Область техники
Настоящее раскрытие относится, в общем, к способам и системам для регулировки функционирования двигателя внутреннего сгорания, выполненного с возможностью использования двойного впрыска топлива из единой топливной рампы.
Уровень техники/Сущность изобретения
Двигатели могут быть выполнены с различными топливными системами, используемыми для подачи требуемого количества топлива для сжигания в двигателе. Один тип топливной системы включает в себя форсунку распределенного впрыска и форсунку непосредственного впрыска на каждом цилиндре. Только топливные форсунки распределенного впрыска могут улучшить испарение топлива и уменьшить выбросы двигателя, а также уменьшить насосные потери и потребление топлива при низких нагрузках. Только топливные форсунки непосредственного впрыска могут улучшить производительность двигателя и уменьшить расход топлива при более высоких нагрузках. Кроме того, как форсунки распределенного впрыска топлива, так и форсунки непосредственного впрыска могут быть использованы одновременно при некоторых условиях для использования преимуществ обоих типов впрыска топлива.
В двигателях, оснащенных системами двойного впрыска, то есть, в двигателях с топливными форсунками обоих типов - и распределенного впрыска, и непосредственного впрыска, топливо под давлением из топливного бака может быть подано в топливный насос высокого давления (ТНВД) непосредственного впрыска, а также в топливную рампу распределенного впрыска. Тем не менее, может возникнуть необходимость регулировать давление в форсунке распределенного впрыска для того, чтобы оно отличалось от (было ниже) давления в форсунке непосредственного впрыска. Таким образом, подача топлива высокого давления через форсунку распределенного впрыска может привести к попаданию чрезмерного объема топлива во впускной коллектор и, как следствие, потери топлива при испарении.
В примере показана попытка решения проблемы подачи топлива на форсунки распределенного и непосредственного впрыска при разном давлении при помощи регуляторов давления. Один из примерных подходов показан Мотоямой и соавт. в патенте США 5,193,508. В данном примере первая топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, в то время как вторая форсунка впрыскивает топливо во впускной коллектор двигателя. В топливные рампы для каждой из форсунок может быть подано топливо высокого давления из общего насоса. В дополнение, множество регуляторов давления может быть использовано в топливной магистрали для подачи топлива во вторую форсунку при давлении ниже, чем давление, при котором топливо подают в первую форсунку.
Однако авторы настоящего изобретения выявили возможные проблемы, связанные с подобными системами. В одном примере системы, в которых форсунки распределенного и непосредственного впрыска работают в тандеме, могут иметь высокую стоимость компонентов по причине необходимости в разных комплектах компонентов для каждой из форсунок. Например, при подходе Мотоямы могут использовать как минимум двойное количество компонентов, включая две топливные рампы, два регулятора давления, два пучка топливопроводов и т.д. В дополнение к увеличению стоимости, необходимость в двойном комплекте компонентов сокращает пространство для размещения в уже тесной зоне двигателя. Кроме того, такая конфигурация делает разводку топливопроводов более сложной, так как каждый из топливопроводов требует оптимизации для подачи топлива в независимую систему впрыска топлива.
В одном примере проблемы, описанные выше, могут быть решены при помощи способа для двигателя, включающего систему впрыска топлива с единой распределительной системой впрыска топлива. В соответствии с одним примером способ предусматривает направление топлива из общей топливной рампы высокого давления в одну или более форсунок непосредственного и распределенного впрыска, каждая из которых соединена с цилиндром двигателя. Таким образом единый источник топлива высокого давления и топливопровод могут быть использованы для распределения топлива в форсунки непосредственного и распределенного впрыска.
В качестве примера, распределительная система впрыска топлива в двигателе может включать в себя форсунку непосредственного впрыска, клапан переключения потока топлива и регулятор высокого давления топлива. Распределительная система впрыска топлива может быть выполнена с возможностью функционирования как в качестве форсунки непосредственного впрыска, так и в качестве системы подачи топлива низкого давления в форсунку распределенного впрыска. В частности, распределительная система впрыска топлива может быть подсоединена к форсунке распределенного впрыска, причем форсунка распределенного впрыска расположена снаружи распределительной системы впрыска топлива. Топливо может поступать под высоким давлением из топливной рампы высокого давления на клапан переключения потока топлива распределительной системы впрыска топлива. Далее клапан переключения потока может направить топливо высокого давления в корпус форсунки непосредственного впрыска. Затем, в случае необходимости распределенного впрыска, топливо отбирают из корпуса форсунки непосредственного впрыска ниже по потоку от топливной рампы и выше по потоку от впуска форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска при помощи редукционного клапана. Например, редукционный клапан может быть выполнен в виде перепускного клапана с механическим приводом для того, чтобы давление топлива, подаваемого в форсунку распределенного впрыска ниже по потоку от клапана, понижалось до значения ниже, чем давление топлива, подаваемого в форсунку непосредственного впрыска выше по потоку от перепускного клапана. В соответствии с другим примером клапан переключения потока может быть выполнен в виде электронного клапана, предусматривающего одновременную подачу топлива как в форсунку непосредственного впрыска (напрямую), так и в форсунку распределенного впрыска (через редукционный клапан), в зависимости от эксплуатационных условий двигателя.
Таким образом, единая распределительная система впрыска топлива может быть использована для подачи топлива под разным давлением в каждую форсунку - распределенного и непосредственного впрыска. Технический эффект от применения системы распределения топлива, в которой топливо более высокого давления поступает в корпус форсунки непосредственного впрыска, а затем отбирается из корпуса форсунки непосредственного впрыска и поступает под более низким давлением в корпус форсунки распределенного впрыска, при помощи единого насоса, единой топливной рампы, единого топливопровода и единого редукционного клапана давления. Стоимость топливной системы может быть снижена путем уменьшения количества деталей, требуемых для двойной системы подачи топлива. Также может быть решен вопрос недостатка пространства в зоне двигателя.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрывают более подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Раскрытие изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 схематически представлен примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически представлен примерный вариант осуществления топливной системы, выполненной с возможностью двойного впрыска топлива посредством распределительной системы впрыска топлива, которая может быть использована с двигателем, представленным на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 представлена схема профилей впрыска, отобранных на основе условий эксплуатации двигателя.
На ФИГ. 4 представлена блок-схема примерного способа регулировки подачи топлива из общей рампы высокого давления на различные топливные форсунки посредством распределительной системы впрыска топлива, представленной на ФИГ. 1-2.
На ФИГ. 5 представлена блок-схема примерного способа регулировки момента распределенного впрыска топлива и непосредственного впрыска топлива при подаче топлива посредством распределительной системы впрыска.
На ФИГ. 6 представлена примерная взаимосвязь между давлением топлива, равном давлению в топливной рампе, подающей топливо в каждую форсунку распределенного впрыска и каждую форсунку непосредственного впрыска, и давлением топлива на топливном насосе высокого давления, подающем топливо в общую топливную рампу.
На ФИГ. 7 представлены профили распределенного впрыска и непосредственного впрыска в цилиндр из общей топливной рампы через распределительную систему впрыска.
Раскрытие изобретения
Последующее подробное раскрытие изобретения имеет отношение к способам и системе подачи топлива в цилиндр двигателя через распределительную систему впрыска, подающую топливо как в форсунку распределенного впрыска, так и в форсунку непосредственного впрыска. Примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания представлен на ФИГ. 1, а на ФИГ. 2 изображен примерный вариант осуществления топливной системы с распределительной системой впрыска топлива, которую можно использовать с двигателем согласно ФИГ. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих алгоритмов, таких как примерный алгоритм на ФИГ. 4, для регулировки подачи топлива из распределительной системы впрыска на одну или более форсунок непосредственного и распределенного впрыска в зависимости от конкретного профиля впрыска. Профиль впрыска топлива основан на условиях эксплуатации двигателя, таких как изображено на ФИГ. 3. Контроллер двигателя может также выполнять управляющие алгоритмы, такие как примерный алгоритм на ФИГ. 5, для смещения момента импульса распределенного впрыска топлива, чтобы выровнять центр импульса с точкой пересечения линии среднего давления, и смещения момента импульса непосредственного впрыска на основе смещенного момента импульса распределенного впрыска. Пример смещения импульса распределенного впрыска показан на ФИГ. 6. Пример изначального и обновленного профиля впрыска топлива для распределенного впрыска и для непосредственного впрыска из общей топливной рампы представлен на ФИГ. 7.
В терминологии, используемой в настоящем раскрытии изобретения, термины «распределенный впрыск топлива» и «непосредственный впрыск топлива» могут быть сокращены до «РВТ» и «НВТ», соответственно. Также, термины «форсунка распределенного впрыска топлива» и «форсунка непосредственного впрыска топлива» могут быть сокращены до «форсунка РВТ» и «форсунка НВТ» соответственно. В дополнение, термин «клапан 196 переключения потока» может быть сокращен до «КПП», а термин «регулятор высокого давления» до «РВД».
На ФИГ. 1 изображен примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично посредством системы управления, содержащей контроллер 12, и посредством входных данных от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП. Цилиндр 14 (т.е. камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным внутри них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по меньшей мере, с одним приводным колесом пассажирского транспортного средства через трансмиссионную систему. Дополнительно, электродвигатель стартера может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик, чтобы обеспечить возможность запуска двигателя 10.
Впуск воздуха в цилиндр 14 может быть осуществлен через несколько впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может быть соединен с другими цилиндрами двигателя 10 (помимо цилиндра 14). В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, ФИГ. 1 иллюстрирует двигатель 10, выполненный с возможностью установки турбонагнетателя, с компрессором 174, установленным между впускными каналами 142 и 144, а также газовой турбиной 176, установленной на выпускном канале 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере, частично быть приведен в действие газовой турбиной 176 через вал 180, если устройство наддува выполнено как турбонагнетатель. Однако в других примерах, в которых двигатель 10 оснащен нагнетателем, наличие газовой турбины 176 не обязательно, она может не быть использована, если компрессор 174 может быть приведен в действие механически при помощи двигателя. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления воздуха на впуске, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть установлен ниже по потоку относительно компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или в другом варианте осуществления он может быть установлен выше по потоку относительно компрессора 174.
Отработавшие газы могут поступать в выпускной канал 148 из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 контроля токсичности. Датчиком 128 может быть любой подходящий датчик, обеспечивающий показания воздушно-топливного отношения, например, линейный датчик кислорода или универсальный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ), датчик кислорода с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ) (как показано), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах (НДКОГ), датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 контроля токсичности может представлять собой трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), накопителем оксидов азота, иными различными устройствами контроля токсичности или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 изображен как минимум с одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и как минимум с одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, содержащий цилиндр 14, может содержать в себе по меньшей мере два впускных тюльпанообразных клапана и по меньшей мере два выпускных тюльпанообразных клапана, расположенных в верхней части цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 могут осуществлять с помощью контроллера 12 посредством привода 152. Подобным же образом могут осуществлять управление выпускным клапаном 156 с помощью контроллера 12 посредством привода 154. При определенных условиях контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять с помощью соответствующих датчиков положения клапана (не показаны). Приводы клапанов могут быть электрического типа или кулачкового типа или их комбинацией. Фазами газораспределения для впускного и выпускного клапана можно управлять одновременно, или можно использовать любой вариант изменения фаз кулачкового распределения впускных клапанов, выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз кулачкового распределения или постоянную регулировку фаз кулачкового распределения.
Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которыми может управлять контроллер 12 для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 14 в других случаях может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, включая ППК и/или ИФКР. В других вариантах осуществления управление впускным и выпускным клапанами может быть осуществлено от общего привода клапана или приводной системы, или от привода системы изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 14 может обладать степенью сжатия, т.е. соотношением объемов, когда поршень 138 находится в нижней точке и верхней точке. Традиционно степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании других видов топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при непосредственном впрыске из-за его влияния на детонацию двигателя.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу зажигания 192 для инициирования процесса сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания 03 от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления изобретения свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если в двигателе 10 сгорание инициируют за счет самовозгорания или впрыска топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с возможностью содержания одной или более топливных форсунок для впрыска топлива в цилиндры. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан с двумя топливными форсунками 166 и 170. Топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск (далее по тексту называемый «НВ») топлива прямо в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 показана форсунка 166 в виде боковой форсунки, однако она также может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание, когда двигатель работает на спиртовом топливе, поскольку некоторые виды спиртового топлива имеют более низкую испаряемость. Топливная форсунка 166 впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр 14 пропорционально длительности топливного импульса сигнала ДТИ-1, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168, как показано ниже.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, и такая конфигурация обеспечивает так называемый распределенный впрыск топлива (далее по тексту называемый РВТ) во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности топливного импульса сигнала ДТИ-2, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 171.
В частности, поток топлива может быть направлен из топливной рампы высокого давления непосредственно в цилиндр через распределительную систему 194 впрыска, включающую в себя форсунку 166 непосредственного впрыска с клапаном 196 переключения потока и регулятором 198 высокого давления (здесь и далее именуемым как «регулятор 198 давления» (РД)), совмещенными в единый узел. Система 194 форсунки распределения топлива изображена присоединенной напрямую к цилиндру 14 для непосредственного впрыска топлива в него пропорционально длительности топливного импульса сигнала ДТИ-1, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Топливо может быть подано в топливную форсунку 194 из топливной системы 172 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, топливную рампу и драйвер 168. Далее, топливный бак (не показан) может содержать датчик давления, подающий сигнал в контроллер 12. Дополнительная информация в отношении распределительной системы 194 впрыска представлена на ФИГ. 2.
Форсунка 170 распределенного впрыска имеет жидкостное сообщение с распределительной системой 194 впрыска. Тем не менее, форсунка 170 распределенного впрыска расположена снаружи узла и не включена в распределительную системы 194 впрыска. В частности, форсунка 170 распределенного впрыска может иметь жидкостное сообщение с регулятором 198 давления или ниже по потоку от регулятора 198 давления. Таким образом, нет какой-либо отдельной рампы, соединенной с форсункой распределенного впрыска, кроме топливной рампы высокого давления, и обе форсунки получают топливо из одной топливной рампы.
Топливо попадает из топливного бака в общую топливную рампу, из которой топливо попадает на каждую из форсунок распределенного впрыска и непосредственного впрыска через клапан 196 переключения потока. В соответствии с одним примером, в котором клапан 196 переключения потока выполнен в виде клапана с электрическим приводом, клапан может функционировать в первом режиме и направлять поток топлива высокого давления во внутреннюю форсунку 166 непосредственного впрыска или во втором режиме и направлять поток топлива высокого давления во внутренний регулятор 198 давления, откуда топливо попадает на инжектор распределенного впрыска. В данном примере режим клапана выбирает контроллер 12 как минимум на основе относительной продолжительности импульса непосредственного впрыска относительно продолжительности импульса распределенного впрыска. В данном примере, КПП 196 может функционировать совместно с регулятором давления 198, расположенным ниже по потоку от КПП 196 и выше по потоку от форсунки 166 РВТ. Регулятор давления 198 может включать в себя датчик 197 давления, показания которого поступают на контроллер 12. Когда двигателю необходим непосредственный впрыск топлива, поток топлива поступает в форсунку 166 НВТ из топливной рампы высокого давления через КПП 196. Когда двигателю необходим распределенный впрыск топлива, КПП 196 подает топливо (через регулятор давления 198) в наружную форсунку 170 распределенного впрыска топлива при давлении ниже, чем давление топлива, подаваемого в форсунку непосредственного впрыска. В соответствии с одним примером КПП 196 подает топливо в форсунку непосредственного впрыска при давлении 1000 фунтов/кв. дюйм, при этом давление топлива в форсунке непосредственного впрыска составляет 60 фунтов/кв. дюйм. Следовательно, распределительная система 194 впрыска топлива функционирует в качестве форсунки НВТ, так же как и в качестве системы подачи топлива низкого давления в форсунку 170 распределенного впрыска.
В соответствии с другим примером, в котором клапан 196 переключения потока выполнен в виде перепускного клапана с механическим приводом, топливо может непрерывно поступать при повышенном давлении из клапана в форсунку непосредственного впрыска, при этом топливо впрыскивают из форсунки непосредственного впрыска в цилиндр путем регулировки открытия сопла форсунки. Кроме того, топливо также может непрерывно отбираться выше по потоку от клапана в форсунку распределенного впрыска через регулятор давления при пониженном давлении. Далее топливо может быть впрыснуто в цилиндр из форсунки распределенного впрыска путем регулировки открытия сопла форсунки распределенного впрыска. В данном примере топливо непрерывно поступает из рампы высокого давления в форсунку 166 непосредственного впрыска через клапан 196 переключения потока. Также в настоящем примере топливо может непрерывно поступать из форсунки 166 непосредственного впрыска в форсунку 170 распределенного впрыска через клапан 196 переключения потока (или перепускной клапан с механическим приводом), регулирующий давление топлива и подающий его при пониженном давлении в форсунку 170 распределенного впрыска. В случае, когда условия эксплуатации двигателя требуют использования либо распределенного впрыска, либо непосредственного впрыска, сопла форсунок НВТ или РВТ соответственно открываются и подают топливо в камеру сгорания. Благодаря непрерывной подаче топлива на форсунки непосредственного и распределенного впрыска они могут функционировать, используя единую топливную рампу. Другими словами, форсунка распределенного впрыска может функционировать без отдельной топливной рампы для распределенного впрыска.
В обоих конфигурациях топливо направляется при повышенном давлении из топливной рампы высокого давления в регулятор давления через клапан переключения потока, а затем при пониженном давлении из регулятора давления в форсунку распределенного впрыска, при этом регулятор давления понижает давление топлива, полученного из топливной рампы высокого давления, перед его подачей в форсунку распределенного впрыска.
Топливо в цилиндр могут подавать обе форсунки во время одного цикла цилиндра. Например, клапан переключения потока может быть сначала установлен в положение, соответствующее установке момента РВТ, а затем в положение, соответствующее установке момента НВТ. Например, каждая форсунка может подавать часть от общего количества впрыскиваемого топлива, которое сгорает в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого каждой форсункой, может быть изменено в зависимости от рабочих условий, например, нагрузки двигателя и/или детонации, как раскрыто ниже в настоящем документе. Относительное распределение общего количества впрыскиваемого топлива между форсунками 166 и 170 может быть названо первым соотношением впрыска. Например, впрыскивание большего количества топлива для события сгорании через форсунку 170 (распределенного впрыска) может быть примером более высокого первого соотношения распределенного впрыска к непосредственному впрыску, при впрыскивании большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть примером более низкого первого соотношения распределенного впрыска к непосредственному впрыску. Следует обратить внимание на то, что это всего лишь примеры различных соотношений впрыска, и могут быть использованы другие различные соотношения впрыска. Кроме того, следует понимать, что топливо распределенного впрыска может поступать, когда впускной клапан открыт, впускной клапан закрыт (например, значительно раньше такта впуска, например, во время такта выпуска), а также как при открытии, так и закрытии впускного клапана. Аналогично, топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндры, может поступать во время такта впуска, а также частично во время предыдущего такта выпуска, во время такта впуска и, например, частично во время такта сжатия.
Дополнительно, топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндры, может поступать за одно событие впрыска или за множество событий впрыска. Это может включать в себя множество событий впрыска во время такта сжатия, множество событий впрыска во время такта впуска или сочетание некоторых событий непосредственного впрыска во время такта сжатия и некоторых во время такта впуска. При осуществлении множества событий непосредственного впрыска, относительное распределение общего объема топлива непосредственного впрыска между (непосредственным) впрыском во время такта впуска и (непосредственным) впрыском во время такта сжатия может быть названо вторым соотношением впрыска. Например, впрыск большего количества топлива непосредственного впрыска для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска во время такта впуска, в то время как при впрыске большего количества топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска во время такта впуска. Следует обратить внимание на то, что это всего лишь примеры различных соотношений впрыска, и могут быть использованы другие различные соотношения впрыска.
Таким образом, даже для одного события сгорания топлива впрыскиваемое топливо может быть впрыснуто с различными настройками синхронизации для форсунки распределенного впрыска топлива и для форсунки непосредственного впрыска топлива. Кроме того, для одного события сгорания топлива за цикл может быть выполнено множество событий впрыска поданного топлива. Несколько событий впрыска могут быть произведены во время такта сжатия, такта впуска или в любой подходящей их комбинации.
Как раскрыто выше, ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом иметь собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, в том числе варианты с 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или большим количеством цилиндров. Более того, каждый из таких цилиндров может содержать некоторые или все из различных компонентов, раскрытых и изображенных на ФИГ. 1 применительно к цилиндру 14.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Такие отличия могут иметь отношение к размерам - например, отверстие для впрыска у одной форсунки может быть большего размера по сравнению с другой форсункой. Другие отличия, в частности, представляют собой разные углы распыла, разные рабочие температуры, разное направление, разный расчет времени впрыска, разные характеристики распыления, разные места расположения и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива форсунки 170 и 166 могут обеспечивать различные результаты.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать топливо различного типа, например, с различными характеристиками или различным составом. Данные различия могут подразумевать разное содержание спирта, воды, разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинации и тому подобное. Один из примеров топлива с разной теплотой парообразования может содержать бензин в качестве первого типа топлива с меньшей теплотой парообразования и этанол в качестве второго типа топлива с большей теплотой парообразования. В другом примере в двигателе можно использовать бензин в качестве первого типа топлива и спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (состоящую из приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (состоящую приблизительно из 85% метанола и 15% бензина), в качестве второго типа топлива. В числе прочих подходящих веществ могут быть вода, метанол, смесь спирта и воды, смесь воды и метанола, смесь спиртов и тому подобное.
В другом примере оба типа топлива могут быть спиртосодержащими смесями с различной долей спирта, причем первый тип топлива может быть смесью бензина и спирта с меньшей концентрацией спирта, например Е10 (приблизительное содержание этанола - 10%), а второй тип топлива может быть смесью бензина и спирта с большей концентрацией спирта, например Е85 (приблизительное содержанием этанола - 85%). Кроме того, первый и второй типы топлива также могут иметь различия по другим параметрам - температура, вязкость, октановое число и тому подобное. Более того, топливные характеристики одного или обоих топливных баков могут часто варьироваться, например, из-за ежедневных изменений, вызванных доливом топлива в бак.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в качестве постоянного запоминающего устройства 110 в данном конкретном примере для хранения исполняемых инструкций, 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 числе которых: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха, показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения, сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140, положение дросселя (ПД) от датчика положения дросселя и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) отдатчика 124. На основании сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД. Сигнал давления в коллекторе ДВК, поступающий от датчика давления в коллекторе, можно использовать для свидетельствования о разрежении или о давлении во впускном коллекторе. Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков, ФИГ. 1, и использует разные приводы на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и команд, заложенных в память контроллера. В качестве примера, контроллер может послать сигнал на открытие / перевод в положение клапана 196 переключения потока в зависимости от установки момента впрыска топлива. В зависимости от нагрузки и крутящего момента двигателя, в случае запроса на непосредственный впрыск, контроллер может перевести клапан 196 переключения потока в первое положение, в котором поток топлива высокого давления поступает в форсунку 166 НВТ. В соответствии с другом примером, при запросе на распределенный впрыск, контроллер может перевести клапан 196 переключения потока во второе положение, в котором, поток топлива низкого давления, после прохождения через регулятор 198 давления, поступает в форсунку 170 распределенного впрыска.
На ФИГ. 2 схематически представлен примерный вариант осуществления 200 топливной системы, выполненной с возможностью двойного впрыска топлива посредством распределительной системы впрыска топлива, которая может быть использована с двигателем, представленным на ФИГ. 1. Топливная система 200 может быть задействована с целью подачи топлива в двигатель, такой как двигатель 10 на ФИГ. 1. Компоненты, до этого представленные на ФИГ. 1, пронумерованы аналогичным образом на ФИГ. 2 и не представлены в целях краткости.
Топливная система 200 включает в себя топливный бак 210 для хранения топлива на борту автомобиля, топливный насос 212 высокого давления и общую топливную рампу 214 высокого давления. Из топливного бака топливо поступает на каждую из форсунок непосредственного и распределенного впрыска топливной системы. Топливная рампа 214 высокого давления получает топливо из топливного бака через топливный насос 212 высокого давления. Топливная система 200 также включает в себя распределительную систему 194 впрыска, как представлено на ФИГ. 1. Распределительная система 194 впрыска топлива включает в себя форсунку 166 непосредственного впрыска, клапан 196 переключения потока и регулятор 198 давления. Датчик 197 давления может быть соединен с регулятором 198 давления для измерения давления топлива, подаваемого на форсунки непосредственного и/или распределенного впрыска. Клапан 196 переключения потока имеет жидкостное сообщение с каждой из форсунок 166 непосредственного впрыска, регулятором 198 давления и топливной рампой 214 высокого давления. Кроме того, клапан 196 переключения потока подсоединен выше по потоку от топливной рампы 214 высокого давления для направления топлива из топливной рампы 214 высокого давления в одну или более форсунок 166 непосредственного впрыска и форсунку 170 распределенного впрыска. Топливо высокого давления, подаваемое топливным насосом 212 в общую топливную рампу 214 высокого давления, затем поступает на клапан 196 переключения потока, когда двигатель работает.
В соответствии с одним из примеров клапан 196 переключения потока при помощи электрического привода направляет топливо либо в форсунку 166 непосредственного впрыска, либо в наружную форсунку 170 распределенного впрыска (через регулятор 198 давления). В дополнение к этому, когда необходим и непосредственный и распределенный впрыск, в зависимости от сигнала с информацией об установке момента импульса впрыска, полученного от контроллера 12, топливо может быть направлено в форсунку непосредственного и распределенного впрыска. Например, при работе двигателя 10 на повышенных оборотах клапан 196 переключения потока может быть открыт для направления потока топлива высокого давления в форсунку 166 НВТ. В соответствии с другим примером, когда двигатель 10 работает на пониженных оборотах, клапан 196 переключения потока может быть открыт для направления потока в регулятор 198 давления, который может понизить давление топлива перед его подачей. Давление топлива, подаваемого в форсунку распределенного впрыска, может быть измерено датчиком 197 давления, соединенного с регулятором 198 давления. Контроллер 12 может определить, когда давление, требуемое для распределенного впрыска, достигнуто, и открыть регулятор давления для подачи топлива низкого давления в форсунку 170 РВТ. Когда условия эксплуатации двигателя требуют использования как непосредственного, так и распределенного впрыска (например, при средних нагрузках), клапан 196 переключения потока может направить топливо как в форсунку 166 НВТ, так и в форсунку 170 РВТ. Профили впрыска (НВТ, РВТ или оба) могут быть выбраны в зависимости от параметров частоты вращения / нагрузки двигателя, таких как продемонстрированных на ФИГ. 3.
В соответствии с другим примером клапан 196 переключения потока приводят в действие механически для непрерывного направления топлива, поступающего из топливной рампы 214 высокого давления, в форсунку 166 непосредственного впрыска, при этом перепускной клапан поддерживает требуемое повышенное давление в форсунке непосредственного впрыска. Кроме того, топливо при давлении выше требуемого могут непрерывно сбрасывать ниже по потоку от топливной рампы и выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска в (или в направлении) форсунку 170 распределенного впрыска. Промежуточный регулятор давления может регулировать давление топлива, полученного из форсунки непосредственного впрыска, в форсунке распределенного впрыска. Однако, наличие системы топливной рампы высокого давления, поддерживающей постоянное давление в топливной рампе, снижает необходимость в перепускном клапане и связанным трубопроводом возврата топлива в топливный бак.
В результате такой конфигурации контроллер двигателя может подавать топливо из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска по топливопроводу, и затем подавать топливо, полученное из топливопровода выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, в форсунку распределенного впрыска, при этом каждая из форсунок непосредственного и распределенного впрыска связаны с определенным цилиндром двигателя.
Таким образом, топливо поступает из топливного бака в форсунку непосредственного впрыска по топливопроводу высокого давления, соединенному с единой топливной рампой. Топливо высокого давления, отобранное с форсунки непосредственного впрыска, затем поступает в форсунку распределенного впрыска по топливопроводу низкого давления, при этом трубопровод низкого давления служит продолжением топливопровода высокого давления с промежуточным регулятором давления. При использовании общего топливопровода, топливной рампы и насоса для подачи топлива на каждую из форсунок непосредственного и распределенного впрыска цилиндра можно снизить стоимость компонентов и снизить требования к месту установки не влияя на точность системы управления подачей топлива.
На ФИГ. 3 представлена примерная схема, к которую может использовать контроллер двигателя при определении, направлять ли топливо в двигатель через систему непосредственного впрыска, систему распределенного впрыска или обе системы. В изображенном примере схема профилей зажигания хранится в качестве функции изменения скорости вращения двигателя в зависимости от нагрузки. Тем не менее, в соответствии с альтернативными примерами схема профилей впрыска может быть сохранена в качестве функции одного или более других параметров двигателя. На схеме 300 максимальный крутящий момент представлен кривой 302.
В первой области 308 схемы, охарактеризованной параметрами низкой частоты вращения / нагрузки, или при условии ограничения крутящего момента двигателя, топливо могут впрыскивать в двигатель только за счет распределенного впрыска (100% РВТ). Путем доставки топлива в цилиндр двигателя только при помощи распределенного впрыска при наличии подобных условий улучшается эффективность испарения и, в свою очередь, эффективность смесеобразования. Кроме того, снижается токсичность отработавших газов за счет пониженного выделения твердых частиц при распределенном впрыске, в особенности при запуске двигателя. Кроме того, система впрыска топлива во впускные каналы может повысить экономию топлива по сравнению с непосредственным впрыском при низких нагрузках двигателя.
В третьей области 304 схемы, характеризуемой параметрами высокой частоты вращения / нагрузки, топливо может быть впрыснуто в двигатель только за счет распределенного впрыска (100% РВТ). В данной области максимально возможный крутящий момент представлен кривой 302. При данных условиях топливо может быть впрыснуто в двигатель только путем непосредственного впрыска для эффективного охлаждения воздуха и снижения детонации. Это позволяет дальше улучшить эксплуатационные характеристики двигателя.
Во второй области 306 схемы, характеризуемой параметрами средней частоты вращения / нагрузки, может быть использована комбинация распределенного и непосредственного впрыска. Комбинация позволяет понизить расход топлива при испарении, а также больше соответствовать нормативам выбросов в окружающую среду. В этой области соотношение топлива, подаваемого путем распределенного впрыска, и топлива, подаваемого путем непосредственного впрыска, может быть разным в зависимости от различных условий эксплуатации двигателя. Например, при параметрах средней частоты вращения / нагрузки соотношение впрыска может быть разным, в то же время продолжая подавать относительно большую часть распределенного впрыска по сравнению с непосредственным впрыском. В качестве примера, в области 306 может быть использовано соотношение 80% распределенного впрыска к 20% непосредственного впрыска. Также, соотношение может быть смещено еще дальше в пользу распределенного впрыска в зонах области 306, граничащих с областью 308.
Что касается ФИГ. 4, на ней представлен примерный способ 400 регулировки распределительной системы впрыска топлива при эксплуатации распределительной системы впрыска, такой как системы 194, представленной на ФИГ. 1-2, для обеспечения подачи топлива повышенного давления в форсунку непосредственного впрыска и пониженного давления в форсунку распределенного впрыска по общему топливопроводу, получающему топливо из общей топливной рампы высокого давления. Инструкции по осуществлению способа 400 и остальных способов, предусматриваемых данным раскрытием, могут быть выполнены контроллером на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, в соответствии с ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать приводы системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
На шаге 402 алгоритм предусматривает оценку и/или измерение параметров рабочих условий двигателя. Оцененные параметры могут содержать, например, частоту вращения двигателя, запрашиваемый водителем крутящий момент, давление в топливной рампе, температуру двигателя, условия окружающей среды и тому подобное. На шаге 404 способ подразумевает определение профиля впрыска топлива на основании данных об оценке рабочих условий двигателя. В соответствии с одним примером профиль впрыска, определенный на шаге 404, может быть начальным профилем впрыска топлива, основанным на эксплуатационных условиях двигателя, при этом профиль подлежит изменению в следующих алгоритмах, как показано ниже.
Определенный профиль впрыска топлива может предусматривать подачу определенного объема топлива, число событий впрыска, в течение которых топливо должно быть обеспечено для конкретного события сгорания, установку момента впрыска, а также установку, должно ли топливо поступать путем непосредственного впрыска или распределенного впрыска, или обоими способами. Например, общая требуемая масса топлива, которое должно быть подано в цилиндр, может зависеть от запроса водителя (или параметров скорости вращения / нагрузки). Затем, в зависимости от таких эксплуатационных параметров, как температура двигателя, уровень содержания твердых частиц в отработавших газах, температура каталитического нейтрализатора и т.д., могут быть рассчитаны импульсы распределенного и/или непосредственного впрыска. Профиль впрыска топлива может включать в себя детальную информацию о том, должен ли объем топлива для непосредственного впрыска быть подан за одно событие впрыска или разбит на несколько событий впрыска. При распределении на несколько событий впрыска может быть определено соотношение общего объема топлива для каждого отдельного впрыска, также как и момент каждого отдельного впрыска. Аналогичным образом, профиль впрыска может включать в себя детальную информацию о том, должен ли общий объем топлива быть разбит на объем для непосредственного впрыска и объем для распределенного впрыска, а также о соотношении общего объема топлива для каждого из типов впрыска.
В соответствии с одним примером, контроллер двигателя может учитывать схему частоты вращения / нагрузки двигателя, такую как представлена на ФИГ. 3, для определения способа подачи топлива - путем непосредственного или распределенного впрыска. Как показано со ссылкой на ФИГ. 3, в соответствии с одним примером, во время работы двигателя в условиях низкой частоты вращения / нагрузки, а также при запуске, может быть запрошен только распределенный впрыск, в то время, как при работе в условиях повышенной частоты вращения / нагрузки может быть запрошен только непосредственный впрыск. В промежуточных условиях может быть запрошен как распределенный, так и непосредственный впрыск.
На шаге 406 способ включает в себя подтверждение того, что определенный профиль впрыска предусматривает только непосредственный впрыск топлива. При запросе только на непосредственный впрыск, когда профиль впрыска предусматривает только импульс непосредственного впрыска, на шаге 408 способ предусматривает повышение давления в общей топливной рампе при помощи топливного насоса высокого давления, подсоединенного к двигателю и приводимому в действие распределительным валом. В частности, производительность топливного насоса высокого давления может быть отрегулирована для обеспечения заданного повышенного давления в топливной рампе высокого давления, подающей топливо в распределительную систему впрыска.
В дополнение, варианты осуществления изобретения, в которых клапан переключения потока (КПП) системы впрыска оснащен электрическим приводом, положение КПП может быть изменено для подачи топлива из топливной рампы высокого давления только в форсунку непосредственного впрыска. Например, клапан переключения потока может быть установлен в первое положение, при котором топливная рампа высокого давления имеет жидкостное сообщение с форсункой непосредственного впрыска, но не имеет жидкостного сообщения с форсункой распределенного впрыска или регулятором давления распределительной системы впрыска. В вариантах осуществления, в которых КПП оснащен механическим приводом, например, перепускной клапан, повышение давления в топливной рампе высокого давления может привести к автоматической подаче топлива высокого давления при заданном высоком давлении в корпус форсунки непосредственного впрыска и в саму форсунку непосредственного впрыска. Перепускной клапан с механическим приводом может иметь предварительно заданную установку давления, которая автоматически поддерживает давление топлива, подаваемого в форсунку непосредственного впрыска, на заданном уровне.
На шаге 414 топливо подают согласно определенному профилю впрыска топлива. Например, топливо может поступать при повышенном давлении из форсунки непосредственного впрыска в соответствии с размером и моментом импульса непосредственного впрыска определенного профиля впрыска.
Если на шаге 406 не запрошен только непосредственный впрыск, способ переходит к шагу 410, который предусматривает подтверждение того, что определенный профиль впрыска предусматривает только распределенный впрыск топлива. При запросе только на распределенный впрыск, когда профиль впрыска предусматривает только импульс распределенного впрыска, на шаге 412 способ предусматривает повышение давления в общей топливной рампе при помощи топливного насоса высокого давления, подсоединенного к двигателю и приводимому в действие распределительным валом. В частности, производительность топливного насоса высокого давления может быть отрегулирована для обеспечения заданного повышенного давления в топливной рампе высокого давления, подающей топливо в распределительную систему впрыска. Оттуда топливо подают в форсунку распределенного впрыска при заданном пониженном давлении. В вариантах осуществления изобретения, в которых клапан переключения потока (КПП) системы впрыска оснащен электрическим приводом, положение КПП может быть изменено для подачи топлива из топливной рампы высокого давления только в форсунку распределенного впрыска. Например, клапан переключения потока может быть установлен во второе положение, при котором топливная рампа высокого давления имеет жидкостное сообщение с форсункой распределенного впрыска через регулятор давления распределительной системы впрыска, но не имеет жидкостного сообщения с форсункой непосредственного впрыска. В вариантах осуществления, в которых КПП оснащен механическим приводом, например, перепускной клапан, повышение давления в топливной рампе высокого давления может привести к автоматической подаче топлива высокого давления при заданном высоком давлении в корпус форсунки непосредственного впрыска и в саму форсунку непосредственного впрыска, и затем из форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска через регулятор давления. Регулятор давления может иметь предварительно заданную установку давления, которая автоматически поддерживает давление топлива, получаемого форсункой распределенного впрыска с форсунки непосредственного впрыска, на заданном уровне.
На шаге 413 способ также предусматривает регулировку момента импульса распределенного впрыска в изначально определенном профиле впрыска для сокращения числа ошибок при подаче топлива, возникающих по причине изменений в давлении топливной рампы. Изменения относятся к импульсам топлива из топливного насоса высокого давления, которые могут попадать в общую топливную рампу. Это вызвано синусоидальным давлением топлива, создаваемым на топливном насосе высокого давления, приводимом в действие двигателем через распределительный вал (и рабочие выступы кулачка). Пульсации могут привести к большим различиям между объемом топлива в состоянии покоя в форсунке распределенного впрыска или в трубопроводе низкого давления, подающем топливо из форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска, и объемом топлива, впрыскиваемого из топливной рампы форсунки распределенного впрыска, что приведет к серьезным сбоям в подаче топлива. Как более подробно описано со ссылкой на ФИГ. 5, контроллер двигателя может оценить момент и точку пересечения линии нулевого уровня кривой давления топлива и сместить импульс распределенного впрыска к ближайшей точке пересечения линии нулевого уровня в направлении опережения для сокращения числа ошибок при подаче топлива по причине колебаний давления, вызванных топливным насосом.
После изменения момента импульса распределенного впрыска в начальном профиле впрыска топлива способ переходит к шагу 414, на котором топливо подают в соответствии с обновленным профилем впрыска. Например, топливо может поступать при пониженном давлении из форсунки распределенного впрыска в соответствии с размером и моментом импульса распределенного впрыска обновленного профиля впрыска.
В случае отсутствия подтверждения о запросе на использование только непосредственного впрыска или только распределенного впрыска, на шаге 416 способ предусматривает подтверждение запроса на использование как распределенного, так и непосредственного впрыска. После получения подтверждения алгоритм предусматривает повышение давления топлива в общей топливной рампе при помощи насоса высокого давления, приводимого в действие распределительным валом, в целях для подачи топлива на форсунки распределенного и непосредственного впрыска. В частности, мощность топливного насоса высокого давления регулируют с целью обеспечения требуемого давления в общей топливной рампе 418. В вариантах осуществления, в которых клапан переключения потока (КПП) системы впрыска оснащен электрическим приводом, положение КПП может быть отрегулировано для обеспечения подачи топлива из общей топливной рампы высокого давления в форсунку распределенного впрыска в момент, соответствующий импульсу РВТ, и затем быть возвращено в прежнее положение для подачи топлива в форсунку непосредственного впрыска в момент, соответствующий только импульсу НВТ. Например, клапан переключения потока может изначально быть настроен на второе положение, в котором топливная рампа высокого давления имеет жидкостное соединение с форсункой распределенного впрыска для распределенного впрыска при закрытом впускном клапане (напр., во время такта выхлопа), затем клапан переводят в первое положение, в котором топливная рампа высокого давления имеет жидкостное соединение с форсункой непосредственного впрыска для впрыска во время такта впуска и/или сжатия. В вариантах осуществления, в которых КПП оснащен механическим приводом, например, перепускной клапан, повышение давления в топливной рампе высокого давления может привести к автоматической подаче топлива высокого давления при заданном высоком давлении в корпус форсунки непосредственного впрыска и в саму форсунку непосредственного впрыска, и затем из форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска при пониженном давлении через регулятор давления. Далее топливо выпускают из топливопровода высокого давления ниже по потоку от топливной рампы через форсунку непосредственного впрыска при открытии сопла форсунки непосредственного впрыска, в то время как топливо выпускают из топливопровода низкого давления ниже по потоку от топливной рампы через форсунку распределенного впрыска при открытии сопла форсунки распределенного впрыска. В данном случае, каждая из форсунок непосредственного и распределенного впрыска уже заполнены топливом при соответствующем давлении, и топливо впрыскивают при открытии соответствующего сопла.
На шаге 420 способ также предусматривает регулировку момента импульса распределенного впрыска в изначально определенном профиле впрыска с целью сокращения числа ошибок при подаче топлива, возникающих по причине изменений в давлении топливной рампы. Изменения относятся к импульсам топлива из топливного насоса высокого давления, которые могут попадать в общую топливную рампу. Это вызвано синусоидальным давлением топлива, создаваемым на топливном насосе высокого давления, приводимом в действие двигателем через распределительный вал (и рабочие выступы кулачка). Пульсации могут привести к большим различиям между объемом топлива в состоянии покоя в инжекторе и объемом топлива, впрыскиваемого из топливной рампы распределенного впрыска, что приведет к серьезным сбоям в питании топливом. Как более подробно описано со ссылкой на ФИГ. 5, контроллер двигателя может оценить момент и точку пересечения линии нулевого уровня кривой давления топлива и сместить импульс распределенного впрыска к ближайшей точке пересечения линии нулевого уровня в направлении опережения для сокращения числа ошибок при подаче топлива по причине колебаний давления, вызванных топливным насосом.
Далее способ переходит к шагу 422, на котором момент импульса НВТ регулируют в зависимости от изменения в моменте импульса РВТ. Начальный профиль впрыска топлива также соответственно изменяют. Как более подробно описано со ссылкой на ФИГ. 5, импульс НВТ может быть отрегулирован с целью компенсации любых ошибок при подаче топлива или ошибок в воздушно-топливном отношении, происходящих по причине изменения момента импульса РВТ.
Далее способ переходит к шагу 424, на котором топливо подают в соответствии с обновленным профилем впрыска. Например, топливо, полученное из общей топливной рампы, может поступать при пониженном давлении из форсунки распределенного впрыска в соответствии с размером и моментом импульса распределенного впрыска обновленного профиля впрыска. Аналогично, топливо, полученное из общей топливной рампы, может поступать при повышенном давлении из форсунки непосредственного впрыска в соответствии с размером и моментом импульса непосредственного впрыска обновленного профиля впрыска.
Что касается ФИГ. 5, на шаге 502 данные ранее определенного профиля впрыска поступают из памяти контроллера. Например, могут быть извлечены данные профиля впрыска топлива, ранее определенного на ФИГ. 4.
На шаге 504 поступление запроса на распределенный впрыск может быть подтверждено. Если запрос поступил по меньшей мере на некоторую часть распределенного впрыска, то способ переходит к шагу 506. Если распределенный впрыск не запрошен, а запрошен только непосредственный впрыск (НВТ), способ переходит к шагу 505, на котором топливо подают через форсунку непосредственного впрыска в соответствии с определенным профилем впрыска (как описано на ФИГ. 4).
При запросе на хотя бы минимальный объем распределенного впрыска (РВТ) на шаге 504 алгоритм предусматривает извлечение данных о начальной длительности и моменте импульса РВТ из профиля впрыска. Таким образом, по крайней мере некоторые распределенные впрыски включают в себя условия, при которых запрос поступил только на распределенный впрыск топлива, а также условия, при которых запрос поступил и на распределенный, и на непосредственный впрыск топлива.
На шаге 508 метод включает в себя расчет начального окончания угла впрыска для импульса РВТ на основании продолжительности импульса топлива и требуемой установки момента впрыска. В одном примере начальная установка момента впрыска может соответствовать установке момента впрыска, позволяющей впрыскивать определенную массу топлива при закрытом впускном клапане. Начальная установка момента впрыска может соответствовать положению двигателя и может содержать заданное количество значений угла поворота коленчатого вала. Шаг 510 способа подразумевает расчет середины угла впрыска для импульса РВТ на основании начальной установки момента для окончания угла впрыска и продолжительности импульса топлива.
В связи с этим начальный момент, соответствующий впрыску при закрытом впускном клапане, может возникать в любом положении на кривой давления топлива в общей топливной рампе, например, в локальных максимумах или локальных минимумах или возле них. Однако в таких местах могут происходить колебания давления и, следовательно, ошибки при подаче топлива. Как детально раскрыто в настоящем документе, контроллер может быть выполнен с возможностью регулировки момента подачи импульса распределенного впрыска топлива для выполнения распределенного впрыска топлива с обновленным моментом времени, сбалансированным вокруг точки пересечения линии среднего расчетного давления в топливной рампе. Это позволяет сократить число ошибок подачи топлива.
В частности, на шаге 512, способ подразумевает определение ближайшей точки пересечения линии среднего давления в топливной рампе в направлении опережения. Точка пересечения линии среднего давления может подразумевать среднее давление между локальными максимумами и локальными минимумами (для цикла на кривой давления) давления в топливной рампе. Другими словами, для синусоидальной кривой давления точка пересечения линии среднего давления может совпадать с моментом, когда давление выше среднего нейтрализовано давлением ниже среднего. Точка пересечения линии среднего давления может зависеть от положения двигателя и может включать в себя определенное число углов поворота коленчатого вала. В соответствии с одним примером, точка пересечения линии среднего давления включает в себя точку пересечения линии нулевого уровня давления топлива. В связи с этим, для каждого цикла кривой существуют две точки пересечения линии среднего давления (или точке пересечения линии нулевого уровня давления). Контроллер может идентифицировать и выбрать первую точку пересечения линии среднего давления в обратном направлении, даже если вторая точка пересечения линии среднего давления в направлении запаздывания находится ближе. Выбирая первую точку замера в направлении опережения, можно поддерживать впрыск топлива при закрытом впускном клапане.
На шаге 514 способ предусматривает смещение момента подачи импульса распределенного впрыска с начальной установки, соответствующей впрыску при закрытом впускном клапане, на точку пересечения линии среднего давления в направлении опережения. Другими словами, момент подачи импульса распределенного впрыска не сдвигается ко второй точке пересечения линии среднего давления в обратном направлении, даже если расстояние между начальным моментом и второй точкой пересечения линии среднего давления меньше, чем расстояние между начальным моментом и первой точкой пересечения линии среднего давления. Такое смещение, в частности, подразумевает выравнивание середины угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива (как определено для начального момента времени) с первой точкой пересечения линии среднего давления в направлении опережения.
На шаг 516 способ подразумевает регулировку динамики модели скопления топлива во впускном окне на основе смещения. В одном примере, согласно смещению момента времени в опережающем направлении, регулировку могут выполнять для учета возросшего испарения топлива во впускном окне из-за увеличенной длительности скопления топлива во впускном окне на впускном клапане или стенках клапана. Кроме того, регулировка включает в себя обновление продолжительности импульса топлива и сдвиг конца угла впрыска импульса распределенного впрыска топлива на основании выравнивания середины угла впрыска и отрегулированной динамики модели скопления топлива во впускном окне. В качестве примера, чтобы учесть повышенное испарение топлива на впускном окне, длительность импульса впрыска может быть сокращена путем сохранения середины угла впрыска в точке пересечения линии среднего давления, при этом смещая вперед конец угла впрыска. Подстроечный коэффициент может быть определен на основании обновленной продолжительности импульса топлива относительно начальной продолжительности импульса топлива (как определено на шаге 506), а подстроечный коэффициент могут применять к концу угла впрыска.
Следует понимать, что подача распределенного впрыска в момент, сбалансированный вокруг точки пересечения линии среднего давления в топливной рампе, может предусматривать подачу каждого импульса впрыска в определенной области параметра частоты вращения / нагрузки двигателя с моментом, сбалансированным вокруг точки пересечения линии среднего давления, в то время как момент подачи импульса впрыска вне определенной области параметра скорости вращения / нагрузки двигателя зависит от открытия впускного клапана. В данном случае момент, основанный на открытии впускного клапана, может включать смещение момента от точки пересечения линии среднего давления (напр., смещение от точки пересечения линии среднего давления в сторону локальных максимумов или минимумов цикла кривой давления).
После регулировки момента подачи импульса распределенного впрыска способ переходит у шагу 517, на котором предусмотрено определение, был ли запрошен также и непосредственный впрыск. Если непосредственный впрыск также был запрошен, может также возникнуть необходимость в регулировке импульса НВТ с целью компенсации любых ошибок при подаче топлива или ошибок в воздушно-топливном отношении, происходящих по причине изменения импульса РВТ. Если непосредственный впрыск не был запрошен, на шаге 518 способ предусматривает подачу топлива через форсунку распределенного впрыска в соответствии с обновленным профилем импульса РВТ.
Если непосредственный впрыск также был запрошен, на шаге 519 способ предусматривает извлечение данных о длительности импульса и моменте импульса НВТ, как определено на шаге 502. На шаге 520 способ предусматривает обновление импульса НВТ на основании изменения длительности и/или момента импульса РВТ. В частности, при запросе на распределенный впрыск топливо отбирается из топливопровода высокого давления, снабжающего форсунку непосредственного впрыска, и поступает в топливопровод низкого давления, снабжающего форсунку распределенного впрыска, через регулятор давления. В результате отбора топлива со впуска форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска в форсунке непосредственного впрыска возможны локальные изменения давления, которые в свою очередь могут послужить причиной ошибок при подаче топлива. Следовательно, для предупреждения ошибок, возможных при подаче топлива по причине отбора топлива со впуска форсунки непосредственного впрыска для подачи в форсунку распределенного впрыска, момент и длительность импульса НВТ могут быть соответственно отрегулированы на основании смещения импульса распределенного впрыска. В соответствии с одним примером, в связи со смещением импульса РВТ в направлении опережения существует вероятность небольшого падения давления на впуске форсунки НВТ, что компенсируется увеличением продолжительности импульса НВТ, например, путем обеспечения запаздывания момента прекращения импульса НВТ. В соответствии с другим примером импульс НВТ может быть скомпенсирован путем разделения импульса НВТ на множество впрысков, включая как минимум впрыск во время такта сжатия. В соответствии с другим примером регулировка импульса непосредственного впрыска предусматривает одно или более из таких действий, как смещение момента прекращения импульса впрыска на более позднее время и увеличение объема топлива непосредственного впрыска, подаваемого во время такта впуска, по сравнению с объемом топлива, подаваемого во время такта сжатия. Путем подачи по крайней мере части импульса НВТ позже в цикле двигателя (напр., смещение от такта впуска в сторону такта сжатия) можно снизить воздействие на НВТ колебаний давления, вызванных регулировкой импульса РВТ.
После регулировки импульса НВТ, на шаге 522 способ предусматривает подачу топлива в цилиндры двигателя через форсунку распределенного впрыска в соответствии с обновленным профилем импульса РВТ и через форсунку непосредственного впрыска в соответствии с обновленным профилем импульса НВТ.
Таким образом, сокращается число ошибок подачи топлива в форсунке распределенного впрыска, вызванных колебаниями давления в топливной рампе распределенного впрыска. В дополнение, сокращается число ошибок при подаче топлива в форсунке непосредственного впрыска, вызванных отбором топлива с нее в форсунку распределенного впрыска.
Пример регулировки импульса РВТ, основанной на точке пересечения линии среднего давления в топливной рампе, представлен на ФИГ. 6.
На схеме 600 на ФИГ. 6 отображено давление в общей топливной рампе в виде кривой 602 во время подачи топлива на каждую из форсунок распределенного и непосредственного впрыска. На схеме 600 также отображен коэффициент заполнения форсунки распределенного впрыска (Коэффициент заполнения РВТ) в виде кривой 620. Все графики показаны во времени и изображены с точки зрения положения двигателя в градусах угла поворота коленчатого вала (ГУПКВ).
Согласно синусоидальной кривой на графике 602, возможны периодические колебания давления в топливной рампе между локальными максимумами 604 и локальными минимумами 606. Статистическое среднее локальных максимумов и локальных минимумов определяется как среднее давление (Среднее давление), представленное в виде прерывистой линии. Точки пересечения линии среднего давления (также именуемые точками пересечения линии нулевого уровня) в общей топливной рампе, представляющие позиции кривой, совпадающие со средним давлением, обозначены жирными точками 608. Таким образом, для каждого цикла 605 кривой (от одного локального минимума до следующего локального минимума, как изображено, или от одного локального максимума до следующего локального максимума) может существовать две точки 608 пересечения линии среднего давления, включая одну точку пересечения линии среднего давления восходящим участком кривой (также именуемой точкой пересечения линии среднего давления восходящей кривой или точкой пересечения линии нулевого уровня восходящей кривой) и одну точку пересечения линии среднего давления нисходящим участком кривой (также именуемой точкой пересечения линии среднего давления нисходящей кривой или точкой пересечения линии нулевого уровня нисходящей кривой). Следует понимать, что хотя кривая на ФИГ. 6 содержит симметричные волны равной интенсивности и неизменной частоты, в альтернативных примерах кривая может быть асимметричной, и локальные максимумы, минимумы и среднее давление для кривой каждого цикла могут отличаться друг от друга.
В изображенном примере первый импульс PW0 распределенного впрыска изначально определен для распределенного впрыска топлива в первый цилиндр, а второй импульс PW1 распределенного впрыска изначально определен для распределенного впрыска топлива во второй цилиндр, при этом зажигание во втором цилиндре происходит непосредственно после зажигания в первом цилиндре. Первый импульс PW0 впрыска может иметь начальную продолжительность w1 импульса и начальный момент 611, соответствующий положению в локальных максимумах или возле них. Второй импульс PW1 топлива может иметь начальную продолжительность w2 импульса и начальный момент 613 времени, соответствующий положению в локальных минимумах или возле них.
Чтобы сократить число ошибок подачи топлива, вызванных изменением синусоидальной кривой давления топлива, коэффициент заполнения первого импульса PW0 распределенного впрыска регулируется таким образом, чтобы сдвинуть момент времени для его балансировки вокруг первой точки пересечения линии среднего давления в направлении опережения относительно начального момента 611. В частности, середина угла впрыска первого импульса PW0 впрыска сдвигается от начального момента 611 и выравнивается с первой точкой 608а пересечения линии среднего давления в направлении опережения. В данном случае первой точкой пересечения линии среднего давления в направлении опережения является точка пересечения линии среднего давления восходящим участком кривой. Таким образом, начальный первый импульс PW0 впрыска (пунктирная линия) смещается, как показано стрелкой 610, на место обновленного первого импульса PW0' впрыска (сплошная линия). В результате смещения ошибки при подаче топлива, вызванные оценкой давления выше среднего, могут быть нейтрализованы ошибками при подаче топлива, вызванными оценкой давления ниже среднего (как показано прямыми линиями в PW0', сконцентрированными вокруг 608а). Смещение производится без дополнительных регулировок продолжительности импульса. Следовательно, после смещения обновленный первый импульс PW0' впрыска имеет такую же длительность импульса w1, что и начальный первый импульс PW0 впрыска.
Чтобы сократить число ошибок подачи топлива, вызванных синусоидальным изменением давления топлива, коэффициент заполнения второго импульса PW1 распределенного впрыска регулируют так, чтобы сдвинуть момент времени для его балансировки вокруг первой точки пересечения линии среднего давления в направлении опережения и относительно начального момента 613 времени. В частности, середина угла впрыска второго импульса PW1 впрыска смещается в направлении опережения от начального момента 613 и выравнивается с первой точкой 608b пересечения линии среднего давления. В данном случае первой точкой 608b пересечения линии среднего давления в направлении опережения является точка пересечения линии среднего давления нисходящим участком кривой. При этом, даже несмотря на то, что начальный момент 613 существенно ближе ко второй точке 608с пересечения линии среднего давления (восходящим участком кривой), в результате того, что вторая точка 608с пересечения линии среднего давления расположена в обратном направлении от начального момента 613, он не выбирается. Это позволяет поддерживать распределенный впрыск топлива при закрытом впускном клапане. Вместо этого начальный второй импульс PW1 впрыска (пунктирная линия) смещается, как показано стрелкой 612, на место обновленного второго импульса PWT впрыска (сплошная линия). В результате смещения ошибки при подаче топлива, вызванные оценкой давления выше среднего, могут быть нейтрализованы ошибками при подаче топлива, вызванными оценкой давления ниже среднего (как показано прямыми линиями в PWT, сконцентрированными вокруг 608b). Смещение производится с необходимой дополнительной регулировкой продолжительности импульса. В частности, для компенсации дополнительного времени, в течении которого топливо находится на или около закрытого впускного клапана, и связанного с этим повышенного испарения топлива, после смещения обновленный второй импульс PW1' впрыска имеет меньшую длительность w2' импульса по сравнению с длительностью w2 начального второго импульса PW1. В данном случае, это достигается путем выравнивания середины угла впрыска PW1 с точкой 608b пересечения линии среднего давления и последующим смещением вперед конца угла впрыска PW1' в сторону точки 608b пересечения линии среднего давления.
На ФИГ. 7 представлены примерная регулировка импульсов распределенного и непосредственного впрыска для компенсации колебаний давления в топливной рампе. Здесь каждая форсунка распределенного и непосредственного впрыска конфигурируется для получения топлива из общей топливной рампы, при этом топливо подается из топливной рампы в форсунку непосредственного впрыска, и затем с форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска через регулятор давления для снижения количества требуемых компонентов топливной системы.
На карте 700 показано положение двигателя вдоль оси X в градусах угла поворота коленчатого вала (ГУПКВ). На кривой 702 показаны положения поршня (вдоль оси Y) со ссылкой на их расположение от верхней мертвой точки (ВМТ) и/или нижней мертвой точки (НМТ) и также со ссылкой на их расположение в четырех тактах (впуск, сжатие, рабочий такт и выхлоп) цикла двигателя. Согласно синусоидальной кривой 702, поршень постепенно перемещается вниз от ВМТ, достигая крайнего нижнего положения в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращается вверх в ВМТ к концу такта выхлопа. После этого поршень снова перемещается вниз в НМТ во время такта впуска, возвращаясь в свое первоначальное положение в ВМТ к концу такта сжатия.
Вторая (сверху) кривая схемы 700 изображает примерный начальный профиль 720 впрыска, определенный на основе эксплуатационных условий двигателя. Профиль впрыска топлива включает в себя импульс 704 РВТ (заштрихованный блок) и импульс 706, 708 НВТ (блоки с диагональной штриховкой).
В частности, в данном примере контроллер двигателя выполнен с возможностью подачи общего объема топлива в цилиндр в качестве первого распределенного впрыска Р1, изображенного на 704 (заштрихованный блок), первого непосредственного впрыска D1 во время такта впуска, изображенного на 706 (блок с диагональной штриховкой), и второго непосредственного впрыска D2 во время такта сжатия, изображенного на 708 (блок с диагональной штриховкой). Распределенный впрыск 704 производится во время первого момента ГУПКВ1 при закрытом впускном клапане (т.е. во время такта выхлопа). Затем остаточная часть топлива впрыскивается непосредственно за несколько событий впрыска. В частности, первый непосредственный впрыск подается во время такта впуска в момент ГУПКВ2, в то время как второй непосредственный впрыск подается во время такта сжатия в момент ГУПКВ3.
Вторая (сверху) кривая схемы 700 изображает примерный обновленный профиль 730 впрыска. Обновленный профиль представляет собой профиль 720, измененный для компенсации пульсаций давления в топливной рампе, которые негативно сказываются на распределенном впрыске, и регулировок распределенного впрыска, которые негативно сказываются на непосредственном впрыске. Обновленный профиль 730 впрыска топлива включает в себя импульс 710 РВТ (заштрихованный блок) и импульс 712, 714 НВТ (блоки с диагональной штриховкой).
В частности, в данном примере контроллер двигателя выполнен с возможностью смещения момента первого распределенного впрыска Р1 в раннюю сторону, в то же время поддерживая объем топлива, подаваемого для впрыска. Момент распределенного впрыска смещается в направлении вперед с момента ГУПКВ1 на момент ГУПКВ11, при этом ГУПКВ11 соответствует первой точке пересечения линии нулевого уровня в направлении вперед. Смещением момента распределенного впрыска с момента ГУПКВ1 на ГУПКВ11 сокращается число ошибок при подаче топлива в момент Р1, вызванных колебаниями давления в топливной рампе.
Также, в связи с изменением Р1 момент и число D1 и D2 также изменяется. В частности, распределенный впрыск обеспечивается путем отбора топлива с форсунки непосредственного впрыска, при этом форсунка непосредственного впрыска получает топливо из топливной рампы. В результате отбора топлива с форсунки непосредственного впрыска возможны изменения давления в форсунке непосредственного впрыска, которые могут привести к ошибкам при подаче топлива. Таким образом, для сокращения числа ошибок при подаче топлива при D1 и D2 длительность впрыска D1 увеличивается путем смещения момента окончания впрыска. В результате этого средний момент впрыска D1 смещается в обратном направлении с ГУПКВ2 на ГУПКВ12. В дополнение, объем топлива, впрыскиваемого во время впрыска 712, больше объема топлива, впрыскиваемого во время впрыска 706. Кроме того, для поддержания общего объема топлива, обеспечиваемого непосредственным впрыском, по мере увеличения объема топлива при непосредственном впрыске 712 во время такта впуска, объем топлива при непосредственном впрыске 714 во время такта сжатия уменьшается. В дополнение, момент D2 смещается в направлении вперед с ГУПКВ3 на ГУПКВ13.
Один пример способа предусматривает подачу топлива из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска по топливопроводу и подачу топлива, отобранного из топливопровода выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, в форсунку распределенного впрыска, при этом каждая из форсунок непосредственного и распределенного впрыска связаны с цилиндром двигателя. Предыдущий примерный способ дополнительно или по выбору предусматривает понижение давления топлива, отбираемого выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, на регуляторе давления перед подачей топлива в форсунке распределенного впрыска. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору топливо подается из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска через клапан переключения потока. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору форсунка непосредственного впрыска, регулятор давления и клапан переключения потока расположены в общем корпусе, соединенном с топливной рампой высокого давления, а форсунка распределенного впрыска расположена снаружи общего корпуса. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору подача топлива в форсунку распределенного впрыска также включает в себя направление топлива при повышенном давлении из топливной рампы высокого давления в регулятор давления через клапан переключения потока, и затем направление топлива при пониженном давлении из регулятора давления в форсунку распределенного впрыска. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору клапан переключения потока является перепускным клапаном с механическим приводом, в котором давление топлива, подаваемого из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска, зависит от установки давления клапана переключения потока. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору клапан переключения давления оснащен электрическим приводом, и подача топлива в форсунку непосредственного впрыска предусматривает перевод клапана в первое положение, подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает перевод клапана во второе, отличное, положение. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает смещение подачи импульса распределенного впрыска с начального момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии среднего давления в направлении опережения, при этом первая точка пересечения линии среднего давления включает в себя точку пересечения линии нулевого уровня. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает регулировку импульса непосредственного впрыска на основе смещения импульса распределенного впрыска. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору регулировка импульса непосредственного впрыска предусматривает одно или более из таких действий, как смещение момента прекращения импульса впрыска на более позднее время и увеличение объема топлива непосредственного впрыска, подаваемого во время такта впуска, по сравнению с объемом топлива, подаваемого во время такта сжатия.
Другой примерный способ для двигателя предусматривает: отбор топлива из корпуса форсунки непосредственного впрыска ниже по потоку от топливной рампы высокого давления и подачу отобранного топлива в форсунку распределенного впрыска, расположенную снаружи корпуса форсунки непосредственного впрыска. Предыдущий пример также дополнительно или на выбор предусматривает подачу топлива из топливной рампы высокого давления в корпус форсунки непосредственного впрыска по топливопроводу высокого давления, причем топливная рампа высокого давления получает топливо из поршневого топливного насоса высокого давления, приводимого в действие двигателем. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору корпус форсунки непосредственного впрыска включает в себя регулятор давления и форсунку непосредственного впрыска, при этом топливо подается из корпуса форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска по топливопроводу низкого давления, который соединен с топливопроводом высокого давления через регулятор давления. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору корпус форсунки непосредственного впрыска включает в себя перепускной клапан с механическим приводом и форсунку непосредственного впрыска, при этом топливо подается из корпуса форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска по топливопроводу низкого давления, который соединен с топливопроводом высокого давления через клапан с механическим приводом. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору подача отобранного топлива предусматривает смещение подачи импульса распределенного впрыска с начального момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии среднего давления в направлении опережения, при этом первая точка пересечения линии среднего давления включает в себя точку пересечения линии нулевого уровня. Любой из предыдущих примеров или все предыдущие примеры дополнительно или по выбору также предусматривают в ответ на импульс распределенного впрыска: регулировку импульса непосредственного впрыска путем одного или более из таких действий, как смещение момента прекращения импульса впрыска на более позднее время, увеличение объема топлива непосредственного впрыска, подаваемого во время такта впуска, по сравнению с объемом топлива, подаваемого во время такта сжатия, и смещение на более позднее время момента подачи топлива через форсунку непосредственного впрыска во время такта сжатия.
Другой пример включает в себя двигатель с цилиндром; топливную рампу высокого давления, выполненную с возможностью получения топлива из топливного насоса высокого давления, приводимого в действие двигателем; распределительную систему впрыска топлива (РСВТ), включающую в себя форсунку непосредственного впрыска, клапан переключения потока и регулятор давления, расположенные внутри общего корпуса, при этом форсунка непосредственного впрыска выполнена с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр; и форсунку распределенного впрыска, выполненную с возможностью впрыска топлива во впускное окно цилиндра, при этом форсунка распределенного впрыска выполнена с возможностью получения топлива из топливной рампы высокого давления через распределительную систему впрыска, причем форсунка распределенного впрыска расположена снаружи общего корпуса. В предыдущем примере дополнительно или по выбору регулятор давления выполнен с возможностью понижения давления топлива, полученного из топливной рампы высокого давления, перед его подачей в форсунку распределенного впрыска. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору система также включает в себя контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненные в долговременной памяти с целью регулировки положения клапана переключения потока для направления топлива из точки ниже по потоку от топливной рампы высокого давления и выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска в форсунку распределенного впрыска через регулятор давления в ответ на импульсную команду распределенного впрыска. В любом из предыдущих примеров или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору контроллер также предусматривает инструкции для: смещения момента распределенного впрыска с начального момента впрыска, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии нулевого уровня давления в топливной рампе высокого давления в ответ на импульсную команду распределенного впрыска; и регулировки момента и соотношения объема топлива, подаваемого через непосредственный впрыск во время такта впуска относительно такта сжатия, в ответ на следующую импульсную команду непосредственного впрыска, при этом регулировка основана на смещении момента распределенного впрыска.
Таким образом, узел форсунки распределенного впрыска, получающий топливо из общей топливной рампы высокого давления, используют для подачи топлива как в форсунку непосредственного впрыска, так и в форсунку распределенного впрыска, уменьшая необходимость в специально предназначенных топливопроводах и компонентах. Технический эффект, связанный с отбором топлива из точки выше по потоку от впуска форсунки непосредственного впрыска и его подачей на впуск форсунки распределенного впрыска (форсунка распределенного впрыска расположена снаружи корпуса форсунки непосредственного впрыска), выражен в том, что топливо может быть подано в обе форсунки по общему топливопроводу. Это позволяет снизить затраты на производство топливной системы, в то же время совершенствуя компоновку компонентов топливной системы в ограниченном пространстве вокруг двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут храниться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться управляющей системой, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другими компонентами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Точно так же, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в управляющей системе двигателя, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения содержит все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считают новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут содержать один или несколько указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения настоящих пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ (варианты) и система для двойного впрыска топлива | 2016 |
|
RU2718392C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2713978C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2016 |
|
RU2719752C2 |
| Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска | 2016 |
|
RU2715765C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2018 |
|
RU2703155C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
| Система и способ (варианты) для эксплуатации топливоподкачивающего насоса | 2017 |
|
RU2689241C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы и системы для регулировки работы двигателя внутреннего сгорания, выполненного с возможностью использования непосредственного и распределенного впрыска топлива из единой топливной рампы. В соответствии с одним примером способ может предусматривать направление топлива из единой топливной рампы высокого давления по единому трубопроводу в одну или более форсунок непосредственного и распределенного впрыска, каждая из которых может быть соединена с цилиндром двигателя. Поток топлива в форсунку непосредственного и распределенного впрыска из единой топливной рампы проходит через клапан переключения потока. Изобретение позволяет уменьшить количество компонентов и упростить компоновку топливной системы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ комбинированного впрыска топлива из общей топливной рампы, содержащий следующие шаги:
подают топливо из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска по топливопроводу;
подают топливо, отобранное из топливопровода выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, в форсунку распределенного впрыска, при этом каждая из форсунок - непосредственного впрыска и распределенного впрыска - соединена с цилиндром двигателя;
дополнительно понижают давление топлива, отбираемого выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, на регуляторе давления, перед подачей топлива в форсунку распределенного впрыска,
при этом топливо подают из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска через клапан переключения потока, причем нет какой-либо отдельной рампы, соединенной с форсункой распределенного впрыска, кроме топливной рампы высокого давления.
2. Способ по п. 1, в котором форсунка непосредственного впрыска, регулятор давления и клапан переключения потока расположены в общем корпусе, соединенном с топливной рампой высокого давления, а форсунка распределенного впрыска расположена снаружи общего корпуса.
3. Способ по п. 2, в котором подача топлива в форсунку распределенного впрыска также включает в себя направление топлива при повышенном давлении из топливной рампы высокого давления в регулятор давления через клапан переключения потока, и затем направление топлива при пониженном давлении из регулятора давления в форсунку распределенного впрыска.
4. Способ по п. 1, в котором клапаном переключения потока служит перепускной клапан с механическим приводом, причем давление топлива, подаваемого из топливной рампы высокого давления в форсунку непосредственного впрыска, зависит от установки давления клапана переключения потока.
5. Способ по п. 1, в котором клапан переключения давления оснащен электрическим приводом, и подача топлива в форсунку непосредственного впрыска предусматривает перевод клапана в первое положение, а подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает перевод клапана во второе, отличное, положение.
6. Способ по п. 1, в котором подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает смещение подачи импульса распределенного впрыска топлива с начального момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии среднего давления, при этом первая точка пересечения линии среднего давления включает в себя точку пересечения линии нулевого уровня давления.
7. Способ по п. 6, в котором подача топлива в форсунку распределенного впрыска предусматривает регулировку импульса непосредственного впрыска на основе смещения импульса распределенного впрыска топлива.
8. Способ по п. 7, в котором регулировка импульса непосредственного впрыска топлива предусматривает одно или более из таких действий, как смещение момента прекращения импульса впрыска на более позднее время и увеличение объема топлива непосредственного впрыска, подаваемого во время такта впуска, по сравнению с объемом топлива, подаваемого во время такта сжатия.
9. Способ комбинированного впрыска топлива из общей топливной рампы, включающий в себя следующие шаги:
отбирают топливо из корпуса, в котором расположены форсунка непосредственного впрыска, регулятор давления и клапан переключения потока, при этом корпус расположен ниже по потоку от топливной рампы высокого давления, которая расположена ниже по потоку от топливного насоса; и
подают отобранное топливо в форсунку распределенного впрыска, расположенную снаружи корпуса.
10. Способ по п. 9, в котором дополнительно подают топливо из топливной рампы высокого давления в корпус по топливопроводу высокого давления, причем топливный насос представляет собой поршневой топливный насос высокого давления, приводимый в действие двигателем.
11. Способ по п. 10, в котором топливо подают из корпуса в форсунку распределенного впрыска по топливопроводу низкого давления, который соединен с топливопроводом высокого давления через регулятор давления.
12. Способ по п. 10, в котором клапан переключения потока представляет собой перепускной клапан с механическим приводом, при этом топливо подают из корпуса в форсунку распределенного впрыска по топливопроводу низкого давления, который соединен с топливопроводом высокого давления через перепускной клапан с механическим приводом.
13. Способ по п. 10, в котором подача отобранного топлива предусматривает смещение подачи импульса распределенного впрыска топлива с начального момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии среднего давления в топливной рампе в направлении опережения, при этом первая точка пересечения линии среднего давления включает в себя точку пересечения линии нулевого уровня давления.
14. Способ по п. 13, в котором дополнительно в ответ на импульс распределенного впрыска топлива регулируют импульс непосредственного впрыска топлива путем одного или более из таких действий, как смещение момента прекращения импульса непосредственного впрыска топлива на более позднее время и увеличение объема топлива непосредственного впрыска, подаваемого во время такта впуска, по сравнению с объемом топлива, подаваемого во время такта сжатия.
15. Система для комбинированного впрыска топлива из общей топливной рампы, содержащая:
двигатель с цилиндром;
топливную рампу высокого давления, выполненную с возможностью получения топлива из топливного насоса высокого давления, приводимого в действие двигателем;
распределительную систему впрыска топлива (РСВТ), включающую в себя форсунку непосредственного впрыска, клапан переключения потока и регулятор давления, расположенные внутри общего корпуса, при этом форсунка непосредственного впрыска выполнена с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр, при этом общий корпус расположен ниже по потоку от топливной рампы высокого давления;
форсунку распределенного впрыска, выполненную с возможностью впрыска топлива во впускное окно цилиндра, при этом форсунка распределенного впрыска выполнена с возможностью получения топлива из топливной рампы высокого давления через распределительную систему впрыска топлива, при этом форсунка распределенного впрыска расположена снаружи общего корпуса.
16. Система по п. 15, в которой регулятор давления выполнен с возможностью понижения давления топлива, полученного из топливной рампы высокого давления, перед его подачей в форсунку распределенного впрыска.
17. Система по п. 16, дополнительно содержащая контроллер, выполненный с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти с целью:
в ответ на импульсную команду распределенного впрыска, регулировки положения клапана переключения потока для направления топлива из точки ниже по потоку от топливной рампы высокого давления и выше по потоку от форсунки непосредственного впрыска, в форсунку распределенного впрыска через регулятор давления.
18. Система по п. 17, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для:
в ответ на импульсную команду распределенного впрыска топлива, смещения момента распределенного впрыска с начального момента впрыска, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, в первую точку пересечения линии нулевого уровня давления в топливной рампе высокого давления; и
в ответ на следующую импульсную команду непосредственного впрыска топлива, регулировки момента подачи и соотношения объема топлива, подаваемого через непосредственный впрыск во время такта впуска относительно объема топлива, подаваемого во время такта сжатия, при этом регулировка основана на смещении момента распределенного впрыска.
| US 20070137611 A1, 21.06.2007 | |||
| KR 100898207 B1, 18.05.2009 | |||
| JP 11336588 A, 07.12.1999 | |||
| US 20130263820 A1, 10.10.2013 | |||
| JP 2013060879 A, 04.04.2013 | |||
| УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2006 |
|
RU2358144C1 |
