Перекрестная ссылка на родственную заявку
По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США №62/300,997, озаглавленной «Способы и системы для разгрузки давления в топливной рампе», поданной 29 февраля 2016 г. Содержание вышеуказанной заявки полностью включено в настоящую заявку для любых целей посредством отсылки.
Область техники
Настоящая заявка в целом относится к системам и способам для регулирования работы топливных форсунок двигателя внутреннего сгорания для уменьшения стука форсунок.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели могут быть выполнены с возможностью подачи топлива в цилиндр двигателя как путем впрыска во впускной канал, так и непосредственного впрыска. Двигатели с впрыском топлива во впускной канал и непосредственным впрыском ВВКНВ (PFDI) могут пользоваться преимуществами каждой из этих систем впрыска топлива. Например, при повышенных нагрузках двигателя можно осуществлять впрыск топлива в цилиндр двигатель посредством форсунки непосредственного впрыска, тем самым используя преимущества непосредственного впрыска НВ (DI) в части охлаждения заряда. Во время работы двигателя при пониженных нагрузках и пуска двигателя топливо можно впрыскивать в цилиндр двигателя через впускной канал цилиндра двигателя посредством форсунки впрыска во впускной канал, что снижает выбросы твердых частиц. В других условиях одну порцию топлива можно подавать в цилиндр форсункой впрыска во впускной канал, а остальное топливо можно подавать в указанный цилиндр посредством форсунки непосредственного впрыска.
В периоды работы двигателя, когда непосредственный впрыск топлива выключен, и топливо не подают форсункой непосредственного впрыска (например, в условиях, когда запланирован только впрыск топлива во впускные каналы), может происходить расширение топлива, блокированного внутри топливной рампы НВ, под воздействием высокой температуры. Это может привести к росту давления в топливной рампе НВ и повышенным температурам распылителя форсунки. При длительном периоде отключения НВ рост давления может быть значительным. Длительное воздействие высокого давления может привести к повреждению компонентов топливной системы. Для борьбы с этими явлениями, во время отключения непосредственного впрыска можно периодически выдавать небольшое количество топлива из форсунок непосредственного впрыска для разгрузки давления в топливной рампе непосредственного впрыска и снижения температуры распылителя форсунки.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки вышеуказанного решения. В качестве примера, при включении форсунок непосредственного впрыска для разгрузки давления в топливной рампе НВ возникает высокое ударное усилие, передаваемое от форсунок на головки блока цилиндров двигателя. В связи с этим в транспортном средстве возникает стук, который может быть неприемлем для водителя транспортного средства. При этом, чем выше давление в рампе, тем сильнее возникающий стук. Кроме того, если впрыск во впускные каналы осуществляют в режиме холостого хода двигателя, когда шум двигателя низкий, последний может быть недостаточен для сокрытия стука, который может быть слышен водителю и неприемлем для него. Кроме того, высокое давление, создаваемое топливом непосредственного впрыска на головках блока цилиндров, может привести к повреждению головки блока цилиндров и, как следствие, издержкам, связанным с гарантийными обязательствами.
В одном примере вышеуказанные недостатки может как минимум частично преодолеть способ для двигателя, содержащий шаги, на которых: в режиме холостого хода прогретого двигателя поддерживают форсунки непосредственного впрыска выключенными до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не будет снижено с помощью предохранительного клапана насоса высокого давления; а затем дополнительно снижают давление в топливной рампе непосредственного впрыска путем периодического включения форсунок непосредственного впрыска. Так можно разгружать давление в топливной рампе непосредственного впрыска с меньшим стуком.
В качестве примера, двигатель может быть выполнен с возможностью впрыска во впускные каналы и непосредственного впрыска. Топливо в топливную рампу впрыска во впускные каналы может подавать топливоподкачивающий насос низкого давления. Затем топливо под давлением в топливную рампу непосредственного впрыска может подавать насос высокого давления НВД (НРР), топливо в который подает топливоподкачивающий насос низкого давления ННД (LPP). В режимах холостого хода прогретого двигателя топливо в двигатель может поступать только путем впрыска во впускные каналы, а форсунки непосредственного впрыска могут быть выключены. Как следствие, рост давления может быть обусловлен наличием в топливной рампе непосредственного впрыска блокированного топлива, в результате чего на НВД может иметь место повышенное давление. Контроллер может определить необходимую величину разгрузки давления в зависимости от периода отключения форсунок непосредственного впрыска (или периода работы только ВТВК), и дополнительно в зависимости от условий работы двигателя. Затем можно разгрузить давление в рампе НВ с одновременным поддержанием форсунок непосредственного впрыска выключенными. В качестве первого шага, при превышении первого порогового давления в рампе, соответствующего давлению разгрузки насоса высокого давления (ВД), может происходить (например, автоматически с помощью механического привода) периодическое открытие предохранительного клапана насоса, соединенного с НВД, для поддержания давления в рампе на уровне первого порогового давления. Если необходима дополнительная разгрузка давления, например, при превышении порогового периода отключения НВ, форсунки непосредственного впрыска можно периодически включать для подачи топлива с небольшим импульсом в цилиндры. Благодаря как минимум частичной разгрузке давления через предохранительный клапан насоса, дополнительная разгрузка давления через форсунки непосредственного впрыска (при необходимости) может подразумевать меньшее число импульсов впрыска топлива, а также импульсы топлива меньшей длительности, чем те, что потребовались бы для разгрузки давления только с помощью форсунок непосредственного впрыска. Из-за меньшей величины и количества импульсов впрыска топлива, также относительно низкого давления в топливной рампе, при котором включают указанные форсунки, ударное усилие, передаваемое при впрыске на головки блока цилиндров двигателя, может быть существенно ниже (например, пренебрежимо мало), в результате чего неприемлемый стук возникает реже. Это также снижает риск повреждения компонентов топливной системы.
Так можно разгружать давление в топливной рампе НВ и относящемся к ней НВД с одновременным уменьшением возникновения неприемлемого шума, например, стука. Возможность снижения давления в топливной рампе НВ ниже порога разгрузки НВД с помощью предохранительного клапана насоса позволяет поддерживать форсунки непосредственного впрыска выключенным в течение более длительного периода, уменьшая, тем самым, возникновение стука. Даже тогда, когда форсунки непосредственного впрыска включены для разгрузки давления, из-за меньшей величины необходимой разгрузки давления посредством форсунок непосредственного впрыска, возможной благодаря разгрузке давления через предохранительный клапан насоса, величина возникающего неприемлемого шума может быть существенно ниже или пренебрежимо мала. То есть пониженная громкость стука может быть настолько низкой, что станет не слышна (или перестанет быть неприемлемой) для водителя. Кроме того, уменьшение ударного усилия, воздействующего на головку блока цилиндра при непосредственном впрыске, позволяет продлить срок службы компонентов и, тем самым, снизить издержки, связанные с гарантийными обязательствами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно 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». Заявляемый предмет изобретения также не ограничивается вариантами осуществления, устраняющими недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящей заявки.
Краткое описание фигур чертежей
На ФИГ. 1 схематически изображен пример осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления топливной системы, выполненной с возможностью впрыска во впускные каналы и непосредственного впрыска, с возможностью использования с двигателем на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ с возможностью реализации для разгрузки давления в топливной рампе непосредственного впрыска с меньшим стуком.
На ФИГ. 4 представлен пример управления топливной системой для снижения давления в топливной рампе непосредственного впрыска.
На ФИГ. 5А представлен пример гистограммы для сравнения уровней стука, возникающих при применении разных способов для разгрузки давления в топливной рампе НВ.
На ФИГ. 5В представлен пример сравнительной таблицы уровней стука, возникающих при применении разных способов для разгрузки давления в топливной рампе НВ.
На ФИГ. 6 представлены примеры графиков разгрузки давления в топливной рампе НВ с помощью различных способов.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для регулирования работы топливных форсунок двигателя внутреннего сгорания для уменьшения стука форсунок. Пример варианта осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания с форсункой непосредственного впрыска и форсункой впрыска во впускной канал раскрыт на ФИГ. 1. На ФИГ. 2 изображена топливная система с возможностью использования с двигателем на ФИГ. 1. Топливо под давлением в топливную рампу непосредственного впрыска в топливной системе может подавать насос высокого давления, топливо в который подает топливоподкачивающий насос низкого давления. В определенных режимах работы двигателя топливо можно подавать в него только впрыском во впускные каналы, при этом форсунки непосредственного впрыска могут быть выключены. Во время продолжительного периода отключения форсунок непосредственного впрыска в топливной рампе непосредственного впрыска (НВ) может возрастать давление. Способ для разгрузки давления в топливной рампе НВ с меньшим стуком форсунки непосредственного впрыска раскрыт на примере ФИГ. 3. Например, можно применять предохранительный клапан давления, соединенный с насосом высокого давления, вместе с периодическим НВ, как раскрыто на ФИГ. 4. На ФИГ. 5А-5В представлены примеры гистограммы и таблицы для сравнения уровней стука, возникающих при применении разных способов (например, НВ, сброса давления через предохранительный клапан насоса) для разгрузки давления в топливной рампе НВ. На ФИГ. 6 представлены примеры графиков разгрузки давления в топливной рампе НВ указанными способами.
Что касается терминологии, используемой в тексте настоящего раздела «Осуществление изобретения», «насос высокого давления» или «насос непосредственного впрыска» может обозначаться аббревиатурой «НВД». Аналогичным образом, «насос низкого давления» или «топливоподкачивающий насос» может обозначаться аббревиатурой «ННД». Термин «впрыск топлива во впускные каналы» можно сократить до «ВТВК», а «непосредственный впрыск» - до «НВ». «Давление в топливной рампе» или значение давления топлива в топливной рампе может обозначаться аббревиатурой «ДТР» (FRP).
На ФИГ. 1 изображен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Цилиндр 14 (в настоящем описании также именуемый «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. С коленчатым валом 140 также может быть соединен стартер (не показан) через маховик для пуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в цилиндр 14 по ряду воздухозаборных каналов 142, 144 и 146. Воздухозаборный канал 146 выполнен с возможностью сообщения и с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых примерах один или несколько заборных каналов могут содержать устройство наддува, например, турбокомпрессор или нагнетатель. Например, на ФИГ. 1 изображен двигатель 10, выполненный с турбокомпрессором, содержащим компрессор 174, установленный между заборными каналами 142 и 144, и газовую турбину 176, установленную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может как минимум частично приводить в действие газовая турбина 176 посредством вала 180, если устройство наддува выполнено как турбокомпрессор. Однако в других примерах, где двигатель 10 выполнен с нагнетателем, газовая турбина 176 может отсутствовать, а компрессор 174 может быть выполнен с механическим приводом от мотора или двигателя. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен в заборном канале двигателя для изменения расхода и (или) давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как на ФИГ. 1, или, в другом варианте, выше по потоку от компрессора 174.
В выпускной канал 148 могут поступать отработавшие газы и из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 можно выбрать из числа подходящих для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO) (как показано на фигуре), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности выбросов какого-либо иного типа или их комбинацию.
Любой цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим как минимум один впускной тюльпанообразный клапан 150 и как минимум один выпускной тюльпанообразный клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых примерах любой цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать как минимум два впускных тюльпанообразных клапана и как минимум два выпускных тюльпанообразных клапана в верхней области цилиндра.
Впускным клапаном 150 может управлять контроллер 12 через привод 152. Аналогичным образом, выпускным клапаном 156 может управлять контроллер 12 через привод 154. В некоторых режимах контроллер 12 может изменять сигналы, направляемые на приводы 152 и 154, для регулирования открытия и закрытия соответственно впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определять соответствующие датчики положения клапанов (не показаны). Приводы клапанов могут быть электрическими или кулачковыми, либо представлять собой какую-либо их комбинацию. Фазы газораспределения впускного и выпускного клапана можно регулировать одновременно, либо использовать возможности изменения фаз кулачкового распределения, двойного независимого изменения фаз кулачкового распределения или фиксированные фазы кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков с возможностью использования одной или нескольких из следующих систем: переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (WT) и (или) изменения высоты подъема клапанов ИВПК (WL) с возможностью управления контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Например, цилиндр 14 может содержать электроприводной впускной клапан и выпускной клапан с кулачковым приводом, содержащим ППК и (или) ИФКР, или наоборот. В других примерах впускные и выпускные клапаны могут иметь общий привод или систему привода, или привод или систему изменения фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объема при нахождении поршня 138 в нижней точке к объему при нахождении поршня в верхней точке. В одном примере степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используют разные топлива, степень сжатия может быть выше. Это возможно, например, при использовании топлив с высоким октановым числом или высокой скрытой теплотой парообразования. Степень сжатия также может быть выше при использовании непосредственного впрыска в связи с влиянием последнего на детонацию в двигателе.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для воспламенения. Система 190 зажигания выполнена с возможностью подачи искры зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания O3 (SA) от контроллера 12 в определенных режимах работы. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, в двигателе 10 с возможностью автоматического зажигания или зажигания при впрыске топлива, что может иметь место в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим две топливные форсунки 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, поступающего из топливной системы 8. Как подробно раскрыто на примере ФИГ. 2 и 3, топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-1 (FPW-1), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Так топливная форсунка 166 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск (далее также именуемый «НВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 форсунка 166 показана расположенной сбоку от цилиндра 14, она также может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое расположение может способствовать лучшему смешиванию и сгоранию при работе двигателя на спиртосодержащем топливе из-за пониженной испаряемости некоторых спиртосодержащих топлив. Или же форсунка может быть расположена над впускным клапаном или рядом с ним для улучшения смешивания. Топливо может поступать в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Топливный бак также может содержать преобразователь давления, направляющий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной в заборном канале 146, а не в цилиндре 14, что обеспечивает известный из уровня техники впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14 (далее также именуемый «ВТВК»). Топливная форсунка 170 выполнена с возможностью впрыска топлива, полученного из топливной системы 8, пропорционально длительности импульса сигнала ДИВТ-2, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 171. Отметим, что можно использовать единственный формирователь 168 или 171 для обеих систем впрыска топлива или несколько формирователей, например формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, как показано на фигуре.
В другом примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка непосредственного впрыска топлива непосредственно в цилиндр 14. В еще одном примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от впускного клапана 150. В других примерах цилиндр 14 может содержать единственную топливную форсунку с возможностью получения различных топлив из топливных систем в виде топливной смеси с разным относительным количеством компонентов для впрыска топливной смеси либо непосредственно в цилиндр как топливная форсунка непосредственного впрыска или выше по потоку от впускных клапанов как форсунка впрыска во впускной канал. Таким образом, следует понимать, что раскрытые в настоящем описании топливные системы не ограничиваются конкретными конфигурациями топливных форсунок, приведенными в настоящем описании для примера.
Обе форсунки могут подавать топливо в цилиндр во время одного и того же рабочего цикла цилиндра. Например, любая из форсунок выполнена с возможностью подачи части общего количества впрыскиваемого топлива для сжигания в цилиндре 14. Кроме того, распределение долей и (или) относительное количество топлива, впрыскиваемого каждой из форсунок, может меняться в зависимости от условий работы, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как будет раскрыто ниже. Топливо впрыска во впускной канал можно подавать, когда впускной клапан открыт, впускной клапан закрыт (например, по существу до начала такта впуска), а также во время работы как с открытым, так и с закрытым впускным клапаном. Аналогичным образом, топливо непосредственного впрыска можно подавать во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска, и частично во время такта сжатия. Таким образом, даже для одного события сгорания топливо можно впрыскивать в разные моменты из форсунок впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания можно выполнить несколько впрысков за рабочий цикл. Эти несколько впрысков можно выполнить во время такта сжатия, такта впуска или в период, являющийся какой-либо подходящей комбинацией этих тактов.
Характеристики топливных форсунок 166 и 170 могут отличаться друг от друга. Например, отличия могут заключаться в размере: отверстие одной форсунки может быть больше, чем у другой. Прочие отличия включают в себя, без каких-либо ограничений, следующие: разные углы распыла, разные рабочие температуры, разные ориентации, разные моменты впрыска, разные характеристики распыла, разные местоположения и т.п. Кроме того, в зависимости от соотношения долей топлива, впрыскиваемого форсунками 170 и 166, можно достичь разных результатов.
Топливные баки в топливной системе 8 выполнены с возможностью содержать разные топлива, например, топлива с разными свойствами и составами. В число различий могут входить: разное содержание спирта, разное содержание воды, разное октановое число, разная теплота парообразования, разные составы смеси и (или) комбинации этих отличий, и т.п. Одним из примеров топлив с разной теплотой парообразования может служить бензин в качестве топлива первого типа с относительно низкой теплотой парообразования и этанол в качестве топлива второго типа с большей теплотой парообразования. В другом примере в двигателе можно использовать бензин как топливо первого типа и спиртосодержащую топливную смесь, например, Е85 (приблизительно на 85% состоящую из этанола и на 15% из бензина) или М85 (приблизительно на 85% состоящую из метанола и на 15% из бензина), в качестве топлива второго типа. В число других возможных веществ входят вода, метанол, смесь спирта и воды, смесь воды и спирта, смесь спиртов и т.п.
В еще одном примере оба топлива могут представлять собой спиртовые смеси разного состава, причем топливо первого типа может представлять собой бензино-спиртовую смесь с относительно низкой концентрацией спирта, например, Е10 (с приблизительным содержанием этанола 10%), а топливо второго типа - бензино-спиртовую смесь с относительно высокой концентрацией спирта, например, Е85 (с приблизительным содержанием этанола 85%). В число отличий первого и второго топлив могут также входить такие параметры, как температура, вязкость, октановое число и т.п. Кроме того, характеристики топлива в одном или обоих топливных баках могут часто изменяться, например, в связи с тем, что в разные дни в них заправляют топливо с разными характеристиками.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального постоянного запоминающего устройства 110 для хранения исполняемых команд, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в том числе показания: массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сформирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика давления в коллекторе можно использовать для получения показания разрежения или давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1 и задействует различные исполнительные устройства, представленные на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя в зависимости от полученных сигналов и в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 представлен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. При этом любой цилиндр может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных и выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.п. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 и более. Кроме того, любой из этих цилиндров может содержать некоторые или все компоненты, раскрытые и изображенные на ФИГ. 1 для цилиндра 14.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример 200 осуществления топливной системы, например, топливной системы 8 на ФИГ. 1. Топливная система 200 выполнена с возможностью подачи топлива в двигатель, например, в двигатель 10 на ФИГ. 1. Топливной системой 200 может управлять контроллер для осуществления некоторых или всех операций, раскрытых на примере способа на ФИГ. 3.
Топливная система 200 содержит топливный бак 210 для запаса топлива в транспортном средстве, топливный насос 212 низкого давления (ННД) (в настоящем описании также именуемый «топливоподкачивающий насос 212») и топливный насос 214 высокого давления (НВД) (в настоящем описании также именуемый «насос 214 впрыска топлива»). Топливо может поступать в топливный бак 210 по заправочному каналу 204. В одном примере ННД 212 может представлять собой электрический топливный насос низкого давления, расположенный как минимум частично в топливном баке 210. ННД 212 может управлять контроллер 222 (например, контроллер 12 на ФИГ. 1) для подачи топлива в НВД 214 по топливному каналу 218. ННД 212 может быть выполнен в виде так называемого топливоподкачивающего насоса. В качестве примера ННД 212 может представлять собой турбинный (например, центробежный) насос с электродвигателем (например, постоянного тока), повышение давление и (или) объемный расход на котором можно регулировать, изменяя подачу электрической мощности на электродвигатель насоса, увеличивая или уменьшая частоту вращения последнего. Например, уменьшение подачи контроллером электрической мощности на топливоподкачивающий насос 212 позволяет уменьшить объемный расход и (или) рост давления на топливоподкачивающем насосе. Объемный расход и (или) рост давления на насосе можно увеличить, увеличив подачу электрической мощности на топливоподкачивающий насос 212. В качестве примера, источником электрической мощности для подачи на электродвигатель насоса низкого давления может служить генератор переменного тока или иное устройство накопления энергии (не показано) в составе транспортного средства с возможностью регулирования электрической нагрузки, используемой для питания насоса низкого давления, с помощью системы управления. Таким образом, изменяя подачу напряжения и (или) тока на топливный насос низкого давления, регулируют расход и давление подачи топлива на вход топливного насоса 214 высокого давления.
ННД 212 может быть соединен по текучей среде с фильтром 217, выполненным с возможностью удаления мелких примесей, содержащихся в топливе и могущих повредить компоненты системы топливоподачи. Обратный клапан 213, могущий упростить подачу топлива и поддержание давления в топливопроводе, может быть расположен выше по потоку от фильтра 217. Если обратный клапан 213 расположен выше по потоку от фильтра 217, размер устройства сопряжения низконапорного канала 218 можно увеличить, поскольку физический объем фильтра может быть большим. Кроме того, можно использовать предохранительный клапан 219 давления для ограничения давления топлива в низконапорном канале 218 (например, на выходе топливоподкачивающего насоса 212). Предохранительный клапан 219 может содержать шаровой пружинный механизм, садящийся в седло и плотно закрывающийся, например, при заданном перепаде давления. Можно задать разные подходящие значения уставки перепада давления, по которым может происходить открытие предохранительного клапана 219; в качестве неограничивающего примера значение уставки может составлять 6.4 бар или 5 бар (изб.). Отверстие 223 выполнено с возможностью стравливания воздуха и (или) топливных паров из топливоподкачивающего насоса 212. Стравливание через отверстие 223 также можно применять для приведения в действие струйного насоса, выполненного с возможностью перекачки топлива из одной области в другую в пределах бака 210. В одном примере последовательно с отверстием 223 может быть установлен дроссельный обратный клапан (не показан). В некоторых вариантах топливная система 8 может содержать один или несколько (например, ряд) обратных клапанов, соединенных по текучей среде с топливным насосом 212 низкого давления, для предотвращения утечек топлива обратно в область выше по потоку от этих клапанов. В данном контексте под «потоком в область выше по потоку» понимают поток топлива из топливных рамп 250, 260 к ННД 212, а под «потоком в область ниже по потоку» понимают поток в заданном направлении от ННД к НВД 214 и далее в топливные рампы.
Топливо, подкачиваемое ННД 212, можно подавать под низким давлением в топливный канал 218, ведущий на вход 203 НВД 214. Далее НВД 214 может подавать топливо в первую топливную рампу 250, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками первой группы форсунок 252 непосредственного впрыска (в настоящем описании также именуемой «первая группа форсунок»). Топливо, подкачиваемое ННД 212, также может поступать во вторую топливную рампу 260, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками второй группы форсунок 262 впрыска во впускной канал (в настоящем описании также именуемой «вторая группа форсунок»). НВД 214 выполнен с возможностью повышения давления топлива, подаваемого в первую топливную рампу, сверх давления топливоподкачивающего насоса, при этом первая топливная рампа, соединенная с группой форсунок непосредственного впрыска, работает с высоким давлением. Это обеспечивает возможность НВ под высоким давлением с одновременной возможностью ВТВК при относительно низком давлении.
Несмотря на то, что первая топливная рампа 250 и вторая топливная рампа 260 показаны раздающими топливо на четыре топливные форсунки соответствующих групп 252, 262 форсунок, следует понимать, что каждая из топливных рамп 250, 260 выполнена с возможностью раздачи топлива на любое подходящее количество топливных форсунок. В одном примере первая топливная рампа 250 выполнена с возможностью подачи топлива на одну топливную форсунку первой группы 252 форсунок для каждого цилиндра двигателя, а вторая топливная рампа 260 выполнена с возможностью подачи топлива на одну топливную форсунку второй группы 262 форсунок для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 выполнен с возможностью по отдельности включать каждую из форсунок 262 впрыска во впускной канал с помощью формирователя 237 импульсов впрыска во впускной канал и включать каждую из форсунок 252 непосредственного впрыска с помощью формирователя 238 импульсов непосредственного впрыска. Контроллер 222, формирователи 237, 238 и прочие пригодные для данной цели контроллеры системы двигателя могут образовывать систему управления. Несмотря на то, что формирователи 237, 238 показаны за пределами контроллера 222, следует понимать, что в других примерах контроллер 222 может включать в себя формирователи 237, 238 или может быть выполнен с возможностью выполнения функций формирователей 237, 238. Контроллер 222 может содержать непоказанные дополнительные компоненты, например, входящие в состав контроллера 12 на ФИГ. 1.
НВД 214 может представлять собой приводимый от двигателя вытеснительный насос. В качестве неограничивающего примера, НВД 214 может представлять собой насос НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ BOSCH HDP5 с электромагнитным клапаном-регулятором (например, регулятором объема топлива, магнитным соленоидным клапаном и т.п.) для изменения полезного объема насоса при каждом ходе поршня насоса. Обратный клапан на выходе НВД приводят в действие механически, а не электронно с помощью какого-либо внешнего контроллера. НВД 214 выполнен с возможностью механического приведения в действие двигателем, в отличие от ННД 212 с приводом от электродвигателя. НВД 214 содержит поршень 228 насоса, камеру 205 сжатия насоса (в настоящем описании также именуемую «камера сжатия») и область 227 переменного объема. Поршень 228 насоса воспринимает механическое входное воздействие от коленчатого вала двигателя или распределительного вала через кулачок 230, приводящее НВД в действие по принципу одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Датчик (не показан на ФИГ. 2) может быть расположен рядом с кулачком 230 для определения углового положения кулачка (например, от 0 до 360 градусов) с возможностью передачи в контроллер 222.
Датчик 231 давления топлива в топливоподкачивающем насосе может быть расположен в топливном канале 218 между топливоподкачивающим насосом 212 и топливным насосом 214 высокого давления. В такой компоновке показания датчика 231 можно рассматривать как показания давления топлива топливоподкачивающего насоса 212 (например, давление топлива на выходе топливоподкачивающего насоса) и (или) на входе топливного насоса высокого давления. По показаниям датчика 231 можно оценивать работу различных компонентов топливной системы 200, определять, достаточно ли давление топлива, подаваемого в топливный насос 214 высокого давления, для того, чтобы топливный насос высокого давления всасывал жидкое топливо, а не топливные пары, и (или) для сведения к минимуму средней величины подачи электропитания на топливоподкачивающий насос 212.
Первая топливная рампа 250 содержит датчик 248 давления в первой топливной рампе для направления показаний давления в топливной рампе непосредственного впрыска в контроллер 222. Аналогичным образом, вторая топливная рампа 260 содержит датчик 258 давления во второй топливной рампе для направления показаний давления в топливной рампе впрыска во впускной канал в контроллер 222. Датчик 233 частоты вращения двигателя выполнен с возможностью направлять показания частоты вращения двигателя в контроллер 222. По показанию частоты вращения двигателя можно определять число оборотов топливного насоса 214 высокого давления, поскольку двигатель 202 механически приводит в действие насос 214 через коленчатый вал или распределительный вал.
Первая топливная рампа 250 соединена с выходом 208 НВД 214 по топливному каналу 278. Обратный клапан 274 и предохранительный клапан 272 давления (также именуемый «предохранительный клапан насоса») могут быть расположены между выходом 208 НВД 214 и первой топливной рампой 250 (НВ). Предохранительный клапан 272 насоса может быть соединен с перепускным каналом 279 топливного канала 278. Обратный клапан 274 на выходе открывают для пропуска топлива из выхода 208 насоса высокого давления в топливную рампу только в том случае, если давление на выходе топливного насоса 214 непосредственного впрыска (например, давление на выходе камеры сжатия) выше давления в топливной рампе. Предохранительный клапан 272 насоса выполнен с возможностью ограничения давления в топливном канале 278 ниже по потоку от НВД 214 и выше по потоку от первой топливной рампы 250. Например, предохранительный клапан 272 насоса выполнен с возможностью ограничивать давление в топливном канале 278 до 200 бар. Предохранительный клапан 272 насоса пропускает поток топлива из топливной рампы 250 НВ к выходу 208 насоса, когда давление в топливной рампе превышает заданное. Клапаны 244 и 242 работают совместно для поддержания заданного низкого давления в топливной рампе 260 низкого давления. С помощью предохранительного клапана 242 давления можно ограничивать давление, могущее возрастать в топливной рампе 260 из-за теплового расширения топлива.
В зависимости от условий работы двигателя, подачу топлива можно осуществлять форсунками 262 впрыска во впускной канал и (или) форсунками 252 непосредственного впрыска. Например, в условиях высоких нагрузок подачу топлива в тот или иной цилиндр в течение того или иного рабочего цикла двигателя можно осуществлять только непосредственным впрыском, при этом форсунки 262 впрыска во впускной канал выключены. В еще одном примере, в условиях средних нагрузок, подачу топлива в тот или иной цилиндр в течение того или иного рабочего цикла двигателя можно осуществлять как непосредственным впрыском, так и впрыском во впускной канал. В еще одном примере, в условиях низких нагрузок, во время пуска двигателя или режимов холостого хода прогретого двигателя, подачу топлива в тот или иной цилиндр в течение того или иного рабочего цикла двигателя можно осуществлять только впрыском во впускной канал, при этом форсунки 252 непосредственного впрыска выключены. Поскольку в результате впрыска топлива из форсунок непосредственного впрыска после периода отключения происходит охлаждение форсунок, из-за наличия топлива, блокированного в топливной рампе 250 НВ, возможен рост давления, в результате чего в топливной рампе 250 НВ, а также в НВД 214, может иметь место повышенное давление. Кроме того, возможен рост температуры распылителей форсунок непосредственного впрыска. В подобных обстоятельствах необходима разгрузка давления рампы НВ 250 для предотвращения повреждения компонентов топливной системы. Включение на данном этапе форсунок 252 НВ для впрыска топлива в двигатель позволяет снизить давление в рампе, однако, из-за высокого давления в рампе, непосредственно после включения форсунок 252 НВ возможна передача ударного усилия от форсунок 252 на головку блока цилиндров двигателя, в связи с чем возникает стук, могущий быть неприемлемым для водителя. Как подробнее раскрыто в настоящем описании на примере ФИГ. 3, для уменьшения стука с одновременным снижением давления в топливной рампе 250 НВ, может происходить открытие (например, автоматическое посредством механического привода всякий раз, когда давление в рампе превысит давление разгрузки НВД) предохранительного клапана 272 насоса для поддержания давления в рампе не выше давления разгрузки НВД 214. Если необходима дополнительная разгрузка давления, например, в случае превышения порогового периода отключения НВ, форсунки 252 непосредственного впрыска можно периодически включать для подачи топлива в цилиндры с относительно небольшим импульсом при относительно низкой частоте.
Таким образом, как минимум частичная разгрузка давления в топливной рампе 250 НВ посредством предохранительного клапана 272 насоса позволяет, при необходимости, выполнять дополнительную разгрузку давления через форсунки непосредственного впрыска с меньшим количеством импульсов впрыска топлива меньшей длительности импульса, чем потребовалось бы в случае разгрузки давления только с помощью форсунок непосредственного впрыска. Из-за меньшей длительности и количества импульсов впрыска топлива, а также относительно низкого абсолютного давления, при котором включают указанные форсунки, ударное усилие, передаваемое от форсунок на головки блоков цилиндров двигателя, может быть существенно ниже, в результате чего происходит уменьшение неприемлемого стука. Также можно снизить интенсивность повреждения компонентов топливной системы.
Отметим, что насос 214 высокого давления на ФИГ. 2 является исключительно примером, иллюстрирующим одну из возможных конфигураций насоса высокого давления. Компоненты, изображенные на ФИГ. 2, можно удалять и (или) заменять, а также вводить дополнительные компоненты, не показанные на фигуре, в состав насоса 214, сохраняя его способность подавать топливо под высоким давлением в топливную рампу непосредственного впрыска и топливную рампу впрыска во впускные каналы.
Контроллер 12 также выполнен с возможностью управления работой топливных насосов 212 и 214 для регулирования количества, давления, расхода и т.п., подачи топлива в двигатель. В одном примере контроллер 12 выполнен с возможностью изменения уставки давления, величины хода поршня насоса, заданной продолжительности включения насоса и (или) расхода топлива через топливные насосы для подачи топлива в различные области топливной системы. Формирователь (не показан) связан электронными средствами с контроллером 222 с возможностью направления управляющего сигнала на насос низкого давления в случае необходимости изменения подачи (например, скорости, расхода и (или) давления подачи) насоса низкого давления.
На ФИГ. 1 и 2 представлены примеры конфигураций топливной системы с относительным расположением различных компонентов. Если они показаны непосредственно соприкасающимися друг с другом или непосредственно соединенными, то такие элементы могут считаться непосредственно соприкасающимися или, в соответствующих случаях, непосредственно соединенными, как минимум в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или прилегающими друг к другу, могут быть смежными или, в соответствующих случаях, прилегать друг к другу в как минимум одном примере. Например, компоненты, соприкасающиеся друг с другом торцами, могут рассматриваться как находящиеся в соприкосновении по торцу. В качестве другого примера, элементы, расположенные отдельно друг от друга, между которыми находится только какое-либо пространство, но не другие компоненты, могут описываться таким образом в как минимум одном примере.
ФИГ. 3 иллюстрирует пример способа 300 для разгрузки давления в топливной рампе непосредственного впрыска с уменьшенным стуком форсунок. Команды для реализации способа 300 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, может выполнять контроллер в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примерах ФИГ. 1 и 2. Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы системы двигателя согласно раскрытым ниже способам.
На шаге 302 контроллер может определить условия работы двигателя. В число условий работы двигателя могут входить нагрузка двигателя, температура двигателя, частота вращения двигателя, запрашиваемый водителем крутящий момент и т.п. По результатам оценки условий работы можно определить множество параметров работы двигателя. Например, на шаге 304 можно определить график впрыска топлива. Это включает в себя определение количества топлива, которое должно быть впрыснуто в тот или иной цилиндр (например, в зависимости от запрашиваемого крутящего момента), а также моментов впрыска. Кроме того, может быть выбран режим впрыска топлива, наиболее подходящий для текущих условий работы двигателя. В одном примере, при высоких нагрузках двигателя, может быть выбран непосредственный впрыск (НВ) топлива в тот или иной цилиндр двигателя через форсунку непосредственного впрыска, чтобы воспользоваться преимуществами НВ в части охлаждения заряда для обеспечения возможности работы цилиндра при относительно высоких степенях сжатия без возникновения нежелательной детонации в двигателе. Если будет выбран непосредственный впрыск, контроллер может определить, следует ли подавать топливо за единственный впрыск или распределить его на несколько впрысков, а также следует ли осуществлять указанный впрыск (впрыски) во время такта впуска и (или) такта сжатия. В еще одном примере при относительно низких нагрузках двигателя (низкой частоте вращения двигателя) и пусках двигателя (в частности, холодных пусках), может быть выбран впрыск топлива во впускной канал (ВТВК) указанного цилиндра двигателя через форсунку впрыска топлива во впускной канал для уменьшения выбросов твердых частиц. Если будет выбран впрыск во впускной канал, контроллер может определить, следует ли подавать топливо, когда впускной клапан закрыт или когда впускной клапан открыт.Возможны и другие условия, при которых та или иная порция топлива может быть подана в цилиндр через форсунку впрыска во впускной канал, а остальное топливо - через форсунку непосредственного впрыска. Определение графика впрыска топлива также может включать в себя, для каждой форсунки, определение длительности импульса впрыска топлива, а также периода между импульсами впрыска, в зависимости от результатов оценки условий работы двигателя.
На шаге 306 алгоритм включает в себя проверку того, был ли запрошен только впрыск топлива во впускные каналы, обусловленный текущими параметрами работы двигателя. Только ВТВК может быть запрошен, например, в условиях низкой нагрузки двигателя и низкой температуры двигателя, а также при пусках двигателя. Если будет установлено, что на текущий момент ВТВК не был запрошен, на шаге 308 алгоритм может включать в себя проверку того, был ли запрошен только непосредственный впрыск. НВ может быть необходим, например, при высокой нагрузке двигателя и (или) в условиях высокой температуры двигателя. Если будет установлено, что запрошен только НВ, на шаге 310 подачу топлива в двигатель можно осуществлять форсунками непосредственного впрыска (например, форсунками 252 непосредственного впрыска на ФИГ. 1). Контроллер может отрегулировать длительность импульса впрыска форсунками непосредственного впрыска для подачи топлива форсунками непосредственного впрыска в соответствии с установленным графиком подачи топлива.
Если будет установлено, что необходимость подачи топлива только путем ВТВК или только путем НВ отсутствует, на шаге 312 алгоритм может проверить, запрошена ли подача топлива и путем НВ, и путем ВТВК. Если будет установлено, что был запрошен и непосредственный впрыск, и впрыск во впускные каналы, на шаге 314 контроллер может направить сигнал на приводы, соединенные соответственно с форсунками непосредственного впрыска и с форсунками впрыска во впускной канал, для начала подачи топлива в соответствии с установленным графиком подачи топлива. Каждая форсунка может подавать ту или иную порцию от общего количества сжигаемого в цилиндре топлива. Как раскрыто на ФИГ. 2, распределение долей и (или) относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, можно варьировать в зависимости от условий работы, например, нагрузки двигателя, детонации, температуры отработавших газов и т.п.
Если на шаге 306 будет установлено, что необходим только ВТВК, на шаге 316 контроллер может задать определенную длительность импульса для форсунки впрыска во впускной канал (например, форсунки 262 впрыска во впускной канал на ФИГ. 1) для начала подачи топлива. Кроме того, на шаге 318, контроллер может выключить форсунки непосредственного впрыска.
Когда непосредственный впрыск выключен, невозможна подача топлива в цилиндр через топливную рампу непосредственного впрыска (например, топливную рампу 250 НВ на ФИГ. 2) и форсунки непосредственного впрыска. Как следствие, может происходить расширение топлива, блокированного внутри топливной рампы НВ, из-за высокой температуры. Это может привести к росту давления в топливной рампе НВ. Так как впрыск топлива приводит к охлаждению форсунки, отсутствие непосредственного впрыска также приводит к росту температуры распылителей форсунок. Если форсунки непосредственного впрыска поддерживают выключенными в течение продолжительного периода времени, возможен значительный рост давления в топливной рампе, могущий привести к повреждению различных компонентов топливной системы.
На шаге 320, когда форсунки непосредственного впрыска выключены, контроллер может оценить давление в топливной рампе НВ (например, путем прогнозирования или моделирования). В одном примере ожидаемое давление может зависеть от периода отключения НВ и температуры в топливной рампе НВ. Чем дольше период отключения НВ, и (или) чем выше температура в топливной рампе, тем выше ожидаемое давление в топливной рампе. Давление в топливной рампе НВ также можно определять по входному сигналу от датчика давления в топливной рампе (например, датчика 248 давления в топливной рампе НВ на ФИГ. 2). В другом примере ожидаемое давление в топливной рампе НВ можно смоделировать по продолжительности периода работы в режиме впрыска только во впускные каналы.
Предохранительный клапан насоса (например, клапан 272 на ФИГ. 2) может быть соединен с перепускным каналом топливного канала между насосом высокого давления (НВД) и топливной рампой непосредственного впрыска с возможностью предотвращения роста давления в топливной рампе НВ сверх порога разгрузки давления НВД. На шаге 322, если давление в топливной рампе НВ превышает порог разгрузки давления НВД (например, первый порог), возможно открытие предохранительного клапана насоса, соединенного с НВД, для поддержания давления в рампе на уровне первого порогового давления. В одном примере указанный клапан может представлять собой механический клапан с возможностью автоматического открытия всякий раз, когда давление в топливной рампе НВ превышает указанный первый порог для сброса топлива в топливный канал через перепускной канал. Аналогичным образом, автоматическое закрытие указанного клапана может происходить при достижении давления в топливной рампе НВ не выше первого порога. В других примерах данный клапан может быть электроприводным с возможностью открытия и закрытия в зависимости от давления в топливной рампе. Открытие клапана позволяет снизить давление в топливной рампе, а также температуру распылителей форсунок непосредственного впрыска.
При этом, во время длительной работы топливной системы с выключенным НВ и повышенной температурой в топливной рампе НВ, может быть необходима дополнительная разгрузка давления в топливной рампе НВ для предотвращения повреждения компонентов топливной системы. На шаге 324 алгоритм включает в себя проверку того, нужно ли дополнительно снизить давление, например, до второго порога, который ниже первого. В одном примере второй порог соответствует относительно низкому давлению в топливной рампе НВ, при котором отсутствует риск повреждения компонентов топливной системы. В качестве примера, дополнительное снижение давления может быть запрошено, если форсунки непосредственного впрыска находились в выключенном состоянии в течение длительного периода, и (или) если температура НВД выше пороговой (например, температура НВД превышает 100°С).
Если будет установлено, что необходимо дополнительное снижение давления до уровня ниже порога разгрузки давления НВД (первого порога) (например, если температура НВД выше того или иного порога), на шаге 326 контроллер может направить сигнал для включения форсунок НВ. Если температура НВД выше указанного порога, необходимо включить НВ (топливный НВД и форсунки непосредственного впрыска) для предотвращения попадания топливных паров в камеру НВД и, тем самым, увеличения срока службы НВД. После включения форсунок НВ, на шаге 328 с их помощью можно впрыскивать топливо в двигатель для обеспечения необходимой дополнительной разгрузки давления до второго, относительно низкого, порога. Например, контроллер может задать продолжительность включения форсунок для впрыска топлива с множеством импульсов впрыска топлива небольшой длительности, при этом импульсы подают с относительно низкой частотой. Если бы полную разгрузку давления (например, до первого порога, а затем - до указанного относительно низкого порога) осуществляли только за счет непосредственного впрыска, например, если бы указанные форсунки включили на шаге 322, на головки блоков цилиндров двигателя было бы передано высокое ударное усилие от форсунок. Данное усилие могло бы вызвать стук в транспортном средстве, который мог бы быть неприемлемым для водителя транспортного средства. То есть, чем выше давление в рампе, тем громче возникающий стук. При этом, во время НВ, работа вентилятора охлаждения двигателя может полностью скрыть любой неприемлемый шум, создаваемый форсунками НВ. Таким образом, задействование предохранительного клапана насоса позволяет ограничить давление в топливной рампе НВ заданным пределом разгрузки давления без возникновения неприемлемого стука. Таким образом, как минимум частичная разгрузка давления посредством предохранительного клапана насоса (до первого порога) позволяет осуществлять необходимую дополнительную разгрузку давления через форсунки непосредственного впрыска с меньшим числом импульсов впрыска топлива, а также с импульсами впрыска топлива меньшей длительности, чем потребовалось бы для разгрузки давления только путем непосредственного впрыска. Меньшие длительность и число импульсов впрыска топлива, а также относительно низкое абсолютное давление, при котором включают форсунки, позволяют существенно снизить ударное усилие, передаваемое от форсунок на головки блоков цилиндров двигателя, в результате чего происходит уменьшение частоты возникновения (и громкости) неприемлемого стука.
На шаге 330 подачу топлива форсунками впрыска во впускной канал можно отрегулировать с учетом периодического впрыска топлива форсунками НВ. В связи с подачей дополнительного топлива форсунками НВ во время разгрузки давления в топливной рампе НВ, может быть нужна коррекция графика подачи топлива форсунками ВТВК для сохранения без изменений общего количества топлива, подаваемого в цилиндры, а также для поддержания воздушно-топливного отношения сжигаемой смеси на уровне целевого воздушно-топливного отношения (например, равного стехиометрическому или близкого к нему). Например, в связи с впрыском топлива форсункой непосредственного впрыска, можно соответственно уменьшить количество топлива, впрыскиваемого форсункой впрыска во впускной канал.
Таким образом, применение в первую очередь предохранительного клапана насоса в комбинации с периодическим НВ позволяет разгружать давление в топливной рампе НВ с меньшим стуком и меньшим повреждением компонентов топливной системы.
На ФИГ. 4 представлен пример рабочей последовательности 400, иллюстрирующей работу двигателя с топливной системой (например, топливной системой 200 на ФИГ. 2) и разгрузку давления в топливной рампе непосредственного впрыска (НВ) с меньшим стуком. В способе раскрыто применение предохранительного клапана насоса с периодическим включением форсунок НВ для разгрузки давления в топливной рампе НВ с меньшим стуком. Горизонтальная ось (ось х) обозначает время, а вертикальные метки t1-t5 - значимые моменты работы топливной системы.
Первый сверху график - линия 402 - представляет изменение нагрузки двигателя во времени. Второй график - линия 404 - представляет давление в топливной рампе НВ. Точечные линии 405, 406 и 407 представляют значимые значения давления в рампе НВ. Значения разности давлений ΔР1 и ΔР2 представляют разность давления в рампе НВ и вышеупомянутых значимых значений давления. На третьем графике линии 408 и 409 представляют режим эксплуатации непосредственного впрыска. НВ может быть либо включен, либо выключен. Аналогичным образом, четвертый график - линия 410 - представляет режим эксплуатации впрыска во впускные каналы. ВТВК может быть либо включен, либо выключен. Пятый график, линия 412, представляет состояние (открытое или закрытое) предохранительного клапана насоса. Предохранительный клапан насоса представляет собой перепускной клапан с возможностью автоматического открытия (от механического привода) для снижения давления в топливной рампе НВ при превышении им того или иного порога. Шестой график - линия 414 - представляет изменение показателя разгрузки давления во времени. Во время отключения НВ в топливной рампе НВ растет давление. Соответственно, может быть сформулирован показатель разгрузки давления для количественного выражения роста давления в топливной рампе НВ. В этом случае, по мере возрастания давления в топливной рампе, может расти показатель разгрузки давления, указывающий на необходимость большей разгрузки давления. Точечные линии 415 и 416 представляют соответственно верхнее и нижнее значения для показателя разгрузки давления. Седьмой, и последний, график содержит линии 417 и 418, представляющие показатели ударного стука ПУС (TKI), возникающего при периодическом включении НВ в условиях высокого давления в рампе НВ при двух разных частотах. ПУС применяют в качестве меры для количественного выражения периодического импульсного явления, в данном случае представляющего собой стук форсунок.
До момента t1 нагрузка двигателя может быть высокой, а подача топлива в двигатель может происходить путем НВ. В этот период времени, в зависимости от условий работы двигателя, впрыск топлива может происходить только путем НВ, а впрыск во впускные каналы (ВТВК) может быть выключен. В связи с применением НВ, в это время в топливной рампе НВ невозможен значительный рост давления, и показатель разгрузки давления является низким. В связи с низким давлением в топливной рампе НВ, предохранительный клапан насоса может пребывать в закрытом положении. Поскольку во время осуществления НВ давление в топливной рампе НВ низкое, в это время стук не возникает.
В момент t1 может произойти падение частоты вращения двигателя в область, где для работы двигателя нужен только ВТВК. Следовательно, форсунки непосредственного впрыска могут быть выключены, а ВТВК - включен для подачи топлива в двигатель. Между моментами t1 и t2, когда НВ поддерживают в выключенном режиме, может происходить расширение топлива, блокированного в топливной рампе НВ, из-за высоких температур на топливной рампе и форсунке, в результате чего растет давление в топливной рампе НВ. В этот период можно наблюдать монотонный рост давления в топливной рампе НВ. При этом между t1 и t2 давление в топливной рампе все еще ниже порога разгрузки давления насоса высокого давления (НВД) (в данном случае - первого порога, обозначенного точечной линией 406). Следовательно, предохранительный клапан насоса пребывает в закрытом положении.
В момент t2 давление в топливной рампе НВ возрастает сверх первого порога 406, в связи с чем происходит открытие предохранительного клапана насоса для слива топлива и разгрузки давления, достаточной для возврата давления в топливной рампе НВ к уровню не выше первого порога. Данный процесс происходит несколько раз между моментами t2 и t3. Всякий раз, когда давление в топливной рампе НВ превышает первый порог, происходит открытие предохранительного клапана насоса для сброса давления до значения ниже первого порога. Так можно поддерживать давление в топливной рампе НВ в границах первого порога без необходимости включения НВ.
Решение проблемы давления в рампе только за счет НВ потребовало бы сброса большего количества топлива с большей частотой из форсунок непосредственного впрыска для стравливания чрезмерного давления в топливной рампе НВ. График 408 представляет пример импульсов впрыска топлива, который пришлось бы осуществлять для разгрузки давления в топливной рампе НВ только за счет непосредственного впрыска. В раскрытом примере НВ осуществляют с длительностью импульса W1 и интервалом I1. В данном случае, из-за относительно высокого ударного усилия, передаваемого от форсунок непосредственного впрыска на головки блоков цилиндров двигателя во время впрыска для разгрузки давления, может возникать стук высокого уровня громкости, на что указывает 417. В частности, относительно большая разность (ΔР1) давления, при котором начинают впрыск для разгрузки давления (обозначенного линией 405), и давления, при котором заканчивают впрыск для разгрузки давления (обозначенного нижним порогом 407), обуславливает возникновение относительно громкого стука. В частности, стук (представленный ПУС 417) был бы пропорционален разности давлений ΔР1. Поэтому разгрузка давления в топливной рампе с помощью предохранительного клапана насоса с одновременным поддержанием НВ выключенным позволяет поддерживать давление в топливной рампе НВ не выше заданного предела разгрузки давления без возникновения неприемлемого стука.
Между моментами t2 и t3 происходит увеличение периода отключения НВ, в связи с чем может возрасти показатель разгрузки давления и возникнуть потребность в дополнительной разгрузке давления. Кроме того, может быть нужно регулирование температуры распылителя форсунки непосредственного впрыска. Даже при сбросе чрезмерного давления, превышающего первый порог, с помощью предохранительного клапана насоса, длительное наличие относительно высокого давления (на уровне первого порога) в топливной рампе может привести к росту показателя разгрузки давления. В момент t3, в связи с достижением значения 415 верхнего порога показателя разгрузки давления, может быть нужно дополнительное снижение давления в топливной рампе НВ до уровня ниже первого порога (до второго порога) для снижения риска повреждения компонентов топливной системы. Между моментами t3 и t4 НВ можно периодически включать с подачей топлива в двигатель с небольшими импульсами с относительно низкой частотой через форсунки НВ. В частности, в раскрываемом примере, НВ осуществляют с длительностью импульса W2 (которая меньше длительности импульса W1) с интервалом I2 (превышающим интервал I1), как следует из сравнения непосредственного впрыска в моменты t3-t4 с гипотетическим впрыском в моменты t2-t3.
Таким образом, дополнительную (до уровня ниже первого порога) разгрузку повышенного давления в топливной рампе НВ можно осуществлять до тех пор, пока давление в топливной рампе НВ не достигнет второго порога 407. Спад показателя разгрузки давления прямо пропорционален падению давления в топливной рампе НВ с первого порога до второго порога. Периодический впрыск топлива путем НВ может быть продолжен до достижения нижнего порога 416 показателя разгрузки давления.
Так как повышенное давление уже было частично разгружено с помощью предохранительного клапана насоса, необходимая дополнительная разгрузка давления через форсунки непосредственного впрыска приводит к меньшему стуку. А именно, из-за относительно небольшой разности (ΔР2) давления, при котором начинают впрыск для разгрузки давления (обозначенного линией 407), и давления, при котором заканчивают впрыск для разгрузки давления (обозначенного нижним порогом 407), возникает относительно тихий стук, на что указывает ПУС 418. А именно, стук (представленный ПУС 418) был бы пропорционален относительно небольшой разности давлений ΔР2. Кроме того, меньшие длительность и число импульсов впрыска топлива, а также относительно низкое абсолютное давление, при котором включают форсунки, позволяют существенно снизить ударное усилие, передаваемое от форсунок на головки блоков цилиндров двигателя, и, тем самым, уменьшить повреждение компонентов топливной системы.
Между моментами t3 и t4, когда периодически включают форсунки НВ, форсунки ВТВК могут все также пребывать во включенном режиме, при этом график подачи топлива для ВТВК может быть изменен с учетом топлива, впрыскиваемого форсунками НВ.
Благодаря периодическому включению НВ, в момент t4 давление в топливной рампе НВ может находиться на уровне второго порогового значения. В данный момент НВ больше не нужен, и форсунки НВ вновь выключают. Между моментами t4 и t5 может быть продолжен впрыск топлива форсунками ВТВК. В этот период времени давление в топливной рампе НВ и показатель разгрузки давления являются низкими без необходимости дополнительной разгрузки давления. В момент t5 может возрасти нагрузка двигателя, в связи с чем может возникнуть потребность в НВ вместо ВТВК. Поэтому в этот момент ВТВК может быть выключен, а НВ включен для подачи топлива в камеру сгорания. Так можно эффективно разгружать давление в топливной рампе НВ и, тем самым, уменьшать риск повреждения компонентов топливной рампы и неприемлемый стук.
На ФИГ. 5А представлен пример сравнительной гистограммы 500 уровней стука, возникающих при применении различных способов разгрузки давления в топливной рампе путем непосредственного впрыска (НВ). Как подробно раскрыто на примерах ФИГ. 3 и 4, во время длительного периода отключения форсунок НВ (когда подачу топлива осуществляют впрыском во впускные каналы), возможен рост давления в топливной рампе форсунок НВ. Такой рост давления может привести к повреждению различных компонентов топливной системы.
В одном примере, для разгрузки давления в топливной рампе НВ, когда непосредственный впрыск выключен, можно периодически подавать небольшие количества топлива через форсунки непосредственного впрыска для стравливания чрезмерного давления в топливной рампе непосредственного впрыска и снижения температуры распылителя. Данный способ регулирования давления в топливной рампе НВ можно обозначить термином «режим поддержания» РП (ММ). При включении форсунки непосредственного впрыска (НВ) для разгрузки давления в рампе происходит передача высокого ударного усилия от форсунок на головки блоков цилиндров двигателя, в результате чего в транспортном средстве возникает стук, могущий быть неприемлемым для водителя транспортного средства. Громкость стука, ощущаемого на разных частях транспортного средства во время разгрузки давления в режиме поддержания, представлена на гистограмме 500. В число указанных разных частей транспортного средства входят колесо со стороны водителя, водительская дверь, колесо со стороны пассажира и передняя часть транспортного средства. Целевые показатели стука на каждой части транспортного средства представлены точечными линиями 502. Из гистограммы следует, что при применении вышеуказанного способа (РП) для разгрузки давления, уровень стука значительно выше целевых показателей.
В еще одном примере, когда давление в рампе превышает первое пороговое давление, соответствующее давлению разгрузки насоса высокого давления, возможно периодическое открытие (например, автоматическое посредством механического привода) предохранительного клапана насоса, соединенного с НВД, для поддержания давления в рампе на уровне первого порогового давления. Форсунки непосредственного впрыска можно периодически включать для впрыска топлива в цилиндры с небольшой длительностью импульса. Как минимум частичная разгрузка давления посредством предохранительного клапана насоса позволяет осуществлять необходимую дополнительную разгрузку давления через форсунки непосредственного впрыска с меньшим числом импульсов впрыска топлива и меньшей длительностью импульсов, чем потребовалось бы для разгрузки давления только путем непосредственного впрыска. Меньшие длительность и число импульсов впрыска топлива, а также относительно низкое абсолютное давление, при котором включают форсунки, позволяют существенно снизить ударное усилие, передаваемое от форсунок на головки блоков цилиндров двигателя, и, тем самым, уменьшить возникновение неприемлемого стука. Данный способ регулирования давления в топливной рампе НВ можно обозначить термином «режим клапана разгрузки давления» КРД (PRV). Из гистограммы следует, что при применении указанного второго способа (режима КРД) для разгрузки давления уровень стука, выявляемый на всех указанных частях транспортного средства, ниже целевой громкости. Следовательно, можно установить, что применение режима КРД позволяет эффективно снижать давление в топливной рампе НВ с меньшим стуком.
На ФИГ. 5В данные, представленные на гистограмме на ФИГ. 5А, показаны в форме таблицы 510. В данной таблице представлены абсолютные уровни стука, выявленные на разных частях транспортного средства в режиме поддержания и в режиме клапана разгрузки давления. Также представлена разность целевого уровня стука и выявленного уровня шума. Можно заметить, что наибольшее соответствие целевым уровням шума имеет место во время работы в режиме клапана разгрузки давления. Относительно низкая громкость стука, слышимого в режиме клапана разгрузки давления, может быть достаточно низкой для сокрытия его шумом двигателя, в связи с чем указанный стук не будет слышим водителю (и не будет неприемлем для него).
На ФИГ. 6 представлены два примера графиков сброса давления из топливной рампы непосредственного впрыска (НВ) двумя разными способами. График 610 представляет сброс давления из топливной рампы НВ в режиме клапана разгрузки давления, раскрытом на ФИГ. 5, а график 620 - сброс давления из топливной рампы НВ в режиме поддержания, раскрытом на ФИГ. 5. На графиках 610 и 620 оси х представляют время, первые оси у представляют амплитуду давления в топливной рампе НВ (в фунтах на квадратный дюйм), а вторые оси у - амплитуду электрического тока (в А). На графике 610 линия 602 представляет изменение давления в топливной рампе НВ во времени, а линия 604 показывает, что амплитуда электрического тока остается без изменений во времени на уровне нуля (отсутствует электрический ток через форсунки НВ). На графике 620 линия 606 представляет изменение давления в топливной рампе НВ во времени, а линия 608 представляет изменение амплитуды электрического тока во времени (включение НВ).
Ток можно подавать на форсунки НВ для их включения. В период времени, когда НВ поддерживают в выключенном режиме, ток через форсунки НВ отсутствует. Как видно на графике 610, давление в топливной рампе поддерживают на уровне порога, соответствующего пределу разгрузки давления насоса высокого давления (НВД) топливной системы (первого порога) без необходимости включения НВ. Во время длительных периодов отключения НВ, давление в топливной рампе НВ может проявлять тенденцию к возрастанию (из-за блокированного в топливной рампе топлива в условиях высокой температуры) сверх первого порога, что может привести к повреждению компонентов топливной системы. В режиме клапана разгрузки давления, когда давление в топливной рампе НВ возрастает сверх первого порога, возможно периодическое открытие предохранительного клапана НВД для частичного стравливания давления в топливной рампе НВ до уровня ниже первого порога. Таким образом, давление в топливной рампе НВ можно поддерживать на необходимом уровне ниже первого порога без необходимости включения форсунок НВ. Форсунки НВ можно периодически включать только тогда, когда необходима дополнительная разгрузка давления до уровня ниже указанного порога. Данный способ был подробно раскрыт на примере ФИГ. 3.
В режиме поддержания (как показано на графике 620), когда давление в топливной рампе НВ возрастает сверх порога, вместо периодического стравливания давления посредством предохранительного клапана насоса, включают форсунки НВ для снижения давления в топливной рампе НВ. Электрический ток подают на указанные форсунки для их периодического включения для снижения давления в топливной рампе НВ. При этом в данном способе, поскольку давление в топливной рампе не понижают с помощью предохранительного клапана насоса, может быть необходима более частая подача импульсов (и с большой длительностью импульса) НВ для снижения повышенного давления. События включения НВ могут быть причиной усиления стука в двигателе, могущего быть неприемлемым для водителя. Кроме того, высокий уровень давления в топливной рампе НВ может быть причиной высокого ударного усилия, передаваемого от форсунок НВ на головки блоков цилиндров (что и является причиной стука), в связи с чем возрастает риск повреждения компонентов топливной системы.
Таким образом, в режиме клапана разгрузки давления, уменьшение необходимости включения НВ позволяет ограничить передачу ударного усилия от форсунок НВ на головки блоков цилиндров и, тем самым, уменьшить неприемлемый стук и риск повреждения компонентов топливной системы.
В одном примере способ содержит шаги, на которых: в режиме холостого хода прогретого двигателя поддерживают форсунки непосредственного впрыска выключенными до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не будет снижено с помощью предохранительного клапана насоса высокого давления; а затем дополнительно снижают давление в топливной рампе непосредственного впрыска путем периодического включения форсунок непосредственного впрыска. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, режим холостого хода прогретого двигателя включает в себя работу двигателя с частотой вращения ниже пороговой и подачу топлива в двигатель только через форсунку впрыска во впускной канал. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, форсунки непосредственного впрыска поддерживают выключенными до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не станет равно или ниже первого порогового давления. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанное первое пороговое давление представляет собой уставку давления предохранительного клапана насоса высокого давления. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанное периодическое включение форсунок непосредственного впрыска зависит от истекшего периода, в течение которого форсунки непосредственного впрыска были выключены. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанное дополнительное снижение включает в себя периодический впрыск топлива через форсунки непосредственного впрыска до тех пор, пока давление в топливной рампе не упадет до второго порогового давления, которое ниже первого порогового давления. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, длительность импульса впрыска топлива и интервал периодического впрыска зависят от разности между первым и вторым пороговыми давлениями. Все предыдущие примеры или любой из них также содержат шаг, на котором, дополнительно или необязательно, выключают форсунку непосредственного впрыска, когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска достигнет второго порогового давления. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, предохранительный клапан насоса высокого давления представляет собой клапан с механическим приводом. Все предыдущие примеры или любой из них также содержат шаг, на котором, дополнительно или необязательно, регулируют подачу топлива через форсунку впрыска во впускной канал в зависимости от периодического впрыска через форсунку непосредственного впрыска.
В еще одном примере способ для выпускной системы двигателя содержит шаги, на которых: подают топливо в цилиндр двигателя через форсунку впрыска во впускной канал с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной; в первом состоянии снижают давление в топливной рампе форсунки непосредственного впрыска за счет открытия предохранительного клапана насоса с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной; и во втором состоянии сначала снижают давление в топливной рампе форсунки непосредственного впрыска за счет открытия предохранительного клапана насоса с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной, а затем дополнительно снижают давление путем периодического включения форсунки непосредственного впрыска. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, в указанном первом состоянии форсунки непосредственного впрыска находились в выключенном состоянии в течение более короткого периода до открытия предохранительного клапана насоса, а в указанном втором состоянии форсунки непосредственного впрыска находились в выключенном состоянии в течение более длительного периода до открытия предохранительного клапана насоса. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в указанном первом состоянии показатель разгрузки давления относительно невысок, а в указанном втором состоянии указанный показатель разгрузки давления относительно высок, при этом показатель разгрузки давления представляет собой меру потребности в разгрузке давления в топливной рампе, зависящую как от периода отключения непосредственного впрыска, так и от условий работы двигателя. Все предыдущие примеры или любой из них также содержат шаг, на котором, дополнительно или необязательно, в третьем состоянии снижают давление путем периодического включения форсунки непосредственного впрыска с одновременным поддержанием предохранительного клапана насоса закрытым. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанное периодическое включение форсунки непосредственного впрыска в указанном втором состоянии включает в себя впрыск топлива с первой длительностью импульса и первой частотой, а указанное периодическое включение форсунки непосредственного впрыска в указанном третьем состоянии включает в себя впрыск топлива со второй длительностью импульса и второй частотой, при этом вторая длительность импульса больше первой длительности импульса, а вторая частота больше первой частоты. Все предыдущие примеры или любой из них также содержат шаг, на котором, дополнительно или необязательно, регулируют подачу топлива впрыском во впускные каналы в зависимости от периодической подачи топлива непосредственным впрыском в указанных первом, втором и третьем состояниях.
В еще одном примере топливная система содержит первую топливную рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска; вторую топливную рампу, соединенную с форсункой впрыска во впускной канал; насос высокого давления, соединенный с топливопроводом, ведущим в первую топливную рампу; топливный бак; топливный насос низкого давления, соединенный с указанным топливным баком; предохранительный клапан насоса, установленный выше по потоку от топливного насоса высокого давления, между топливным насосом высокого давления и первой топливной рампой, при этом предохранительный клапан насоса выполнен с возможностью поддержания заданного давления в первой топливной рампе; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для периодического включения непосредственного впрыска только в случае необходимости дополнительной разгрузки давления до уровня ниже заданного давления топлива. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, предохранительный клапан насоса представляет собой механический клапан или электроприводной клапан. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, периодическое включение непосредственного впрыска включает в себя включение подачи топлива путем непосредственного впрыска на некоторый период с одновременным поддержанием впрыска во впускные каналы включенным. Все предыдущие примеры или любой из них также содержат шаг, на котором, дополнительно или необязательно, регулируют впрыск во впускные каналы на основе периодического включения непосредственного впрыска. Так можно разгружать повышенное давление в топливной рампе НВ с меньшим возникновением неприемлемого стука. Возможность снижения давления в топливной рампе НВ до уровня ниже порога разгрузки НВД путем задействования предохранительного клапана насоса позволяет поддерживать форсунки непосредственного впрыска выключенными в течение более длительного периода и, тем самым, уменьшать возникновение стука. Снижение давления до уровня ниже указанного порога разгрузки путем задействования предохранительного клапана насоса, даже если форсунки непосредственного впрыска включают для разгрузки давления, позволяет уменьшить необходимую степень разгрузки давления посредством указанных форсунок и, как следствие, существенно уменьшить или сделать пренебрежимо малой величину возникающего неприемлемого шума. Кроме того, уменьшение частоты включения форсунок НВ позволяет уменьшить ударное усилие, передаваемое на головку блока цилиндров от форсунок НВ и, тем самым, снизить риск повреждения компонентов и издержек, связанных с гарантийными обязательствами.
Так можно разгружать повышенное давление в топливной рампе НВ с меньшим возникновением неприемлемого стука. Возможность снижения давления в топливной рампе НВ до уровня ниже порога разгрузки НВД путем задействования предохранительного клапана насоса позволяет поддерживать форсунки непосредственного впрыска выключенными в течение более длительного периода и, тем самым, уменьшать возникновение стука. Снижение давления до уровня ниже указанного порога разгрузки путем задействования предохранительного клапана насоса, даже если форсунки непосредственного впрыска включают для разгрузки давления, позволяет уменьшить необходимую степень разгрузки давления посредством указанных форсунок и, как следствие, существенно уменьшить или сделать пренебрежимо малой величину возникающего неприемлемого шума. Кроме того, уменьшение частоты включения форсунок НВ позволяет уменьшить ударное усилие, передаваемое на головку блока цилиндров от форсунок НВ и, тем самым, снизить риск повреждения компонентов и издержек, связанных с гарантийными обязательствами.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящем описании способы и алгоритмы управления можно хранить в виде исполняемых команд в долговременной памяти с возможностью их реализации системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими техническими средствами системы двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
| Система и способ (варианты) для эксплуатации топливоподкачивающего насоса | 2017 |
|
RU2689241C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2016 |
|
RU2719752C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВСАСЫВАЮЩИМ НАСОСОМ | 2015 |
|
RU2702953C2 |
| Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска | 2016 |
|
RU2715765C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
| ВЫЯВЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ В ПРЕДЕЛАХ ДИАПАЗОНА ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2684147C1 |
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для регулирования работы топливных форсунок двигателя внутреннего сгорания для уменьшения стука форсунок во время сброса давления из топливной рампы непосредственного впрыска. Способ содержит шаги, на которых сначала значительно снижают давление в топливной рампе непосредственного впрыска с помощью механического предохранительного клапана насоса высокого давления, а затем, только в случае необходимости дополнительной разгрузки давления в топливной рампе, периодически включают форсунку непосредственного впрыска для впрыска небольшого количества топлива в цилиндр двигателя. Из-за уменьшенной частоты включения и небольших длительностей импульса ударное усилие, передаваемое от форсунок на головку блока цилиндров, является небольшим, в связи с чем уменьшается неприемлемый стук, также снижается риск повреждения компонентов топливной системы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ разгрузки давления в топливной рампе непосредственного впрыска, содержащий шаги, на которых:
в режиме холостого хода прогретого двигателя поддерживают форсунки непосредственного впрыска выключенными до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не будет снижено с помощью предохранительного клапана насоса высокого давления; и
затем дополнительно снижают давление в топливной рампе непосредственного впрыска путем периодического включения форсунок непосредственного впрыска.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что режим холостого хода прогретого двигателя включает в себя работу двигателя с частотой вращения ниже пороговой и подачу топлива в двигатель только через форсунку впрыска во впускной канал.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что форсунки непосредственного впрыска поддерживают выключенными до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не станет равным или ниже первого порогового давления.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанное первое пороговое давление представляет собой уставку давления предохранительного клапана насоса высокого давления.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное периодическое включение форсунок непосредственного впрыска зависит от истекшего периода, в течение которого форсунки непосредственного впрыска были выключены.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное дополнительное снижение включает в себя периодический впрыск топлива через форсунки непосредственного впрыска до тех пор, пока давление в топливной рампе не упадет до второго порогового давления, которое ниже первого порогового давления.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что длительность импульса впрыска топлива и интервал периодического впрыска зависят от разности между первым и вторым пороговыми давлениями.
8. Способ по п. 6, дополнительно содержащий шаг, на котором выключают форсунку непосредственного впрыска, когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска достигнет второго порогового давления.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предохранительный клапан насоса высокого давления представляет собой клапан с механическим приводом.
10. Способ по п. 6, дополнительно содержащий шаг, на котором регулируют подачу топлива через форсунку впрыска во впускной канал в зависимости от периодического впрыска через форсунку непосредственного впрыска.
11. Способ разгрузки давления в топливной рампе непосредственного впрыска, содержащий шаги, на которых:
подают топливо в цилиндр двигателя через форсунку впрыска во впускной канал с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной;
в первом состоянии снижают давление в топливной рампе форсунки непосредственного впрыска за счет открытия предохранительного клапана насоса с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной; и
во втором состоянии сначала снижают давление в топливной рампе форсунки непосредственного впрыска за счет открытия предохранительного клапана насоса с одновременным поддержанием форсунки непосредственного впрыска выключенной, а затем дополнительно снижают давление путем периодического включения форсунки непосредственного впрыска.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в первом состоянии форсунки непосредственного впрыска находились в выключенном состоянии в течение более короткого периода до открытия предохранительного клапана насоса, а во втором состоянии форсунки непосредственного впрыска находились в выключенном состоянии в течение более длительного периода до открытия предохранительного клапана насоса.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в первом состоянии показатель разгрузки давления относительно невысок, а во втором состоянии указанный показатель разгрузки давления относительно высок, причем показатель разгрузки давления представляет собой меру потребности в разгрузке давления в топливной рампе, зависящую как от периода отключения непосредственного впрыска, так и от условий работы двигателя.
14. Способ по п. 11, дополнительно содержащий шаг, на котором в третьем состоянии снижают давление путем периодического включения форсунки непосредственного впрыска с одновременным поддержанием предохранительного клапана насоса закрытым.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что указанное периодическое включение форсунки непосредственного впрыска во втором состоянии включает в себя впрыск топлива с первой длительностью импульса и первой частотой, а указанное периодическое включение форсунки непосредственного впрыска в третьем состоянии включает в себя впрыск топлива со второй длительностью импульса и второй частотой, при этом вторая длительность импульса больше первой длительности импульса, а вторая частота больше первой частоты.
16. Способ по п. 14, дополнительно содержащий шаг, на котором регулируют подачу топлива впрыском во впускные каналы в зависимости от периодической подачи топлива непосредственным впрыском в указанных первом, втором и третьем состояниях.
17. Топливная система, содержащая:
первую топливную рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска;
вторую топливную рампу, соединенную с форсункой впрыска во впускной канал;
насос высокого давления, соединенный с топливопроводом, ведущим в первую топливную рампу;
топливный бак;
топливный насос низкого давления, соединенный с топливным баком;
предохранительный клапан насоса, установленный ниже по потоку от топливного насоса высокого давления, между топливным насосом высокого давления и первой топливной рампой, причем предохранительный клапан насоса выполнен с возможностью поддержания заданного давления в первой топливной рампе; и
контроллер, содержащий команды в долговременной памяти для периодического включения непосредственного впрыска только в случае необходимости дополнительной разгрузки давления до уровня ниже заданного давления топлива.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что предохранительный клапан насоса представляет собой механический клапан или электроприводной клапан.
19. Система по п. 17, отличающаяся тем, что периодическое включение непосредственного впрыска включает в себя включение подачи топлива путем непосредственного впрыска на некоторый период с одновременным поддержанием впрыска во впускные каналы включенным.
20. Система по п. 17, дополнительно содержащая шаг, на котором регулируют впрыск во впускные каналы на основе периодического включения непосредственного впрыска.
| Массовый расходомер | 1989 |
|
SU1719898A1 |
| JP 5379648 B2, 25.12.2013 | |||
| JP 2013002309 A, 07.01.2013 | |||
| CN 104863767 B, 15.09.2017 | |||
| JP 2011094612 A, 12.05.2011 | |||
| СПОСОБ И КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ В СИСТЕМЕ ПОДАЧИ ТОПЛИВА, А ТАКЖЕ МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ | 2010 |
|
RU2559213C2 |
