впрыска второго импульса топлива PW2 смещена в опережающем направлении от начального момента ГУПКВ3 времени и установлена в соответствии со второй точкой ГУПКВ6 замера. Таким образом, начальный второй импульс топлива PW2 (пунктирная линия) перемещен, как показано стрелкой 512, и преобразован в обновленный второй импульс топлива PW2' (сплошная линия). Смещение выполняют с регулировками продолжительности импульса. В частности, поскольку давление в топливной рампе 506d в первой точке ГУПКВ5 замера меньше, чем давление в топливной рампе 506е во второй точке ГУПКВ6 замера, после смещения обновленный второй импульс топлива PW2' имеет большую продолжительность импульса w2' по сравнению с продолжительностью импульса w2 начального второго импульса PW2 топлива. Это позволяет улучшить измерение расхода топлива из топливной рампы распределенного впрыска.
В одном примере способ для двигателя содержит: увеличение давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива посредством топливного насоса высокого давления, приводимого в движение распределительным валом двигателя; периодический замер давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива; и, при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, смещение исходного момента времени импульса распределенного впрыска топлива, асинхронного с периодическим замером, на конечный момент времени, синхронный с периодическим замером. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, периодический замер давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива предусматривает первый замер давления топлива, выполняемый в первый момент времени, за которым следует второй замер давления топлива во второй, более поздний момент времени без промежуточного замера давления, и промежуток времени, прошедший между первым и вторым моментами времени на основании частоты зажигания в двигателе. В любом из предыдущих примеров, дополнительно или необязательно, начальный момент времени основан на первом замере давления топлива, начальном моменте времени после первого момента времени и второго момента времени, и при этом конечный момент времени совпадает со вторым моментом времени. В любом или во всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, смещение подразумевает сдвиг начального момента времени в направлении опережения, ко второму моменту времени, чтобы средний угол импульса распределенного впрыска топлива совпадал со вторым моментом времени. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит регулировку конца угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основе второго замера давления топлива. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, регулировка предусматривает сдвиг в направлении опережения конца угла впрыска к конечному моменту времени, когда давление топлива при втором замере меньше, чем давление топлива при первом замере, и смещение в направлении запаздывания конца угла впрыска от конечного момента времени, когда топлива при втором замере больше, чем давление топлива при первом замере. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит регулировку динамики модели скопления топлива во впускном канале на основе смещения. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит смещение конца угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основе смещения и отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном канале. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, пороговое значение основано на частоте вращения двигателя и нагрузке, пороговое значение снижают по мере увеличения частоты вращения двигателя и нагрузки. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит, при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива больше порогового значения, поддержание начального момента времени импульса распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит эксплуатацию топливной форсунки распределенного впрыска для доставки импульса распределенного впрыска топлива в конечный момент времени. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, способ также содержит увеличение давления топлива в топливной рампе непосредственного впрыска посредством топливного насоса высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, начальный и конечный моменты времени подразумевают впрыск при закрытом впускном клапане, при этом начальный и конечный моменты времени включают в себя градусы угла поворота коленчатого вала двигателя.
В другом примере, способ для двигателя содержит: измерение давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива с некоторой частотой, при этом давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива повышают поршневым топливным насосом высокого давления с приводом от двигателя; оценку начального момента времени и начальной продолжительности импульса распределенного впрыска топлива на основании первого измерения давления в топливной рампе; и выборочное обновление начального момента времени и начальной продолжительности импульса распределенного впрыска топлива на основании второго, непосредственно следующего измерения давления в топливной рампе. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, начальный момент времени асинхронен с первым и вторым измерениями, а выборочно обновленный момент времени синхронен со вторым измерением. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, выборочное обновление подразумевает сдвиг начального момента времени направлении опережения, к моменту времени второго измерения, когда начальная продолжительность импульса меньше порогового значения, и поддержание начального момента времени, в случае если начальная продолжительность импульса больше порогового значения. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, выборочное обновление также подразумевает: после сдвига момента времени в направлении опережения, подстройку начальной продолжительности топливного импульса на основании разницы в давлении топлива между первым и вторым измерениями. В любом или всех предыдущих примерах, дополнительно или необязательно, сдвиг начального момента времени в направлении опережения, к моменту времени второго измерения подразумевает выравнивание середины угла впрыска топливного импульса с моментом времени второго измерения, при этом подстройка начальной продолжительности топливного импульса предусматривает сдвиг в направлении опережения конца угла впрыска топливного импульса в направлении ко второму измерению.
В другом примере топливная система двигателя содержит: двигатель, первую топливную рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска; механический топливный насос высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя, выполненный с возможностью подачи топлива в первую и вторую топливные рампы, причем первая топливная рампа соединена с выпуском топливного насоса высокого давления, а вторая топливная рампа соединена с впуском топливного насоса высокого давления; датчик давления, соединенный со второй топливной рампой для оценки давления топлива; и контроллер. Контроллер имеет машиночитаемые инструкции, хранимые в долговременной памяти, для: увеличения давления в топливной раме распределенного впрыска топлива посредством топливного насоса высокого давления; выполнения первого замера давления топлива во второй топливной рампе; расчета начального момента времени и продолжительности импульса распределенного впрыска топлива на основе первого замера; и, если продолжительность импульса распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, сдвига в направлении опережения топливного импульса от начального момента времени на момент времени, соответствующий второму замеру давления топлива, второй замер следует незамедлительно после первого замера без дополнительного промежуточного замера. Контроллер содержит дополнительные инструкции для регулировки динамики модели скопления топлива во впускном канале на основе сдвига в направлении опережения, а также регулировки продолжительности топливного импульса на основании отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном канале.
В дальнейшем представлении раскрытия способ для двигателя содержит: при условиях, когда продолжительность поданного импульса распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, смещение топливного импульса для его балансировки вокруг первой точки замера давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива в опережающем направлении; и при условиях, когда продолжительность поданного импульса распределенного впрыска топлива больше порогового значения, сохранение момента времени топливного импульса.
Таким образом, центр топливного импульса РВТ регулируют вокруг точки замера давления топлива в топливной рампе для снижения ошибок измерения расхода топлива. Выравнивая середину угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива, чтобы она совпала с первой точкой замера в опережающем направлении, снижают ошибки подачи топлива при распределенном впрыск топлива при закрытом впускном клапане, вызванные колебаниями расчетного давления топлива. Выравнивая центр топливного импульса с точкой, в которой давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива известно более точно, можно достичь улучшения измерения расхода топлива из топливной рампы распределенного впрыска топлива. Уменьшая ошибки подачи топлива в топливных системах, в которых один насос высокого давления может успешно подавать давление на топливные рампы непосредственного и распределенного впрыска, достигают преимущества в виде уменьшения числа компонентов без потери точности подачи топлива.
Следует отметить, что содержащиеся в настоящей заявке примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память среды хранения машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ДАВЛЕНИЯ В ТОПЛИВНОЙ РАМПЕ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2727942C2 |
| Система и способ (варианты) для эксплуатации топливоподкачивающего насоса | 2017 |
|
RU2689241C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2710442C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2688068C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2016 |
|
RU2719752C2 |
| Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска | 2016 |
|
RU2715765C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Представлены способы и системы для сокращения ошибок подачи топлива, возникающих вследствие пульсации давления в топливной рампе распределенного впрыска топлива. Пульсации давления происходят из-за пульсаций давления, создаваемых в топливном насосе высокого давления, подающем топливо в топливную рампу распределенного впрыска и в топливную рампу непосредственного впрыска. Центр импульса распределенного впрыска топлива перемещают к ближайшей точке замера давления в топливной рампе в направлении опережения с целью повышения точности подаваемого топливного импульса. Изобретение позволяет улучшить дозирование топлива и устранить ошибки подачи топлива в системе распределенного впрыска топлива. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:
увеличивают давление топлива в топливной рампе распределенного впрыска при помощи топливного насоса высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя;
периодически замеряют давление топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива; и
при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива меньше порогового значения, смещают импульс распределенного впрыска топлива от начального момента времени, асинхронного с периодическим замером, на конечный момент времени, синхронный с периодическим замером.
2. Способ по п. 1, в котором, периодический замер давления топлива в топливной рампе распределенного впрыска топлива подразумевает первый замер давления топлива в первый момент времени, за которым следует второй замер давления топлива во второй, более поздний момент времени без промежуточного замера давления, при этом промежуток времени, прошедший между первым и вторым моментами времени, основан на частоте зажигания в двигателе.
3. Способ по п. 2, в котором начальный момент времени основан на первом замере давления топлива, начальном моменте времени после первого момента времени и после второго момента времени, и при этом конечный момент времени совпадает со вторым моментом времени.
4. Способ по п. 2, в котором смещение подразумевает шаг, на котором сдвигают начальный момент времени в направлении опережения, ко второму моменту времени, с тем, чтобы средний угол импульса распределенного впрыска топлива совпал со вторым моментом времени.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительно регулируют конец угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основании второго замера давления топлива.
6. Способ по п. 5, в котором регулировка подразумевает шаг, на котором сдвигают конец угла впрыска в направлении опережения, к конечному моменту времени, когда давление топлива при втором замере меньше, чем давление топлива при первом замере, и сдвигают конец угла впрыска в направлении запаздывания, от конечного момента времени, когда давление топлива при втором замере больше, чем давление топлива при первом замере.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют динамику модели скопления топлива во впускном канале на основе указанного смещения.
8. Способ по п. 7, в котором дополнительно смещают конец угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основании указанного смещения и отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном канале.
9. Способ по п. 1, в котором пороговое значение основано на частоте вращения и нагрузке двигателя, причем пороговое значение тем ниже, чем выше скорость вращения и нагрузка двигателя.
10. Способ по п. 1, в котором дополнительно, при условиях, когда импульс распределенного впрыска топлива больше порогового значения, поддерживают начальный момент времени импульса распределенного впрыска топлива.
11. Способ по п. 1, в котором дополнительно эксплуатируют топливную форсунку распределенного впрыска для доставки импульса распределенного впрыска топлива в конечный момент времени.
12. Способ по п. 1, в котором дополнительно увеличивают давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска посредством топливного насоса высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя.
13. Способ по п. 1, в котором как начальный, так и конечный моменты времени подразумевают впрыск при закрытом впускном клапане, и при этом как начальный, так и конечный моменты времени содержат градусы угла поворота коленчатого вала двигателя.
14. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:
измеряют давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива с некоторой частотой, причем давление в топливной рампе распределенного впрыска топлива повышают поршневым топливным насосом высокого давления с приводом от двигателя;
оценивают начальный момент времени и начальную продолжительность импульса распределенного впрыска топлива на основе первого измерения давления в топливной рампе; и
выборочно обновляют начальный момент времени и начальную продолжительность импульса распределенного впрыска топлива на основании второго, непосредственно следующего измерения давления в топливной рампе, при этом начальный момент времени асинхронен с первым и вторым измерениями, а выборочно обновленный момент времени синхронен со вторым измерением.
15. Способ по п. 14, в котором выборочное обновление подразумевает шаг, на котором сдвигают начальный момент времени в направлении опережения, к моменту времени второго измерения, когда начальная продолжительность импульса меньше порогового значения, и поддерживают начальный момент времени, когда начальная продолжительность импульса больше порогового значения.
16. Способ по п. 15, в котором выборочное обновление дополнительно содержит шаг, на котором, после сдвига момента времени в направлении опережения, выполняют подстройку начальной продолжительности топливного импульса на основании разницы в давлении топлива между первым и вторым измерениями.
17. Способ по п. 16, в котором сдвиг начального момента времени направлении опережения, к моменту времени второго измерения подразумевает шаг, на котором выравнивают середину угла впрыска топливного импульса с моментом времени второго измерения, и при этом подстройка начальной продолжительности топливного импульса подразумевает шаг, на котором сдвигаю конец угла впрыска топливного импульса в направлении опережения, ко второму измерению.
18. Топливная система двигателя, содержащая:
двигатель;
первую топливную рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска;
вторую топливную рампу, соединенную с форсункой распределенного впрыска;
механический топливный насос высокого давления с приводом от распределительного вала двигателя, выполненный с возможностью подачи топлива как в первую, так и во вторую топливный рампы, при этом первая топливная рампа соединена с выпуском топливного насоса высокого давления, вторая топливная рампа соединена с впуском топливного насоса высокого давления;
датчик давления, соединенный со второй топливной рампой для оценки давления топлива; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для:
увеличения давления в топливной рампе распределенного впрыска посредством топливного насоса высокого давления;
выполнения первого замера давления топлива во второй топливной рампе;
расчета начального момента времени и продолжительности импульса распределенного впрыска топлива на основании первого замера; и
если продолжительность импульса распределенного впрыска топлива меньше порогового значения,
сдвига топливного импульса в направлении опережения от начального момента времени, к моменту времени, соответствующему второму замеру давления топлива, причем второй замер следует незамедлительно за первым замером без дополнительного промежуточного замера.
19. Система по п. 18, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для регулировки динамики модели скопления топлива во впускном канале на основании указанного сдвига в направлении опережения, а также для регулировки продолжительности топливного импульса на основании отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном канале.
| US 20030121501 A1, 03.07.2003 | |||
| US 20130247874 A1, 26.09.2013 | |||
| 0 |
|
SU152590A1 | |
