Область техники
Настоящее раскрытие относится, в общем, к способам и системам для управления системой двойного впрыска топлива, соединенной с двигателем внутреннего сгорания.
Уровень техники и сущность изобретения
Двигатели могут быть выполнены с различными топливными системами для подачи требуемого количества топлива в камеру сгорания. Примерные топливные системы могут включать в себя топливные форсунки распределенного впрыска для подачи топлива во впускной канал выше по потоку от камеры сгорания, и топливные форсунки непосредственного впрыска для подачи топлива прямо в камеру сгорания. Другие двигатели могут быть выполнены с системой двойного впрыска топлива, содержащей каждую из топливной форсунки распределенного впрыска и топливной форсунки непосредственного впрыска на каждый цилиндр двигателя. Разные системы впрыска топлива обеспечивают разные преимущества. Например, топливные форсунки распределенного впрыска могут улучшить испарение топлива и уменьшить выбросы двигателя, а также уменьшить насосные потери при низких нагрузках. В другом примере топливные форсунки непосредственного впрыска могут улучшить производительность двигателя и уменьшить расход топлива при более высоких нагрузках. Системы двойного впрыска топлива способны использовать преимущества обоих типов подачи топлива.
Таким образом, возможны рабочие условия, в которых двигатели, выполненные с возможностями системы двойного впрыска топлива, работают в течение продолжительного периода, когда одна из систем впрыска неактивна. Например, возможны условия, в которых двигатель работает только с распределенным впрыском, а форсунки непосредственного впрыска остаются неактивными. Форсунки непосредственного впрыска могут быть соединены с топливной рампой высокого давления ниже по потоку от топливного насоса высокого давления. Во время продолжительных периодов, когда форсунки непосредственного впрыска неактивны, наличие одностороннего обратного клапана может привести к захвату топлива высокого давления в топливной рампе высокого давления. Если неподвижное топливо подвержено воздействию высоких температур (например, более высокие температуры окружающей среды), топливо может начать расширяться и испаряться в топливной рампе, что приводит к увеличенному давлению топлива из-за замкнутой и жесткой конструкции топливной рампы. Эта увеличенная температура топлива и давление могут, в свою очередь, повлиять на долговечность как топливных форсунок непосредственного впрыска, так и соответствующей топливной аппаратуры, в частности, когда система непосредственного впрыска топлива снова становится активной. Кроме того, возможно возникновение погрешностей измерений, когда происходит повторная активация топливной форсунки непосредственного впрыска.
Примерные попытки решения проблемы, связанной с ухудшением состояния топливной форсунки непосредственного впрыска из-за неподвижного топлива, включают в себя активацию второй форсунки в ответ на увеличение температуры топливной рампы. Один из примерных подходов показан Румпса и соавт. в патенте США 2014/0290597. В нем при работе цилиндра двигателя на топливе от топливной форсунки распределенного впрыска, а не форсунки непосредственного впрыска, происходит активация форсунки непосредственного впрыска в ответ на увеличение температуры топлива или давления топливной рампы непосредственного впрыска. Затем происходит впрыск топлива из форсунки непосредственного впрыска, при этом продолжается поддержание сгорания в двигателе за счет распределенного впрыска, до тех пор, пока давление и температура топливной рампы снова не окажутся под контролем.
Однако, авторы настоящего изобретения распознали возможные проблемы, связанные с подобным подходом. Например, когда давление топлива, находящегося в состоянии застоя в топливной рампе непосредственного впрыска, увеличивается, минимальная величина массы топлива, впрыскиваемого в цилиндр из активированной форсунки непосредственного впрыска, также возрастает. Это может привести к тому, что будет происходить впрыск массы топлива, большей, чем требуемая масса топлива, при повторной активации топливной системы непосредственного впрыска. В результате погрешности измерений двигатель может работать с воздушно-топливным отношением более богатой смеси, чем требуется, увеличивая количество выбросов двигателя, уменьшая стабильность двигателя и увеличивая расход топлива. Кроме того, возможны проблемы, связанные с увеличением таких характеристик ШВР. Далее, впрыск заранее заданного количества топлива (например, впрыск в течение заранее заданного периода времени или непосредственный впрыск заранее заданной массы топлива) может включать в себя впрыск с большей пропорцией непосредственного впрыска относительно распределенного впрыска топлива, тем самым ухудшая производительность двигателя.
В одном из примеров вышеуказанные проблемы могут быть устранены посредством способа для двигателя, содержащего: при работе цилиндра двигателя на топливе только от первой форсунки, кратковременное открытие второй форсунки для впрыска топлива в цилиндр; расчет массы впрыскиваемого топлива на основе параметра впрыскиваемого топлива; и закрытие второй форсунки, когда расчетная масса ниже нижнего порогового значения, нижнее пороговое значение скорректировано на основе одного или более рабочих условий двигателя. Таким образом, предотвращено повреждение аппаратуры топливной системы.
В одном из примеров при условиях, когда двигатель работает только на распределенном впрыске, форсунка непосредственного впрыска может быть активирована и деактивирована периодически для поддержания минимальной массы впрыскиваемого топлива через форсунку непосредственного впрыска в пределах требуемого диапазона. В частности, когда топливный насос высокого давления деактивирован, минимальная масса топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска, может быть рассчитана на основе параметров топлива, в частности, температуры и давления топлива, топлива в топливной рампе непосредственного впрыска. По мере увеличения температуры и/или давления топлива, находящегося в состоянии застоя в топливной рампе непосредственного впрыска, минимальная масса впрыскиваемого топлива также может возрасти. Форсунка непосредственного впрыска цилиндра может быть активирована избирательно, когда расчетная минимальная масса впрыскиваемого топлива достигает верхнего порогового значения. Затем впрыск топлива может быть осуществлен через форсунки непосредственного впрыска до тех пор, пока минимальная масса впрыскиваемого топлива не достигнет нижнего порогового значения. Далее, нижнее пороговое значение может быть скорректировано на основе рабочих условий, при этом поддерживая нижнее пороговое значение выше уровня, при котором требуется повторная активация топливного насоса высокого давления. Например, нижнее пороговое значение может быть скорректировано на основе уровня сажи в отработавших газа, детонации двигателя, истории преждевременного зажигания и т.д.
Технический результат избирательного открытия и закрытия топливных форсунок непосредственного впрыска на основе варьирования минимальной массы впрыскиваемого форсункой непосредственно впрыска топлива состоит в том, что форсунка непосредственного впрыска может быть способна впрыскивать небольшую массу топлива, когда происходит повторная активация системы непосредственного впрыска. Кроме того, уменьшено повреждение аппаратуры топливной системы непосредственного впрыска. Посредством поддержания минимальной массы впрыскиваемого топлива в пределах требуемого диапазона, погрешности измерений топлива, вызванные впрыском большего количество топлива, чем задано командой, уменьшены, в частности, когда задан впрыск меньшего количества топлива через форсунку непосредственного впрыска. Кроме того, необходимость задействования топливного насоса высокого давления для подачи топлива через форсунку непосредственного впрыска уменьшена. Посредством увеличения продолжительности, когда двигатель может работать только на распределенном впрыске топлива с деактивированным топливным насосом высокого давления обеспечено дополнительное преимущество в виде экономии топлива и уменьшения таких характеристик, как ШВР.
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 изображен примерный вариант осуществления топливной системы, соединенной с двигателем, с возможностями системы двойного впрыска топлива.
На ФИГ. 3 изображен пример высокоуровневой блок-схемы для работы двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя систему распределенного впрыска топлива и систему непосредственного впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
На ФИГ. 4 изображена примерная блок-схема для корректировки нижнего порогового значения давления топливной рампы, при котором происходит избирательная деактивация форсунки непосредственного впрыска.
На ФИГ. 5 показано графическое представление примерного открытия и закрытия топливной форсунки непосредственного впрыска для поддержания минимальной массы впрыскиваемого топлива из форсунки непосредственного впрыска в пределах диапазона, согласно настоящему раскрытию.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие относится к системам и способам для управления работой топливной форсунки непосредственного впрыска в рамках системы двигателя, выполненной с возможностями системы двойного впрыска топлива. В одном из неограничивающих примеров двигатель может быть выполнен, как показано на ФИГ. 1. Далее, дополнительные компоненты связанной топливной системы изображены на ФИГ. 2. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих процедур, таких как примерная процедура на ФИГ. 3, для избирательной активации и деактивации топливной форсунки непосредственного впрыска при условиях, когда двигатель получает топливо только через распределенный впрыск, чтобы поддерживать минимальную массу впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска топлива в пределах требуемого диапазона. Далее, верхнее и нижнее пороговое значение, при котором происходит деактивация форсунки непосредственного впрыска, может быть скорректировано, например, в режиме реального времени на основе рабочих условий двигателя (ФИГ. 4). На ней первоначальные пороговые значения определены на основе условия «частота вращения/нагрузка», и скорректированы на основе рабочих параметров двигателя, таких как история преждевременного зажигания двигателя, история детонации, сажевая нагрузка сажевого фильтра, температура отработавших газов и ограничения рециркуляции отработавших газов. Примерная ось времени для управления работой топливной форсунки непосредственного впрыска в соответствии с вышеуказанными способами и системами изображена на ФИГ. 5.
Что касается ФИГ. 1, то она иллюстрирует схему двигателя 10 внутреннего сгорания с одним или несколькими цилиндрами, который может быть использован как часть движительной системы автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по крайней мере, частично с помощью управляющей системы, содержащей контроллер 12, и с помощью входных данных от водителя 132 автомобиля через вводное устройство 130. В этом примере устройство ввода 130 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП. Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным внутри них. В некоторых вариантах осуществления, наружная поверхность поршня 36 внутри цилиндра 30 может содержать углубление. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 с возможностью возвратно-поступательного движения, передаваемого во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен, по крайней мере, с одним приводным колесом транспортного средства через промежуточную трансмиссионную систему. Дополнительно, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для возможности пуска двигателя 10.
В камеры 30 сгорания может поступать приточный воздух из впускного коллектора 44 через впускной тракт 42, а отработавшие газы, выделяющиеся при горении, могут выходить через канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут селективно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Управление впускным клапаном 52 могут осуществлять с помощью контроллера 12 впускного кулачка 51. Подобным же образом, выпускным клапаном 54 может управлять контроллер 12 посредством выпускного кулачка 53. В альтернативных вариантах, различные приводы клапана могут быть электрическим, электрогидравлическим или любым другим допустимым механизмом для обеспечения привода клапана. При определенных условиях, контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 51 и 53 для управления открытием и закрытием соответственно впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью датчиков 55 и 57 положения клапана соответственно. В иных вариантах осуществления, один или более впускных или выпускных клапанов может использовать один или более кулачков и может применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 30 в других случаях может включать в себя впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, включая системы ППК и/или ИФКР.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливными форсунками для впрыска топлива в цилиндры. В качестве неограничивающего примера цилиндр 30 показан с двумя топливными форсунками 166 и 170. Топливная форсунка 166 изображена присоединенной напрямую к цилиндру 30 для непосредственного впрыска топлива в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-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 30 сгорания. Таким образом, топливная форсунка 166 - это топливная форсунка непосредственного впрыска, сообщающаяся с цилиндром 30. Хотя на ФИГ. 1 показана форсунка 166 в виде боковой форсунки, однако она также может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 92 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 топливная форсунка может быть установлена над и рядом с впускным клапаном для улучшения смесеобразования. Топливо может быть подано в топливную форсунку 166 из топливной системы 172 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, топливную рампу и драйвер 168. В других случаях подача топлива может быть осуществлена с помощью одноступенчатого топливного насоса при пониженном давлении, и в таком случае синхронизация непосредственного впрыска топлива может быть более ограниченной во время такта сжатия, в сравнении с использованием топливной системы высокого давления. Далее, топливный бак (не показан) может содержать датчик давления, подающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном канале 42 (например, во впускном коллекторе 44), а не в цилиндре 30, и такая конфигурация обеспечивает так называемый распределенный впрыск топлива (далее по тексту называемый РВТ) во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Из впускного канала топливо может быть подано в цилиндр 30. Таким образом, топливная форсунка 170 - это топливная форсунка распределенного впрыска, сообщающаяся с цилиндром 30. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-2, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 171. Топливо может быть подано в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
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 30. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого каждой форсункой, может быть изменено в зависимости от рабочих условий в соответствии с нижеуказанным раскрытием в настоящем документе. Относительное распределение общего количества впрыскиваемого топлива между форсунками 166 и 170 может быть названо первым соотношением впрыска. Например, впрыскивание большего количества топлива для события сгорании через форсунку 170 (распределенного впрыска) может быть примером более высокого первого соотношения распределенного впрыска к непосредственному впрыску, при впрыскивании большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть примером более низкого первого соотношения распределенного впрыска к непосредственному впрыску. Следует обратить внимание на то, что это всего лишь примеры различных соотношений впрыска, и могут быть использованы другие различные соотношения впрыска. Кроме того, следует понимать, что топливо распределенного впрыска может быть подано, когда впускной клапан открыт, впускной клапан закрыт (например, по существу, перед тактом впуска, например, во время такта выпуска), а также как при открытии, так и закрытии впускного клапана. Аналогично, топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндры, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предыдущего такта выпуска, во время такта впуска и, например, частично во время такта сжатия. Кроме того, топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндры, может быть подано за одно событие впрыска или за множество событий впрыска. Это может включать в себя множество событий впрыска во время такта сжатия, множество событий впрыска во время такта впуска или сочетание некоторых событий непосредственного впрыска во время такта сжатия и некоторых во время такта впуска. При осуществлении множества событий непосредственного впрыска относительное распределение общего объема топлива непосредственного впрыска между впрыском такта впуска (непосредственным) и впрыском такта сжатия (непосредственным) может быть названо вторым соотношением впрыска. Например, впрыск большего количества топлива непосредственного впрыска для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска на такте впуска, при впрыске большего количества топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска на такте впуска. Следует обратить внимание на то, что это всего лишь примеры различных соотношений впрыска, и могут быть использованы другие различные соотношения впрыска.
Таким образом, даже для одного события сгорания топлива впрыскиваемое топливо может быть впрыснуто с различными настройками синхронизации для форсунки распределенного впрыска топлива и для форсунки непосредственного впрыска топлива. 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 двигателя с несколькими цилиндрами. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом включать в себя собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д.
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 впрыснутого топлива между форсунками 170 и 166 могут быть достигнуты различные технические результаты.
Топливная система 172 может включать в себя один топливный бак или множество топливных баков. В вариантах осуществления, когда топливная система 172 включает в себя множество топливных баков, топливные баки могут содержать топливо с одинаковыми свойствами или могут содержать топливо с разными свойствами, например, топливо с разными составами. Эти различия могут включать в себя разное содержание спирта, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их сочетания и т.д. В одном из примеров виды топлива с различным содержанием спирта могут включать в себя бензин, этанол, метанол или спиртовые смеси, такие как Е85 (приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (приблизительно 85% метанола и 15% бензина). Другими спиртосодержащими топливами могут быть смеси спирта и воды, смеси спирта, воды, бензина и т.д. В некоторых примерах, топливная система 172 может включать в себя топливный бак, заполненный жидким топливом, например, бензином, а также включать в себя топливный бак, заполненный газообразным топливом, например, КПГ. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыска топлива из одного и того же топливного бака, из различных топливных баков, из множества одинаковых топливных баков или из перекрывающего множества топливных баков. Топливная система 172 может включать в себя топливный насос 175 низкого давления (такой как топливоподкачивающий насос) и топливный насос 173 высокого давления. В соответствии с подробным описанием со ссылкой на топливную систему на ФИГ. 2, топливный насос 175 низкого давления может подкачивать топливо из топливного бака, далее давление топлива может быть увеличено топливным насосом 173 высокого давления. Кроме того, топливный насос 175 низкого давления может подавать топливо в топливную рампу распределенного впрыска, при этом топливный насос 173 высокого давления может подавать топливо в топливную рампу непосредственного впрыска.
Система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания 03 от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя компоненты системы зажигания изображены, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания с искрой или без искры.
Впускной канал 42 может содержать дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные заслонки 64 и 65 соответственно. В данном конкретном примере дроссельными заслонками 64 и 12 может управлять контроллер 62 посредством сигналов, подаваемых на электромотор или привод, соединенный с дросселями 63 и 63, что образует конфигурацию, обычно обозначаемую как электронное управление дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссели 62 и 63 могут приводиться в действие для регулирования подачи приточного воздуха в камеру 30 сгорания между другими цилиндрами. Положение дроссельных заслонок 64 и 65 может обеспечиваться контроллером 12 посредством сигналов позиционирования дросселей (ПД). Давление, температура и масса воздушного потока могут быть измерены в различных точках вдоль впускного канала 42 и впускного коллектора 44. Например, впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха для измерения массового расхода чистого воздуха, проходящего через дроссель 63. Массовый расход чистого воздуха может быть передана на контроллер 12 посредством сигнала МРВ.
Двигатель 10 может дополнительно предусматривать такое компрессионное устройство, как турбонагнетатель или турбокомпрессор, включающий в себя как минимум компрессор 162, установленный выше впускного коллектора 44. В случае с турбонагнетателем, компрессор 162 может приводиться в действие, по крайней мере частично, турбиной 164 (например, посредством, вала), установленного вдоль выпускного канала 48. В случае с турбокомпрессором, компрессор 162 может, по крайней мере частично, приводиться в действие двигателем и/или электроприводом и может исключать турбину. Следовательно, объем сжатого воздуха, подаваемого на один или более цилиндров двигателя турбонагнетателем или турбокомпрессором, может регулировать контроллер 12. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть установлен ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью охлаждения газов, которые были нагреты, например, при сжатии компрессором 162. В одном из вариантов осуществления, охладитель 154 наддувочного воздуха может быть установлен выше по потоку от дросселя 62. Давление, температура и масса воздушного потока могут быть измерены ниже по потоку от компрессора 162, например, при помощи датчиков 145 или 147. Результаты измерений могут быть переданы на контроллер 12 от датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149 соответственно. Давление и температура могут быть измерены вверх по потоку от компрессора 162, например, при помощи датчика 153 и передана на контроллер 12 посредством сигнала 155.
Далее, в соответствии с раскрываемыми вариантами осуществления система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44. На ФИГ. 1 показана система РОГ высокого давления (РОГ ВД) и система РОГ низкого давления (РОГ НД), однако альтернативный вариант осуществления может содержать только систему РОГ НД. РОГ ВД проходит через канал 140 РОГ ВД от точки вверх по потоку от турбины 164 до точки ниже по потоку от компрессора 162. Объем РОГ, подаваемый во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 при помощи клапана 142 РОГ ВД. РОГ НД проходит через канал 150 РОГ ВД от точки вверх по потоку от турбины 164 до точки ниже по потоку от компрессора 162. Объем РОГ, подаваемый во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 при помощи клапана 152 РОГ НД. Система РОГ ВД может включать в себя охладитель 146 РОГ ВД, и система РОГ НД может включать в себя охладитель 158 РОГ НД для отведения нагрева от отработавших газов, например, к охлаждающей жидкости двигателя. Таким образом, двигатель 10 может содержать как РОГ ВД, так и РОГ НД систему для проведения отработавших газов обратно на впуск.
При определенных условиях система РОГ может использоваться для регулировки температуры воздушно-топливной смеси в камере 30 сгорания. Таким образом, может потребоваться измерение или оценка массового расхода РОГ. В каналах РОГ могут быть установлены датчики РОГ, обеспечивающие отображение одного или более параметров, таких как массовый расход, давление и температура, концентрация O2 и концентрация отработавших газов. Например, датчик 144 РОГ ВД могут быть установлен в канале 140 РОГ ВД.
В некоторых вариантах осуществления, один или более датчиков могут быть установлены в канале 150 РОГ НД для отображения одного или нескольких параметров, таких как давление, температура и соотношение воздуха и топлива в отработавших газах, рециркулирующих через каналы РОГ НД. Отработавшие газы, отводящиеся через канал 150 РОГ НД, могут быть разбавлены свежим приточным воздухом в точке смешения, расположенной в месте соединения канала 150 РОГ НД и впускного канала 42. В частности, с помощью регулировки клапана 152 РОГ НД в сочетании с первым дросселем 63 впуска воздуха (расположен во впускном канале впуска двигателя, выше по потоку от компрессора) можно регулировать степень обеднения потока РОГ.
Относительное обеднение потока РОГ НД может быть оценено на основании выходных данных датчика 145 в потоке газов во впуске двигателя. В частности, датчик 145 может быть установлен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 РОГ НД и вверх по потоку от второго главного впускного дросселя 62, таки образом, что степень обеднения РОГ НД в точке или вблизи от главного впускного дросселя может быть точно измерен. Датчиком 145 может быть, например, датчик содержания кислорода, такой как датчик УДКОГ (универсальный датчик кислорода в отработавших газах).
Датчик 126 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчиком 126 может являться любой подходящий датчик, обеспечивающих показания воздушно-топливного отношения, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ, датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик кислорода в отработавших газах), НДКОГ (нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах), датчик NOx, НС или СО.
Устройства 71 и 72 регулирования выхлопа показаны установленными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройствами 71 и 72 может быть система выборочной каталитической редукции (СВКР), трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, различные устройства контроля выбросов или их сочетания. Например, устройством 71 может быть ТКН, а устройством 72 может быть сажевый фильтр (СФ). В некоторых вариантах осуществления, СФ 72 может быть расположен ниже по потоку от ТКН 71 (как изображено на ФИГ. 1), при этом в других вариантах осуществления СФ 72 может быть размещен выше по потоку от ТКН 72 (не показано на ФИГ. 1). СФ 72 может включать в себя датчик 198 сажевой нагрузки, который может сообщать величину нагрузки твердых частиц посредством сигнала РМ в контроллер 12.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в данном конкретном примере в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. 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. Следует обратить внимание на возможность использования указанных выше датчиков в различных комбинациях, таких как датчик МРВ без датчика ДВК, или наоборот. Во время работы на стехиометрической смеси датчик ДВК может выдавать показания крутящего момента двигателя. Дополнительно, этот датчик вместе с зарегистрированной частотой вращения двигателя может предоставлять оценочные данные о количестве смеси (в том числе воздуха), подаваемой в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также может быть использован в качестве датчика частоты вращения двигателя, может генерировать заранее установленное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала. Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков, см. на ФИГ. 1 (и ФИГ. 2, раскрытой ниже), и использует разные приводы на ФИГ. 1 (и ФИГ. 2, раскрытой ниже) для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и инструкций, заложенных в память контролера.
Постоянное запоминающее устройство 106 электронного носителя данных может быть запрограммирован с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, исполняемые микропроцессором 102, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде. Примерный алгоритм, который может быть выполнен контроллером, раскрыт на ФИГ. 3.
На ФИГ. 2 схематически изображен примерный вариант 200 осуществления топливной системы, такой как топливная система 172 на ФИГ. 1. Топливная система 200 может быть задействована с целью подачи топлива в двигатель, такой как двигатель 10 на ФИГ. 1. Топливная система 200 может управляться контроллером для выполнения некоторых или всех операций, описываемых со ссылкой на технологические последовательности на ФИГ. 3.
Топливная система 200 содержит бак 210 хранения топлива для хранения топлива на борту транспортного средства, топливный насос 212 низкого давления (ННД) (также в настоящем документе называемый топливоподкачивающим насосом 212) и топливный насос 214 повышенного давления (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. 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). Таким образом, топливная рампа 250 сообщается с форсункой непосредственного впрыска. 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). Таким образом, топливная рампа 260 сообщается с форсункой распределенного впрыска. 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. Таким образом, топливный насос 214 высокого давления сообщается с каждой из топливной рампы 260 и топливной рампы 250. 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 252 топливных форсунок для каждого цилиндра двигателя, при этом вторая топливная рампа 260 может распределять топливо в одну топливную форсунку из второй группы 262 топливных форсунок для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 может по отдельности приводить в действие каждую из форсунок группы 262 распределенного впрыска с помощью драйвера 237 распределенного впрыска и приводить в действие каждую из форсунок группы 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, расположенном 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 верхнего порогового значения давления (например, 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 основе 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, уменьшения) количества топлива, проходящего через электромагнитный регулирующий клапан 236. Объем поступающего топлива в топливную рампу 250 изменяется 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, при которых 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 заранее заданное верхнее пороговое значение давления. 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 применением 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 со 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 со 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, соединенной со 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.
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 через выпуск 208 топливного насоса 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 через впуск 203 топливного насоса высокого давления. 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.
Таким образом, перепускной клапан 236 может быть использован для поддержания массового расхода топлива из выпуска топливного насоса высокого давления на топливную рампу 250 НВ и, по существу, на нулевом уровне, и для контроля массового расхода топлива из впуска топливного насоса высокого давления на топливную рампу 260 РВТ. В одном из примеров, когда одна или более из форсунок 252 непосредственного впрыска деактивированы, перепускной клапан 236 может поддерживать массовый расход топлива из выпуска 208 НВД на топливную рампу 250 НВ, по существу, на нулевом уровне. Кроме того, массовый расход топлива из выпуска 208 НВД на топливную рампу 250 НВ может поддерживаться, по существу, на нулевом уровне, если форсунки 252 непосредственного впрыска активированы, когда давление в топливной рампе 250 НВ выше минимального порогового значения давления (например, 15 бар). При обоих условиях массовый расход топлива из впуска 203 НВД на топливную рампу 260 РВТ может поддерживаться, по существу, на уровне больше нуля. Когда расход топлива, подаваемого на одну из топливных рамп 250 или 260, поддерживается, по существу, на нулевом уровне, то такой расход или поток в данном случае может быть назван деактивированным.
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 со 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 222 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 варьировать настройки давления, объем хода насоса, режим насоса и/или скорость потока топлива в топливных насосах для подачи топлива в разные точки 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). В некоторых примерах электромагнитный клапан может быть выполнен таким образом, что топливный насос 214 высокого давления подает топливо только в первую топливную рампу 250, и выполнен таким образом, что на вторую топливную рампу 260 топливо может быть подано с низким давлением на выпуске топливоподкачивающего насоса 212.
Контроллер 222 может управлять работой каждой из групп 252 и 262 форсунок. Например, контроллер 222 может управлять распределением и/или относительным объем топлива, подаваемого каждой форсункой, с изменением в зависимости от рабочих условий, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов. В частности, контроллер 222 может корректировать соотношение топлива непосредственного впрыска посредством отправки соответствующих сигналов на формирователь 237 распределенного впрыска топлива и непосредственного впрыска 238, который, в свою очередь, может приводить в действие соответствующие топливный форсунки 262 распределенного впрыска и форсунки 252 непосредственного впрыска с требуемой длительностью импульса для достижения требуемых соотношений впрыска. Кроме того, контроллер 222 может избирательно активировать и деактивировать одну или более из групп форсунок на основе давления топлива в каждой рампе. Например, на основе сигнала от датчика 248 давления первой топливной рампы контроллер 222 может избирательно активировать вторую группу 262 форсунок, при этом поддерживая первую группу 252 в деактивированном состоянии посредством соответствующих формирователей 237 и 238 форсунок.
При некоторых условиях давление топлива ниже по потоку относительно топливного насоса 214 высокого давления (например, в первой топливной рампе 250) может возрасти до верхнего порогового значения давления, когда топливные форсунки 252 деактивированы. В одном из примеров топливные форсунки могут осуществлять только РВТ (например, через форсунки 262) на основе рабочих условий двигателя, и, таким образом, топливные форсунки 252 могут быть деактивированы в это время. При подаче топлива в двигатель только посредством РВТ может произойти увеличение температуры топливной рампы из-за находящегося в состоянии застоя топлива высокого давления в топливной рампе НВ при повышении окружающей температуры. В результате увеличение температуры топливной рампы НВ - соответствующее увеличение давления в топливной рампе НВ, приближающееся к верхнему пороговому значению давления. Кроме того, обратный клапан 272 может поддерживать топливную рампу 250 НВ на уровне верхнего порогового значения давления. Однако давление в топливной рампе НВ, сохраняющееся на уровне верхнего порогового значения давления в течение продолжительного периода, может привести к ухудшению состояния форсунки непосредственного впрыска и/или топливной рампы НВ. Кроме того, увеличение температуры и давления топливной рампы приводит к увеличению минимальной массы впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска топлива. Это приводит к погрешностям измерений, работе двигателя на смеси более богатой, чем требуется, когда происходит повторная активация топливной системы НВ. Работа на богатой смеси может повлиять на экономию топлива, выбросы отработавших газов, а также на устойчивость сгорания.
Таким образом, температура или давление топливной рампы НВ может находится под наблюдением, чтобы рассчитать минимальную массу впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска топлива. Если расчетная масса возрастает до верхнего порогового значения, может потребоваться уменьшение минимальной массы впрыска посредством кратковременного открытия форсунки непосредственного впрыска, тем самым позволяя уменьшить массу впрыска. Далее, если расчетная масса уменьшена до нижнего порогового значения, может потребоваться увеличение минимальной массы впрыска посредством закрытия форсунки непосредственного впрыска, тем самым позволяя увеличить массу впрыска. Кроме того, поскольку непосредственный впрыск может не потребоваться при условиях, когда впрыск топлива осуществляется только посредством распределенного впрыска, один или более из верхнего и нижнего пороговых значений для минимальной массы впрыскиваемого топлива НВ может быть скорректировано на основе ряда рабочих условий двигателя, тем самым корректируя количество топлива, подаваемого через НВ.
На ФИГ. 3 показан примерный способ 300 для управления работой двигателя, выполненного с возможностями системы двойного впрыска топлива, такого как двигатель внутреннего сгорания 10 на ФИГ. 1 с топливной системой 200 на ФИГ. 2. В частности, способ 300 позволяет избирательно открывать форсунку непосредственного впрыска, когда двигатель работает на распределенном впрыске, в ответ на изменения температуры и давления топлива в топливной рампе непосредственного впрыска, которые влияют на минимальную массу впрыскиваемого топлива, подаваемого форсункой непосредственного впрыска. Способ обеспечивает более точное измерение параметров топлива, подаваемого форсункой непосредственного впрыска, когда эта форсунка активирована. Инструкции по осуществлению способа 300 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, применительно к ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать приводы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
На шаге 302 способ 300 может начинаться с измерения и/или расчета рабочих условий двигателя (РУД) или рабочих условий автомобиля. Расчет и/или измерение рабочих условий двигателя и автомобиля может включать в себя, например, расчет и/или измерение температуры двигателя, окружающих условий (окружающая температура, давление, влажность и т.д.), требуемого крутящего момента, давления в коллекторе, расхода в коллекторе, температуры отработавших газов, нагрузки сажевого фильтра, нагрузки адсорбера, условий каталитического нейтрализатора отработавших газов, температуры масла, давления масла и т.д. Расчет и/или измерение рабочих условий двигателя и автомобиля может включать в себя получение сигналов от множества датчиков, таких как датчики на ФИГ. 1-2, и обработку этих сигналов соответствующим образом в контроллере двигателя (например, контроллер 12 на ФИГ. 1).
На шаге 304 способ 300 может включать в себя выбор профиля впрыска топлива на основе рабочих условий двигателя, определенных на шаге 302. Например, профиль впрыска топлива может включать в себя данные, относящиеся к количеству топлива, которое необходимо подать, временной синхронизации впрыска топлива, количеству впрысков для события сгорания в данном цилиндре, а также соотношение топлива, которое должно быть подано во впускной канал, относительно топлива, которое должно быть подано через непосредственный впрыск для каждого события сгорания. Следует понимать, что в некоторых примерах, если профиль впрыска указывает на подачу топлива с использованием только распределенного впрыска топлива (РВТ), то форсунки непосредственного впрыска топливной системы могут быть деактивированы, в то время как форсунки распределенного впрыска остаются активными. Аналогично, если профиль впрыска включает в себя инструкции для подачи топлива только через непосредственный впрыск (НВ), то форсунки распределенного впрыска топливной системы могут быть деактивированы, в том время как форсунки непосредственного впрыска остаются активными.
Теперь, продолжая с переходом к шагу 308, может быть определено, включает ли в себя профиль впрыска топлива, выбранный на шаге 304, расход топлива НВ (или массу топлива), превышающую 0. Другими словами, может быть определено, включает ли в себя профиль впрыска топлива подачу, по меньшей мере, некоторого количества топлива через непосредственный впрыск. Если определено, что расход топлива НВ превышает нулевое значение, то алгоритм 300 переходит к шагу 322, на котором подача топлива осуществляется через каждую из таких систем впрыска как непосредственный впрыск и распределенный впрыск, в соответствии с профилем впрыска, определенном на шаге 304. После шага 322 алгоритм 300 завершается.
Если определено, что расход топлива НВ равен нулю, алгоритм 300 переходит к шагу 310, на котором подача топлива в двигатель осуществляется только через РВТ в соответствии с выбранным профилем впрыска топлива. В результате, на шаге 310 способ включает в себя работу цилиндра двигателя с топливом, поданным только из первой форсунки - форсунки распределенного впрыска, при этом удерживая вторую форсунку - форсунку непосредственного впрыск - в закрытом положении. Когда топливо подается в двигатель только через распределенный впрыск топлива, форсунки непосредственного впрыска могут быть деактивированы. Кроме того, топливный насос высокого давления может быть деактивирован.
В результате деактивации форсунок непосредственного впрыска топливо может находиться в состоянии застоя в топливной рампе непосредственного впрыска высокого давления. Следовательно, топливо в топливной рампе НВ может быть подвержено изменениям давления в результате любых колебаний температуры топливной рампы НВ. Например, из-за увеличения уровня окружающей температуры давление топлива в топливной рампе НВ может возрасти.
На шаге 312 способ 300 может включать в себя считывание давления (ДТР) топлива в топливной рампе непосредственного впрыска. Например, со ссылкой на ФИГ. 2, контроллер 222 может выполнять оценку давления топлива в топливной рампе 250 с использованием сигнала, полученного от датчика 248 давления. Способ также включает в себя считывание температуры (ТТР) топлива в топливной рампе непосредственного впрыска. Например, контроллер может оценивать температуру топлива в топливной рампе непосредственного впрыска с использованием сигнала, полученного от датчика температуры.
На шаге 313 способ включает в себя расчет минимальной массы впрыскиваемого топлива (Fmin) форсунки непосредственного впрыска на основе параметра топлива в топливной рампе НВ. Топливный параметр может включать в себя один или более из таких параметров как измеренное давление и температура топливной рампы. Таким образом, минимальная масса впрыскиваемого топлива форсунки непосредственного впрыска представляет собой минимальное количество топлива, которое может быть впрыснуто форсункой непосредственного впрыска, когда, например, форсунка непосредственного впрыска работает с минимальной длительностью импульса. Однако эта минимальная масса впрыскиваемого топлива зависит от давления (и, следовательно, от температуры) топлива в топливной рампе. В частности, когда давление (или температура) в топливной рампе возрастает, минимальная масса впрыскиваемого топлива также возрастает. Таким образом, это может привести к работе двигателя на смеси более богатой, чем требуется, когда активирована форсунка непосредственного впрыска, и топливо подается через непосредственный впрыск.
На шаге 314 способ включает в себя сравнение расчетной минимальной массы впрыскиваемого топлива с верхним пороговым значением и определение, равна ли переменная Fmin или превышает верхнее пороговое значение. Таким образом, при превышении верхнего порогового значения, масса впрыскиваемого топлива, подаваемого форсункой непосредственного впрыска, может быть достаточно большой, чтобы стать причиной погрешности при измерении расхода топлива. В одном из примеров верхнее пороговое значение основано на массе топлива, которая содержит определенное меньшее процентное количество от общего количества топлива. Таким образом, контроллер может избежать быстрого переключения между топливными системами, чтобы уменьшить возможные нарушения крутящего момента. В одном из примеров, со ссылкой на топливную систему 200, верхнее пороговое значение давления может быть пороговым значением давления, при котором обратный клапан 272 позволяет топливо проходить из топливного канала 278 к точке выше по потоку от НВД 214. В другом примере верхнее пороговое значение может быть основано на любом из таких параметров как жесткость топлива и коэффициент теплового расширения топливной рампы. Если определено, что значение переменной Fmin не должно превышать верхнее пороговое значение, то на шаге 315 способ включает в себя поддержание форсунки непосредственного впрыска в деактивированном (или закрытом) состоянии.
Если определено, что значение переменной Fmin должно быть равно или превышать верхнее пороговое значение давления, на шаге 316, способ включает в себя определение и/или обновление нижнего порогового значения, до которого минимальный впрыск топлива непосредственного впрыска может быть уменьшен. Как было указано выше в соответствии с ФИГ. 4, нижнее пороговое значение может быть скорректировано, например, в режиме реального времени, на основе ограничений двигателя, таких как ограничения, связанные с твердыми частицами, ограничения, связанные с событием сгорания, ограничения, связанные с РОГ, и т.д.
После определения нижнего порогового значения способ переходит к шагу 318, на котором в ответ на возросшую минимальную массу впрыскиваемого топлива форсунка непосредственного впрыска цилиндра может быть кратковременно активирована, чтобы активировать непосредственный впрыск топлива в цилиндр. Таким образом, поскольку минимальная масса впрыскиваемого топлива зависит от давления и температуры топливной рампы, в других примерах, форсунка непосредственного впрыска может быть кратковременно открыта в ответ на увеличение давления топлива или температуры топлива в топливной рампе непосредственного впрыска. Форсунка непосредственного впрыска затем может быть оставлена в открытом состоянии до тех пор, пока минимальная масса впрыскиваемого топлива не достигнет определенного нижнего порогового значения. Следует понимать, что активация непосредственного впрыска включает в себя поддержания подачи, по меньшей мере, некоторого количества топлива в двигатель через РВТ. Кроме того, активация форсунки непосредственного впрыска может включать в себя регулировку впрыска топлива из форсунки распределенного впрыска в ответ на топливо, впрыскиваемое форсункой непосредственного впрыска. Соотношение массы топлива непосредственного впрыска к массе топлива распределенного впрыска для каждого из событий сгорания в цилиндре может быть определено на основе одного или более из таких параметров как нижнее пороговое значение давления в топливной рампе, частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, температура двигателя, температура отработавших газов, сажевая нагрузка, момент зажигания, фазы газораспределения и т.д. Далее, следует понимать, что впрыск заранее заданной массы впрыскиваемого топлива может происходить по нескольким событиям впрыска, чтобы поддерживать требуемое воздушно-топливное отношение. Кроме того, активация непосредственного впрыска может включать в себя отсутствие подачи топлива в топливную рампу непосредственного впрыска через топливный насос высокого давления. Таким образом, создание давления в топливной рампе НВ посредством топливного насоса высокого давления можно избежать, при этом уменьшая давление топлива НВ посредством кратковременного непосредственного впрыска.
В некоторых примерах в дополнение к кратковременному открытию форсунки непосредственного впрыска может быть скорректирован параметр потока хладагента (например, увеличен) в ответ на увеличение давления или температуры топливной рампы непосредственного впрыска. Параметром потока хладагента может быть один или более из таких параметров как расход хладагента, температура хладагента, источник хладагента и т.д.
На изображенном примере кратковременная и избирательная активация форсунки непосредственного впрыска включает в себя впрыск некоторого количества топлива через форсунку непосредственного впрыска, отслеживание давления и температуры топливной рампы для непрерывного расчета минимальной массы впрыскиваемого топлива и продолжение непосредственного впрыска до тех пор, пока переменная Fmin равна нижнему пороговому значению давления. Однако следует понимать, что в других примерах форсунка непосредственного впрыска может быть открыта в ответ на изменение давления и температуры топливной рампы и может оставаться активированной в течение заранее заданного периода времени, или впрыскивать заранее заданное количество топлива.
На шаге 320 способ включает в себя определение, достигла ли переменная Fmin или опустилась ли она ниже нижнего порогового значения. Если нет, то на шаге 323 способ включает в себя сохранение непосредственного впрыска активным и продолжение непосредственного впрыска топлива из топливной рампы непосредственного впрыска в цилиндр. Если значение переменной достигло или опустилось ниже, чем нижнее пороговое значение, на шаге 322, форсунка непосредственного впрыска может быть деактивирована. В другом примере, поскольку значение Fmin определено в качестве зависимости от давления и температуры топливной рампы, форсунка непосредственного впрыска может быть деактивирована в ответ на уменьшение давления топлива в топливной рампе НВ. Кроме того, форсунка непосредственного впрыска может оставаться деактивированной до тех пор, пока изменение профиля впрыска топлива не потребует повторной активации форсунки непосредственного впрыска. Когда форсунка непосредственного впрыска деактивирована, на шаге 324, может сохраняться подача топлива в цилиндры двигателя через форсунки распределенного впрыска, по меньшей мере, до тех пор, пока изменение профиля впрыска топлива не потребует деактивации форсунки распределенного впрыска.
Таким образом, когда цилиндр двигателя работает на топливе, подаваемом только из форсунки распределенного впрыска, форсунка непосредственного впрыска может быть кратковременно открыта для впрыска топлива в цилиндр. Масса впрыскиваемого топлива рассчитана на основе параметра впрыскиваемого топлива, например, на основе температуры и/или давления. Форсунка непосредственного впрыска затем может быть избирательно закрыта, когда расчетная масса ниже нижнего порогового значения.
Один из примерных способов для корректировки нижнего порогового значения, при котором происходит деактивация форсунки непосредственного впрыска, показан в алгоритме 400 на ФИГ. 4. В одном из примеров нижнее пороговое значение может включать в себя определение массы топлива, подаваемого в двигатель через непосредственный впрыск при условиях, когда запрошено или дана команда на использование только распределенного впрыска, при этом сохраняя массу впрыскиваемого топлива на уровне выше массы, при которой должен быть активирован топливный насос высокого давления. Нижнее пороговое значение может быть основано на требуемом давлении в топливной рампе. Следовательно, осуществляется впрыск топливо непосредственного впрыска до тех пор, пока давление в топливной рампе на некоторое калиброванное смещение не превысит требуемое давление в топливной рампе. Требуемое давление в топливной рампе, в свою очередь, основано на частоте вращения двигателя и нагрузке.
В другом примере определение нижнего порогового значения может включать в себя определение минимальной требуемой массы непосредственного впрыска. Например, если контроллер автомобиля ожидает, что может потребоваться большая масса непосредственного впрыска, когда происходит повторная активация непосредственного впрыска (например, на основе условий частоты вращения и нагрузки двигателя), то нижнее пороговое значение может быть установлено на более высоком уровне, чтобы обеспечить возможность достижения требуемой массы впрыска. В другом примере, если контроллер автомобиля ожидает, что меньшие массы непосредственного впрыска потребуются, когда происходит повторная активация непосредственного впрыска, нижнее пороговое значение может быть снижено таким образом, чтобы обеспечить возможность достижения минимальной массы впрыска, соответствующей минимальной длительности импульса впрыска.
Что касается ФИГ. 4, алгоритм 400 начинается на шаге 402, на котором рабочие условия двигателя и история двигателя могут быть получены из памяти (например, ПЗУ 106 контроллера 12 на ФИГ. 1) и/или измерены. Например, на шаге 402 контроллер двигателя может получить текущие условия частоты вращения/нагрузки, историю преждевременного зажигания (например, счетчик преждевременного зажигания двигателя), историю детонации двигателя (например, счетчик детонации двигателя), условия РОГ, текущую нагрузку твердых частиц, одно или более из значений текущей температуры отработавших газов (например, от одного или более датчиков 126 и 144 отработавших газов на ФИГ. 1), условия каталитического нейтрализатора отработавших газов и историю примененных в прошлом нижних пороговых значений давления в топливной рампе. Кроме того, если текущее значение одного или более из вышеуказанных параметров не содержится в памяти, то такие параметры могут быть измерены на шаге 402.
На шаге 404 первоначальное нижнее пороговое значение для минимальной массы впрыскиваемого топлива из форсунки непосредственного впрыска может быть определено на основе карты частоты вращения/нагрузки двигателя. Например, значение частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, рассчитанные на шаге 402, могут быть использованы в сочетании с картой частоты вращения/нагрузки, сохраненной в памяти контроллера, которая может выбрать координату в пространстве значений частоты вращения/нагрузки, соответствующую количеству топлива непосредственного впрыска. В одном из примеров нижнее пороговое значение возрастает вместе с возросшей частотой вращения двигателя и возрастает вместе с возросшей нагрузкой двигателя. Требуемое количество топлива непосредственного впрыска может соотноситься с разностью между минимальной массой впрыскиваемого топлива при текущем давлении в топливной рампе и требуемой массой впрыскиваемого топлива при низком давлении в топливной рампе.
В некоторых примерах определение нижнего порогового значения на шаге 404 может включать в себя корректировку ранее определенного нижнего порогового значения (например, нижнего порогового значения, полученного из памяти на шаге 402, определенного в ходе предыдущего исполнения алгоритма 400) в направлении к значению, определенному посредством карты частоты вращения/нагрузки во время текущего исполнения последовательности 400. Например, нижнее пороговое значение давления, определенное на шаге 404, может быть отфильтровано в предыдущее нижнее пороговое значение посредством метода регрессии. Таким образом, нижнее пороговое значение со временем может стать более стабильным.
Теперь, продолжая с переходом к шагу 406, получена история преждевременного зажигания двигателя, включая, например, счетчик преждевременного зажигания, представляющий количество событий преждевременного зажигания, которые произошли в двигателе за цикл движения автомобиля. Если значение счетчика преждевременного зажигания двигателя превышает пороговое значение, то может быть определено, что двигатель (или конкретные цилиндры такого двигателя) подвержены преждевременному зажиганию. Соответственно, может потребоваться увеличение количества топлива непосредственного впрыска, чтобы уменьшить вероятность возникновения событий преждевременного зажигания в будущем. Если определено, что значение счетчика преждевременного зажигания двигателя превышает пороговое значение, то алгоритм 400 переходит к шагу 408. В противном случае алгоритм 400 переходит к шагу 410.
На шаге 408 нижнее пороговое значение может быть скорректировано в ответ на значение счетчика преждевременного зажигания двигателя. В одном из примеров нижнее пороговое значение может быть увеличено с увеличением количества событий преждевременного зажигания. В другом примере нижнее пороговое значение может быть уменьшено с уменьшением количества событий преждевременного зажигания. В результате, количество топлива непосредственного впрыска в ответ на увеличение давления в топливной рампе непосредственного впрыска варьируется. Таким образом, ухудшение состояния топливной форсунки может быть уменьшено, при этом уменьшая вероятность события преждевременного зажигания. После шага 408 алгоритм 400 переходит к шагу 410.
На шаге 410 выполняется получение истории детонации двигателя и определяется, превышает ли значение счетчика детонации двигателя пороговое значение. Например, может быть определено, включает ли в себя история двигателя события детонации при текущих условиях частоты вращения/нагрузки. Дополнительно, текущие рабочие условия двигателя могут быть использованы для прогнозирования, может ли возникнуть детонация при впрыске топлива в камеру сгорания. Например, при условиях, когда температура отработавших газов может стать повышенной, двигатель (или цилиндр двигателя) может быть подвержен событиям детонации двигателя. Если пороговое количество событий детонации двигателя истекло, и значение счетчика событий детонации двигателя превышает пороговое значение, то может потребоваться увеличение количества топлива непосредственного впрыска, чтобы уменьшить вероятность возникновения дальнейших событий детонации. Если определено, что значение счетчика превышает пороговое значение, то алгоритм 400 переходит к шагу 412. В противном случае алгоритм 400 переходит к шагу 414.
На шаге 412 нижнее пороговое значение может быть увеличено в ответ на работу в условиях частоты вращения/нагрузки, при которых двигатель подвержен воздействию событий детонации. Следовательно, количество топлива непосредственного впрыска в ответ на увеличение давления в топливной рампе непосредственного впрыска уменьшается. Таким образом, может быть снижено ухудшение состояния топливной форсунки при поддержании большего количества топлива в топливной рампе НВ для впрыска в ответ на будущие события детонации двигателя. Таким образом, посредством увеличения нижнего порогового значения давления в топливной рампе в ответ на условия частоты вращения/нагрузки двигателя, при которых двигатель подвержен событиям детонации, может быть улучшена производительность двигателя. После шага 412 алгоритм 400 переходит к шагу 414.
На шаге 414 может быть определено, существуют ли какие-либо ограничения РОГ. Например, при низкой частоте вращения и средней нагрузке может быть ограничено охлажденная РОГ. В другом примере может существовать задержка в получении требуемого количества охлажденной РОГ. В данном случае, ограничение охлажденной РОГ может быть решено посредством корректировки нижнего порогового значения. Если корректировка нижнего порогового значения требуется на основе условий РОГ, то алгоритм 400 может перейти к шагу 416. В противном случае алгоритм 400 переходит к шагу 418.
На шаге 416 нижнее пороговое значение может быть скорректировано до нижнего значения в ответ на ограничение РОГ. В результате, количество топлива, непосредственно впрыскиваемого в цилиндры в ответ на достижение верхнего порогового значения давления в топливной рампе непосредственного впрыска/минимальной массы впрыска, может быть увеличено. В другом примере нижнее пороговое значение может быть скорректировано до верхнего значения в ответ на ограничение РОГ. В результате, количество топлива, непосредственно впрыскиваемого в цилиндры в ответ на достижение верхнего порогового значения давления в топливной рампе непосредственного впрыска/минимальной массы впрыска, может быть уменьшено. Таким образом, ухудшение состояния топливной форсунки может быть уменьшено, при дальнейшем охлаждении рециркулируемых отработавших газов, тем самым увеличивая производительность двигателя. В других случаях на шаге 416 в ответ на ограничение холодной РОГ, количество событий сгорания, для которых происходит активация форсунок непосредственного впрыска, может быть увеличено или уменьшено без корректировки нижнего порогового значения. Таким образом, РОГ может быть обеспечена на требуемое количество событий сгорания. После шага 416 алгоритм 400 переходит к шагу 418.
При переходе к шагу 418 происходит определение того, превосходит ли нагрузка фильтра твердых частиц (ТЧ) отработавших газов (например, устройство 72 контроля токсичности на ФИГ. 1) пороговое значение. Следует понимать, что нагрузка фильтра ТЧ в данном случае может также быть названа сажевой нагрузкой. В одном из примеров подача топлива в двигатель через непосредственный впрыск может привести к увеличенному количеству несгоревшего топлива, в частности, в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или высокой нагрузки двигателя, тем самым увеличивая количество выбросов сажи. Если сажевая нагрузка фильтра ТЧ равна или превышает пороговое значение нагрузки, увеличенные выбросы сажи могут не улавливаться фильтром в достаточной степени и, таким образом, могут попадать в атмосферу. Таким образом, при условиях, когда сажевая нагрузка превышает пороговое значение нагрузки, непосредственный впрыск может быть менее желательным из-за повышенных выбросов ТЧ во время непосредственного впрыска. Если сажевая нагрузка превышает пороговое значение нагрузки, алгоритм 400 может перейти к шагу 420 для корректировки нижнего порогового значения на основе сажевой нагрузки. В противном случае алгоритм 400 может перейти к шагу 422.
На шаге 420 нижнее пороговое значение может быть скорректировано на основе сажевой нагрузки фильтра ТЧ. Например, нижнее пороговое значение может быть уменьшено в ответ на сажевую нагрузку, превышающую верхнее пороговое значение. Следовательно, количество топлива непосредственного впрыска в ответ на увеличение давления в топливной рампе непосредственного впрыска уменьшается. В другом примере в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или высокой нагрузки двигателя нижнее пороговое значение давления в топливной рампе может быть скорректировано на основе сажевой нагрузки, независимо от того, превышает ли сажевая нагрузка пороговое значение или нет. В том примере с увеличением сажевой нагрузки скорректированное нижнее пороговое значение может возрастать, тем самым обеспечения подачу меньшего количества топлива через непосредственный впрыск в условиях повышенной сажевой нагрузки. Таким образом, ухудшение состояния топливной форсунки может быть уменьшено с уменьшением выбросов сажи. После шага 420 алгоритм 400 переходит к шагу 422.
На шаге 422 происходит сравнение температуры отработавших газов с пороговым значением температуры отработавших газов. В частности, в условиях высокой нагрузки и высокой частоты вращения температура отработавших газов может возрастать. В одном из примеров температура отработавших газов (например, измеренная датчиком температуры отработавших газов) может быть сравнена с первым пороговым значением температуры отработавших газов. Первое пороговое значение температуры отработавших газов может быть верхним пороговым значением, при превышении которого может быть ухудшена производительность каталитического нейтрализатора (например, катализатора в ТКН 71 на ФИГ. 1). Таким образом, первое пороговое значение температуры отработавших газов может быть основано на типе и конфигурации каталитического нейтрализатора. В другом примере температура отработавших газов, рециркулирующих в контуре РОГ ВД (например, измеренная датчиком 144 РОГ) может быть сравнена со вторым пороговым значением температуры отработавших газов. Второе пороговое значение температуры отработавших газов может быть верхним пороговым значением, при превышении которого может произойти ухудшение производительности турбины (например, турбины 164 на ФИГ. 1). Если одно или более из значений температуры отработавших газов превышает пороговое значение температуры отработавших газов, то алгоритм 400 переходит к шагу 424. В противном случае алгоритм 400 переходит к шагу 425.
На шаге 424 нижнее пороговое значение может быть скорректировано на основе одного или более из значений температуры отработавших газов, раскрытых выше со ссылкой на шаг 422. Например, нижнее пороговое значение может быть уменьшено в ответ на температуру отработавших газов, превышающую соответствующее пороговое значение температуры. В результате, количество топлива непосредственного впрыска в ответ на увеличение давления в топливной рампе непосредственного впрыска возрастает. Таким образом, чтобы ограничить повышение температуры отработавших газов, нижнее пороговое значение может быть скорректировано до нижнего значения (следовательно, количество топлива непосредственного впрыска, связанное с нижним пороговым значением, может быть увеличено до высокого значения). В случае с двигателем с наддувом уменьшение температуры отработавших газов может также помочь в уменьшении температуры на впуске турбины, тем самым в какой-то мере устраняя проблемы, связанные с долговечностью турбонагнетателя. Таким образом, подача большего количества топлива через непосредственный впрыск может привести к временному падению объемной экономии топлива, однако это может быть приемлемым ввиду ограничений давления в топливной рампе НВ и ограничений температуры отработавших газов. После шага 424 алгоритм 400 переходит к шагу 425.
В некоторых примерах скорректированное нижнее пороговое значение, определенное на шаге 422 и/или 424, может быть в некоторых случаях скорректировано на основе характеристик топливной системы. В одном из примеров нижняя граница может быть установлена равной нижнему пороговому значению, т.е. нижняя граница основана на давлении или минимальном количестве впрыскиваемого топлива, при котором должен быть активирован насос высокого давления. Таким образом, нижняя граница может быть давлением, ниже которого топливный насос высокого давления должен быть активирован для непосредственного впрыска. Со ссылкой на топливную систему 200 на ФИГ. 2 эта нижняя граница может быть основана на давлении на выпуске топливного насоса 214 высокого давления в дополнение к характеристикам форсунок 252 непосредственного впрыска.
После одного из шагов 422 или 424, если нижнее пороговое значение меньше, чем эта нижняя граница, то пороговое значение давления может быть ограничено до нижней границы на шаге 425. В другом примере пороговое значение может быть скорректировано до, по меньшей мере, заранее заданной величины давления выше этой пороговой границы. Посредством корректировки нижнего порогового значения можно избежать повторной активации топливного насоса высокого давления в случае погрешностей подачи топлива во время снижения давления топлива в топливной рампе НВ.
На шаге 426 скорректированное нижнее пороговое значение может быть применено в управляющем алгоритме более высокого порядка для форсунки (например, алгоритм 300 на ФИГ. 3). Следует понимать, что применение нижнего порогового значения может дополнительно включать в себя сохранение скорректированного нижнего порогового значения в памяти контроллера для последующей адаптации. Например, во время последующего исполнения алгоритма 400 скорректированное нижнее пороговое значение может быть получено из памяти на шаге 402, и может быть использовано для дальнейшей адаптации. После выполнения шага 426 алгоритм 400 завершается.
Карта 500 на ФИГ. 5 изображает ось времени для работы двигателя и для работы топливной форсунки непосредственного впрыска для поддержания минимальной массы впрыскиваемого топлива из деактивированной форсунки непосредственного впрыска в требуемом диапазоне. Это уменьшает погрешности подачи топлива, когда происходит повторная активация форсунки непосредственного впрыска. Таким образом, минимальная масса впрыскиваемого топлива рассчитывается на основе давления и температуры топливной рампы непосредственного впрыска. На карте 500 изображено состояние расхода топлива, проходящего через форсунку непосредственного впрыска, на графике 512. В данном случае, когда форсунка непосредственного впрыска открыта, топливо может поступать (расход топлива >0? = Да) из топливной рампы НВ в цилиндр двигателя, при этом, когда форсунка непосредственного впрыска закрыта, расход топлива отсутствует (расход топлива >0? = Нет). Следует понимать, что для всей продолжительности адаптации форсунки непосредственного впрыска, как показано на ФИГ. 5, топливо в двигатель подается через распределенный впрыск.
Далее, на карте 500 изображена минимальная масса впрыскиваемого топлива на линии 522 относительно верхнего порогового значения массы впрыска (показано линией 524) и нижнего порогового значения массы впрыска (показано линией 523). Сажевая нагрузка сажевого фильтра отработавших газов показана линией 532 относительно верхнего порогового значения сажи (показано линией 534). В соответствии с настоящим описанием сажевая нагрузка может быть примерным параметром двигателя, используемым для корректировки нижнего порогового значения 523 массы впрыска. Температура отработавших газов показана линией 542, а частота вращения двигателя показана линией 552.
Вертикальные отметки t0-t12 представляют собой исследуемые моменты времени во время выполнения последовательности. В данном случае происходит периодическая активация форсунки непосредственного впрыска. В частности, форсунка непосредственного впрыска активируется и происходит впрыск топлива во время интервалов t0-t1, t2-t3, t5-t6, t7-t8, t10-t11 и от t12 и далее, при этом форсунка непосредственного впрыска деактивирована во время интервалов t1-t2, t3-t5, t6-t7, t8-t10 и t11-t12. Таким образом, во время интервалов t1-t2, t3-t5, t6-t7, t8-t10 и t11-t12 цилиндр двигателя может работать только на распределенном впрыске топлива, при этом во время других интервалов цилиндр двигателя работает на распределенном и непосредственном впрыске топлива.
В t0 топливо может подано в двигатель с использованием любого из непосредственного и распределенного впрыска. Несмотря на отсутствие изображения, расход топлива может варьироваться на основе рабочих условий. Между t0 и t1 происходит периодическая деактивация форсунки НВ (когда расход топлива не превышает нулевое значение). В эти периоды, из-за окружающих условий, температура и давление топлива, находящегося в состоянии застоя в топливной рампе НВ, может возрасти. В результате, минимальная масса впрыскиваемого топлива из форсунки непосредственного впрыска может также возрасти соответственно. При условиях, когда существует расход топлива через форсунку непосредственного впрыска, давление в топливной рампе НВ может уменьшиться, с соответствующем уменьшением минимальной массы впрыскиваемого топлива. Кроме того, между временем t0 и t1 нижнее пороговое значение 523 массы впрыска может быть выше уровня 521, при котором топливный насос высокого давления должен быть активирован, перед тем как будет разрешено последующее событие непосредственного впрыска.
В t1 непосредственный впрыск топлива деактивирован, например, из-за рабочих условий двигателя, при которых выбран профиль впрыска топлива, который подразумевает только распределенный впрыск топлива. От t1 до t2 поток топлива через форсунку непосредственного впрыска отсутствует. Топливо, находящееся в состоянии застоя, может вызвать повышение давления и, соответственно, вызвать повышение переменной Fmin. В одном из примеров из-за жесткой конструкции топливной рампы значение переменной Fmin может возрасти вместе с увеличением давления и температуры топливной рампы.
Во время t2 Fmin достигает верхнего порогового значения 524, в ответ на которое создается команда для потока топлива непосредственного впрыска. В частности, форсунка непосредственного впрыска кратковременно активирована в ответ на увеличение минимальной массы впрыскиваемого топлива, и инициирован непосредственный впрыск. Дополнительно, в t2, нижнее пороговое значение 523 увеличивается на основе условий частоты вращения двигателя/нагрузки двигателя.
Между t2 и t3 топливо подается в цилиндр сгорания через непосредственный впрыск и распределенный впрыск. В одном из примеров продолжительность между t2 и t3 может содержать событие непосредственного впрыска одиночного такта впуска или такта сжатия в единичном событии сгорания в цилиндре, в дополнение к единичному событию распределенного впрыска на такте впуска. С впрыском топлива через форсунку непосредственного впрыска давление в топливной рампе НВ может упасть с соответствующим уменьшением Fmin.
В t3 значение Fmin снижено до нижнего порогового значения 523, в ответ на которое деактивирована форсунка непосредственного впрыска. Таким образом, переходная активация форсунки непосредственного впрыска в ответ на увеличение значения Fmin до верхнего порогового значения 524 в t2 завершена посредством деактивации форсунки непосредственного впрыска в ответ на падение Fmin до нижнего порогового значения 523 в t3. Следует понимать, что расход топлива, проходящего через форсунку распределенного впрыска, и из топливного насоса (например, впуск топливного насоса высокого давления) в топливную рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска, может оставаться, по существу, выше нуля в t3.
От времени t3 до времени t5 расход топлива НВ равен нулю. Таким образом, топливо может находиться в состоянии застоя в топливной рампе НВ. Это может привести к еще одному увеличению давления в топливной рампе НВ и, тем самым, значения Fmin топливной форсунки непосредственного впрыска. Во время t4 может произойти событие преждевременного зажигания (ПЗ), в ответ на которое нижнее пороговое значение 523 уменьшено.
Кроме того, в t4 Fmin снова достигает верхнего порогового значения 524 в ответ на увеличение температуры в топливной рампе НВ. В результате, начинается непосредственный впрыск. Между временем t4 и t5 топливо подается в цилиндр сгорания через непосредственный впрыск. Поскольку давление в топливной рампе уменьшается в ответ на события непосредственного впрыска, Fmin начинает уменьшаться.
В t5 Fmin достигает нижнего порогового значения 523, и деактивируется форсунка непосредственного впрыска. От t5 до t6 расход топлива НВ равен нулю. Таким образом, топливо может находиться в состоянии застоя в топливной рампе НВ, тем самым вызывая увеличение давления в топливной рампе НВ и, соответственно, увеличение Fmin.
В t6 Fmin снова достигает верхнего порогового значения 524 и начинается непосредственный впрыск. Дополнительно, во время t6 нижнее пороговое значение 523 корректируется на основе увеличения частоты вращения двигателя. Работа системы непосредственного впрыска продолжается от времени t6 до времени t7, а увеличение расхода топлива, проходящего через форсунку непосредственного впрыска, достаточно для уменьшения температуры и давления в топливной рампе НВ, таким образом, что значение Fmin топливной рампы НВ падает до нижнего порогового значения 523. Во время t7 форсунки непосредственного впрыска деактивированы.
От времени t7 до времени t8 сажевая нагрузка 532 возрастает и достигает значения, превышающего верхнее пороговое значение 531 сажевой нагрузки. В то же время, значение Fmin может увеличиваться в топливной рампе НВ из-за находящегося в состоянии застоя топлива. Во время t8 Fmin снова достигает верхнего порогового значения 524 и начинается непосредственный впрыск. Дополнительно, нижнее пороговое значение 523 корректируется на основе возрастающей сажевой нагрузки. Работа системы непосредственного впрыска продолжается, начиная от времени t8, а увеличение расхода топлива, проходящего через форсунку непосредственного впрыска, достаточно для уменьшения температуры и давления в топливной рампе НВ. После t8 топливо может быть подано в цилиндр двигателя через непосредственный впрыск и распределенный впрыск.
В одном из примеров способ для двигателя содержит: при работе цилиндра двигателя на топливе только от первой форсунки, кратковременное открытие второй форсунки для впрыска топлива в цилиндр; расчет массы впрыскиваемого топлива на основе параметра впрыскиваемого топлива; и закрытие второй форсунки, когда расчетная масса ниже нижнего порогового значения, нижнее пороговое значение скорректировано на основе одного или более рабочих условий двигателя. В предыдущем примере кратковременное открытие может происходить в ответ на увеличение давления топлива в топливной рампе, соединенной со второй форсункой, или в ответ на расчетную массу, превышающую нижнее пороговое значение, но не превышающую верхнее пороговое значение. В любом из предыдущих примеров параметр впрыскиваемого топлива может включать в себя один или более из таких параметров как давление и температура впрыскиваемого топлива. В любом из предыдущих примеров верхнее пороговое значение может быть скорректировано на основе процентного количества общего количества топлива непосредственного впрыска относительно количества топлива непосредственного впрыска при работе форсунки непосредственного впрыска с минимальной длительностью импульса. В любом из предыдущих примеров с топливной рампой, соединенной со второй форсункой, топливная рампа может быть второй топливной рампой, отличной от первой топливной рампы, соединенной с первой форсункой. В любом или во всех из предыдущих примеров, в качестве дополнения или варианта, в каждой из первой и второй топливных рамп может быть увеличено давление посредством общего топливного насоса высокого давления, причем во время кратковременного открытия и закрытия поток топлива из топливного насоса высокого давления во вторую топливную рампу деактивирован. В любом из предыдущих примеров нижнее пороговое значение может быть скорректировано с поддержанием его выше давления, при котором активируется поток топлива из топливного насоса высокого давления во вторую топливную рампу. Любой или все из предыдущих примеров могут в качестве дополнения или варианта содержать, когда вторая форсунка кратковременно открыта, регулировку впрыска топлива из первой форсунки в ответ на топливо, впрыскиваемое второй форсункой. В данном случае кратковременное открытие может быть в качестве дополнения или варианта основано на коэффициенте теплового расширения топлива во второй топливной рампе. В любом или во всех из предыдущих примеров с нижним пороговым значением нижнее пороговое значение может быть в качестве дополнения или альтернативы скорректировано на основе расчетной сажевой нагрузки, нижнее пороговое значение увеличивается с увеличением сажевой нагрузки. В любом из предыдущих примеров первая топливная форсунка может быть форсункой распределенного впрыска, а вторая топливная форсунка может быть форсункой непосредственного впрыска. В любом или во всех из предыдущих примеров способ может в качестве дополнения или варианта регулировать параметр охлаждающей системы, соединенной с топливной рампой, в ответ на увеличение давления в топливной рампе, параметр включает в себя один из таких параметров как расход и температура хладагента.
В другом примере способ для двигателя может содержать: во время работы цилиндра двигателя только на распределенном впрыске топлива, периодический впрыск топлива, находящегося в состоянии застоя в топливной рампе непосредственного впрыска, в цилиндр, периодический впрыск включает в себя инициирование впрыска, когда минимальная масса впрыскиваемого топлива форсунки непосредственного впрыска достигает верхнего порогового значения, и прекращение впрыска, когда минимальная масса впрыскиваемого топлива опускается ниже нижнего порогового значения, минимальная масса впрыскиваемого топлива рассчитана на основе температуры и давления топлива в топливной рампе непосредственного впрыска. В предыдущем примере нижнее пороговое значение может быть в качестве дополнения или альтернативы скорректировано на основе рабочих условий двигателя, включающих в себя одно или более из таких условий как уровень сажи в отработавших газах и история преждевременного зажигания. В любом из предыдущих примеров верхнее пороговое значение может быть в качестве дополнительно скорректировано на основе процентного количества общего топлива, впрыскиваемого системой НВ, по сравнению с всей топливной системой, если система НВ работает с минимальной длительностью импульса. В любом из вышеуказанных примеров, когда происходит периодический впрыск топлива, периодический впрыск топлива может в качестве дополнения или альтернативы включать в себя подачу топлива как единичное событие непосредственного впрыска на такте впуска на событие сгорания в цилиндре.
В еще одном другом примере топливная система для двигателя внутреннего сгорания может содержать топливную форсунку распределенного впрыска, сообщающуюся с цилиндром; топливную форсунку непосредственного впрыска, сообщающуюся с цилиндром; первую топливную рампу, сообщающуюся с форсункой распределенного впрыска; вторую топливную рампу, сообщающуюся с форсункой непосредственного впрыска; топливный насос высокого давления, сообщающийся с каждой из первой и второй топливных рамп; и управляющую систему, выполненную с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти для: расчета массы впрыска топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска на основе условий топлива во второй топливной рампе; при первом условии, когда расчетная масса впрыска превышает верхнее пороговое значение, увеличения расхода топлива, проходящего через топливную форсунку непосредственного впрыска; при втором условии, когда расчетная масса впрыска падает ниже нижнего порогового значения, уменьшения расхода топлива, проходящего через топливную форсунку непосредственного впрыска; и во время обоих из первого и второго условий подачи топлива в цилиндр через топливную форсунку распределенного впрыска. В предыдущей системе впуск топливного насоса высокого давления в качестве дополнения или альтернативы соединен с первой топливной рампой, а выпуск топливного насоса высокого давления соединен со второй топливной рампой. В любом из предыдущих примеров масса впрыска в качестве дополнения или альтернативы рассчитана на основе каждого из таких параметров как температура и давление топлива во второй топливной рампе, масса впрыска увеличивается по мере увеличения любого из таких параметров как температура и давление топлива во второй топливной рампе.
Технический результат подачи топлива из топливной рампы непосредственного впрыска, когда минимальная масса впрыскиваемого топлива, подаваемого из топливной рампы НВ, превышает пороговое значение, состоит в том, что в некоторой степени предотвращено ухудшение состояния форсунки непосредственного впрыска и снижены погрешности измерений параметров топлива. Посредством подачи топлива из топливной рампы НВ до тех пор, пока давление в топливной рампе НВ не достигнет нижнего порогового значения, таким образом, что минимальная масса впрыска может быть сохранена в требуемом диапазоне, производительность двигателя может быть улучшена, особенно сразу после активации форсунки непосредственного впрыска. Технический результат поддержания минимальной массы впрыскиваемого топлива выше уровня, при котором должен быть возобновлен поток топлива из топливного насоса высокого давления в топливную рампу НВ, состоит в том, что могут быть устранены проблемы, связанные с ШВР двигателя, при этом поддерживая давление в топливной рампе у ответственного порогового значения, таким образом, что, когда происходит повторная активация НВ, использование минимальной массы НВ все еще остается целесообразным. Следует понимать, что конфигурации и способы, 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, в схеме 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 «один» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут содержать один или несколько 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 включенными в предмет настоящего раскрытия изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2016 |
|
RU2719752C2 |
| 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 ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
| Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска | 2016 |
|
RU2715765C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2710442C2 |
| УПРАВЛЕНИЕ ВСПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2685783C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
Изобретение относится к системам управления двойного впрыска топлива двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является предотвращение повреждения аппаратуры топливной системы. Предложен способ управления работой двигателя с возможностями системы двойного впрыска топлива, чтобы обеспечить контроль превышения давления в топливной рампе. Способ содержит управление работой цилиндра двигателя только с использованием распределенного впрыска, при этом избирательно активируя и деактивируя форсунку непосредственного впрыска в ответ на расчетную минимальную массу впрыскиваемого топлива из форсунки непосредственного впрыска. Непосредственный впрыск топлива активирован до тех пор, пока минимальная масса топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска, не достигнет нижнего порогового значения, превышающего предел ШВР двигателя. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил. 
1. Способ управления системой двойного впрыска топлива, содержащий шаги, на которых:
при работе цилиндра двигателя на топливе, подаваемом только первой форсункой, кратковременно открывают вторую форсунку для впрыска топлива в цилиндр; рассчитывают массу впрыскиваемого топлива на основе параметра впрыскиваемого топлива и
закрывают вторую форсунку, когда расчетная масса ниже нижнего порогового значения, при этом нижнее пороговое значение корректируют на основе одного или более из рабочих условий двигателя, при этом топливная рампа, соединенная со второй форсункой, - это вторая топливная рампа, отличная от первой топливной рампы, соединенной с первой форсункой, отличающийся тем, что давление в каждой из первой и второй топливных рамп увеличивают посредством общего топливного насоса высокого давления, и при этом во время кратковременного открытия и закрытия поток топлива из топливного насоса высокого давления во вторую топливную рампу деактивирован.
2. Способ по п. 1, в котором кратковременное открытие осуществляют в ответ на увеличение давления топлива в топливной рампе, соединенной со второй форсункой.
3. Способ по п. 1, в котором параметр впрыскиваемого топлива содержит один или более из таких параметров, как давление и температура впрыскиваемого топлива.
4. Способ по п. 1, в котором кратковременное открытие осуществляют в ответ на то, что расчетная масса выше нижнего порогового значения и ниже верхнего порогового значения.
5. Способ по п. 1, в котором верхнее пороговое значение основано на процентном количестве общего количества топлива, впрыскиваемого системой непосредственного впрыска, относительно количества топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска при работе с минимальной длительностью импульса.
6. Способ по п. 1, в котором нижнее пороговое значение корректируют для поддержания его выше давления, при котором активирован поток топлива из топливного насоса высокого давления во вторую топливную рампу.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно, когда вторую форсунку кратковременно открывают, регулируют впрыск топлива из первой форсунки в соответствии с количеством топлива, впрыскиваемого второй форсункой.
8. Способ по п. 1, в котором кратковременное открытие дополнительно основано на коэффициенте теплового расширения топлива во второй топливной рампе.
9. Способ по п. 1, в котором нижнее пороговое значение корректируют на основе расчетной сажевой нагрузки, при этом нижнее пороговое значение возрастает с возрастанием сажевой нагрузки.
10. Способ по п. 1, в котором первая топливная форсунка представляет собой форсунку распределенного впрыска, а вторая топливная форсунка представляет собой форсунку непосредственного впрыска.
11. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют параметр охлаждающей системы, соединенной с топливной рампой, в ответ на увеличение давления в топливной рампе, при этом параметр включает в себя один из таких параметров, как расход и температура хладагента.
12. Способ управления системой двойного впрыска топлива, содержащий шаги, на которых:
при работе цилиндра двигателя только с распределенным впрыском топлива из топливной рампы распределенного впрыска осуществляют периодический впрыск топлива, находящегося в топливной рампе непосредственного впрыска, в цилиндр, при этом периодический впрыск предполагает инициирование впрыска, когда минимальная масса впрыскиваемого топлива форсунки непосредственного впрыска достигает верхнего порогового значения, и прекращение впрыска, когда минимальная масса впрыскиваемого топлива падает ниже нижнего порогового значения, при этом минимальную массу впрыскиваемого топлива рассчитывают на основе температуры и давления топлива в топливной рампе непосредственного впрыска, отличающийся тем, что давление в каждой из топливных рамп увеличивают посредством общего топливного насоса высокого давления, и при этом во время кратковременного открытия и закрытия поток топлива из топливного насоса высокого давления в топливную рампу непосредственного впрыска деактивирован.
13. Способ по п. 12, в котором нижнее пороговое значение корректируют на основе рабочих условий двигателя, содержащих одно или более из таких условий, как уровень сажи в отработавших газах и история преждевременного зажигания в двигателе.
14. Способ по п. 12, в котором верхнее пороговое значение корректируют на основе процентного соотношения общего количества непосредственно впрыскиваемого топлива относительно количества топлива, непосредственно впрыскиваемого при работе форсунки непосредственного впрыска с минимальной длительностью импульса.
15. Способ по п. 12, в котором периодический впрыск предполагает подачу топлива в качестве единичного непосредственного впрыска на такте впуска на событие сгорания в цилиндре.
16. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания, содержащая:
топливную форсунку распределенного впрыска, выполненную с возможностью сообщения с цилиндром;
топливную форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью сообщения с цилиндром;
первую топливную рампу, выполненную с возможностью сообщения с форсункой распределенного впрыска;
вторую топливную рампу, выполненную с возможностью сообщения с форсункой непосредственного впрыска;
топливный насос высокого давления, выполненный с возможностью сообщения с каждой из первой и второй топливных рамп; и
управляющую систему, выполненную с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для:
расчета массы впрыска топлива, впрыскиваемого форсункой непосредственного впрыска, на основе условий топлива во второй топливной рампе; при первом условии, когда расчетная масса впрыска превышает верхнее пороговое значение, увеличения расхода топлива, проходящего через топливную форсунку непосредственного впрыска;
при втором условии, когда расчетная масса впрыска падает ниже нижнего порогового значения, уменьшения расхода топлива, проходящего через топливную форсунку непосредственного впрыска; и
во время обоих из первого и второго условий подачи топлива в цилиндр через топливную форсунку распределенного впрыска, отличающаяся тем, что управляющая система выполнена с возможностью увеличения давления в каждой из первой и второй топливных рамп посредством общего топливного насоса высокого давления, с обеспечением деактивации потока топлива из топливного насоса высокого давления во вторую топливную рампу во время кратковременного открытия и закрытия.
17. Система по п. 16, в которой впуск топливного насоса высокого давления соединен с первой топливной рампой, а выпуск топливного насоса высокого давления соединен со второй топливной рампой.
18. Система по п. 16, в которой масса впрыска рассчитана на основе каждого из таких параметров, как температура и давление топлива во второй топливной рампе, при этом масса впрыска возрастает по мере увеличения любого из таких параметров, как температура и давление топлива во второй топливной рампе.
| US 2012167859 A1, 2012-07-05 | |||
| 0 |
|
SU152686A1 | |
| Буровое двухшарошечное долото | 1962 |
|
SU152843A1 |
| US 2006207567 A1, 2006-09-21 | |||
| US 2003233997 A1, 2003-12-25. | |||
