Управление работой двигателя при холодном пуске
Изобретение относится к способам и системам для управления работой двигателя транспортного средства. Техническим результатом является улучшения пусковых качеств двигателя в условиях холодного запуска при работе с бензиновыми видами топлива, спиртосодержащими видами топлива или смешанными видами топлива. Результат достигается тем, что способ регулирования работы двигателя при холодном запуске может содержать активацию впрыска топлива для сгорания в цилиндре с понижением давления в коллекторе посредством регулирования положения впускного дросселя. Давление в коллекторе понижают на основе оптимизации между снижением объема воздуха, подаваемого в цилиндр, и улучшением испарения топлива при пониженном давлении. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в целом, относится к способам и системам для улучшения управления работой двигателя транспортного средства при холодном запуске.
Уровень техники
Пусковые качества двигателей, работающих на бензине, в холодных условиях окружающей среды (известных также, как холодный запуск двигателя) могут оказаться проблемой ввиду трудности испарения достаточного количества топлива для обеспечения требуемого воздушно-топливного отношения для сгорания топлива. Более конкретно, пусковые качества двигателя могут быть ухудшены из-за большого количества времени, требуемого для испарения топлива. Данная проблема может усугубляться при питании двигателя альтернативными видами топлива, такими как спиртосодержащие виды топлива (например, Е85, Е100 и т.д.). В этом случае дополнительный эффект охлаждения подаваемого в цилиндр двигателя воздуха спиртосодержащим топливом может способствовать снижению температуры подаваемого воздуха на впуске в условиях холодного запуска, что дополнительно снижает устойчивость сгорания и повышает вероятность пропусков зажигания в двигателе.
Один из примеров подходов к улучшению пусковых качеств двигателя в холодных условиях раскрыт в патенте США 8,447,496 Кренгелем и соавт. (Krengel et al.) В упомянутом патенте, при холодном запуске двигателя, по меньшей мере, непосредственный впрыск части топлива осуществляется во время такта сжатия, и непосредственный впрыск остальной части топлива осуществляется во время такта впуска. Кроме того, часть топлива, подаваемого при впрыске во время такта сжатия, увеличивают при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе. Благодаря подаче, по меньшей мере, некоторого количества топлива посредством впрыска во время такта сжатия, для улучшения испарения топлива используется повышенная температура нагнетаемого воздуха во время такта сжатия.
Тем не менее, авторы настоящего изобретения осознают потенциальные недостатки такой системы. Например, даже при подаче топлива во время такта сжатия, температура подаваемого в цилиндр воздуха может быть недостаточной для испарения топлива для запуска двигателя при низкой температуре окружающей среды. Авторы настоящего изобретения также осознают, что даже при подаче топлива во время такта сжатия, испарение топлива происходит за счет разницы температур между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха во время такта сжатия. Тем не менее, точка кипения топлива является функцией давления нагнетаемого воздуха во время такта сжатия. Если точка кипения топлива может быть снижена при сохранении значения температуры нагнетаемого воздуха, испарение топлива может быть улучшено.
Таким образом, в одном из примеров, описанные выше недостатки могут быть устранены посредством способа улучшения пусковых качеств двигателя, содержащего: определение параметров впрыска топлива, в том числе, количество топлива и время впрыска, в зависимости от условий работы двигателя, при холодном старте двигателя; и снижение давления в коллекторе при первом событии сгорания в цилиндре двигателя при холодном запуске в зависимости от предполагаемой температуры топлива по завершению впрыска. В настоящем изобретении, впрыск топлива содержит однократный впрыск во время такта сжатия. Таким образом, улучшается испарение топлива при холодном запуске.
В качестве одного из примеров, при первом событии сгорания в каждом из цилиндров при холодном запуске двигателя топливо может подаваться в виде однократного впрыска во время такта сжатия. Кроме того, давление в коллекторе для первого события сгорания в каждом из цилиндров может быть понижено посредством уменьшения степени открытия впускного дросселя. Более конкретно, давление в коллекторе может быть понижено до значения, оптимизированного в зависимости от влияния пониженного давления в коллекторе на точку кипения топлива и объем нагнетаемого воздуха, причем такая оптимизация обеспечивает поддержание воздушно-топливного отношения при сгорании на требуемом уровне (например, соответствующем стехиометрическому отношению, или около него). По существу, при снижении давления в коллекторе давление при сжатии также снижается. Пониженное давление ведет к снижению точки кипения подаваемого топлива. Поскольку температура нагнетаемого воздуха во время такта сжатия не зависит от давления в коллекторе, она остается такой же, что приводит к изоэнтропическому впрыску во время такта сжатия. После этого температура топлива изменяется во время такта сжатия в зависимости от начальной температуры нагнетаемого воздуха перед сжатием. В результате, посредством снижения точки кипения за счет использования пониженного давления в коллекторе при поддержании температуры нагнетаемого воздуха, улучшается испарение топлива. В то же время, понижение давления в коллекторе приводит к снижению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, из-за чего снижается количество топлива, испарение которого требуется для поддержания необходимого воздушно-топливного отношения. После этого при втором событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя давление в коллекторе может быть повышено (например, до номинальных уровней). Посредством последовательной оптимизации уставки давления в коллекторе в зависимости от уменьшения потребности в топливе и улучшения испарения топлива при пониженном давлении в коллекторе, требуемое воздушно-топливное отношение может быть более просто достигнуто при холодном запуске двигателя.
Технический эффект понижения точки кипения топлива в холодных условиях окружающей среды посредством понижения давления в коллекторе при поддержании неизменной температуры нагнетаемого воздуха, состоит в том, что достигается более высокая разница между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха. В результате топливо может эффективно испаряться с образованием сгораемой/стехиометрической воздушно-топливной смеси. Посредством оптимизации уставки, до которой понижается давление в коллекторе при первом событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя (при перезапуске двигателя), в зависимости от баланса между уменьшением количества подаваемого в цилиндр воздуха (и, следовательно, уменьшением количества топлива, требуемого для цилиндра) и улучшением испарения топлива, пусковые качества двигателя при холодных температурах могут быть улучшены, даже если используются спиртосодержащие виды топлива, без снижения выдаваемого двигателем крутящего момента или увеличения выбросов отработавших газов. Кроме того, посредством испарения большей части впрыскиваемого топлива, при работе двигателя может быть потеряно меньшее количество топлива, и необходимость в увеличенном или дополнительном впрыске топлива при холодном запуске двигателя может быть снижена или исключена. По существу, это может обеспечить преимущества в экономии топлива, а также снизить выбросы отработавших газов при холодном запуске. Кроме того, снижается вероятность возникновения пропусков зажигания при холодном запуске двигателя. Кроме того, посредством продолжения использования впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания при холодном запуске, является возможным поддержание воспроизводимых профилей скорости вращения двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые будут раскрыты более подробно в подробном описании. Оно не определяет ключевые или основные признаки, входящие в объем настоящего изобретения, который определен исключительно последующей формулой. Более того, объем изобретения не ограничен вариантами осуществления, в которых устранены какие-либо из недостатков, описанных выше или в любой части настоящего описания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен пример варианта осуществления камеры сгорания.
На фиг. 2 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая алгоритм, который может быть использован для запуска двигателя в условиях холодного запуска с пониженным давлением в коллекторе.
На фиг. 3 представлена диаграмма, описывающая изменение точки кипения топлива за время такта сжатия цилиндра.
На фиг. 4 представлена диаграмма, которая может быть использована для выбора уставки давления в коллекторе при рабочей точке двигателя, в зависимости от отношения изменения точки кипения топлива к изменению объема подаваемого в цилиндр воздуха при различных значения ДВК (MAP).
На фиг. 5-6 представлен пример впрыска топлива при холодном запуске в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание
Приведенное ниже описание относится к системам и способам для улучшения возможности запуска двигателя, работающего на бензине или спиртосодержащем топливе (такого, как двигатель на фиг. 1), при низких температурах окружающей среды. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью реализации алгоритма управления, такого как пример алгоритма, представленный на фиг. 2, при холодном запуске двигателя, для снижения давления в коллекторе и впрыска топлива во время такта сжатия при работе с пониженным давлением в коллекторе. Посредством снижения давления в коллекторе в зависимости от предполагаемого значения температуры топлива по завершению впрыска топлива (фиг. 3-4), может быть улучшено испарение топлива и образование воспламеняемой воздушно-топливной смеси при холодном запуске. Пример последовательности действий при холодном запуске описан со ссылкой на фиг. 5-6. За счет уменьшения потерь топлива, возникающих при холодном запуске, эффективность использования топлива и качество выбросов отработавших газов транспортного средства при холодном запуске могут быть значительно улучшены.
На фиг. 1 изображен пример варианта осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может получать параметры управления от системы управления, содержащей контроллер 12, и входные данные от оператора 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали с возможностью выработки пропорционального сигнала положения педали ПП (pedal position, РР). Цилиндр (в настоящей заявке также упоминается, как «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным в их пределах поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по меньшей мере, с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства посредством системы трансмиссии. Кроме того, с коленчатым валом 140 через маховик может быть соединен двигатель стартера для обеспечения возможности запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может получать впускной воздух через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может находиться в коммуникации с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, такое как турбонагнетатель или компрессор. Например, на фиг. 1 представлен двигатель 10, выполненный в конфигурации с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176 на выпуске, расположенную в выпускном канале 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере, частично приводиться в действие турбиной 176 на выпуске через вал 180, в таком случае устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, в которых двигатель 10 оснащен компрессором, выпускная турбина 176 может, в качестве альтернативы, отсутствовать, в таком случае компрессор 174 может приводиться в действие механическим приводом от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть выполнен во впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен после компрессора 174 по ходу потока, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть расположен перед компрессором 174 по ходу потока.
Выпускной канал 148, в дополнение к цилиндру 14, может принимать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10. Датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 148 перед устройством 178 снижения выбросов по ходу потока. Датчик 128 может быть выбран из различных подходящих датчиков для обеспечения индикации воздушно-топливного соотношения отработавших газов, таких как, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкополосный кислородный датчик отработавших газов УКДОГ (UEGO), двухпозиционный кислородный датчик или кислородный датчик отработавших газов КДОГ (EGO), HEGO (обогреваемый EGO), датчик NOx, НС или СО. Устройством 178 снижения выбросов может быть трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), ловушка NOx, различные другие устройства снижения выбросов или их сочетания.
Температура отработавших может быть определена посредством одного или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может быть установлена на основе условий работы двигателя, таких как скорость, нагрузка, воздушно-топливное отношение ВТО (AFR), запаздывание зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может быть вычислена посредством одного или нескольких датчиков 128 отработавших газов. Следует понимать, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может быть оценена посредством любого сочетания перечисленных здесь способов оценки температуры.
Каждый из цилиндров двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим, по меньшей мере, один впускной тарельчатый клапан 150 и, по меньшей мере, один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может содержать, по меньшей мере, два впускных тарельчатых клапана и, по меньшей мере, два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 может осуществлять контроллер 12 посредством кулачкового привода системой 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, управление выпускным клапаном 156 может осуществлять контроллер 12 посредством системы 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачковых приводов может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько из систем переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения положения кулачков ИПК (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (VVT) и/или изменения высоты подъема клапанов ИВПК (VVL), которыми, для изменения работы клапанов, может управлять контроллер 12. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может быть определено посредством датчиков 155 и 157 положения клапанов, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления управление впускным клапаном и/или выпускным клапаном может быть реализовано посредством электрического привода клапанов. Например, в качестве альтернативы, цилиндр 14 может содержать впускной клапан, управляемый электрическим приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом, оснащенным системой ППК (CPS) и/или ИВК (VCT). В других вариантах осуществления, управление впускными и выпускными клапанами может осуществлять общий электрический привод клапанов или система приведения, либо привод или система приведения с изменением фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь коэффициент сжатия, который представляет собой отношение объемов при положении поршня 138 в нижней центральной точке и в верхней центральной точке. Обычно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Тем не менее, в некоторых примерах, где используются отличные виды топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может произойти, например, при использовании топлива с более высоким октановым числом или топлива с более высокой удельной теплотой парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при использовании прямого впрыска из-за его влияния на детонацию двигателя.
В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для обеспечения воспламенения. Система 190 зажигания в определенных режимах работы может обеспечивать искру зажигания в камере 14 сгорания посредством свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления, свечи зажигания 192 могут отсутствовать, например, если в двигателе 10 обеспечена возможность воспламенения посредством самовоспламенения или посредством впрыска топлива, как может быть в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть оснащен одним или несколькими топливными инжекторами для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим один топливный инжектор 166. Топливный инжектор 166 показан соединенным непосредственно с цилиндром 14 для непосредственного впрыска в него топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ (FPW), полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливный инжектор 166 осуществляет так называемый непосредственный впрыск (далее в настоящей заявке упоминаемый как «НВ» (DI)) топлива в цилиндр 14 сгорания. В то время как на фиг. 1 инжектор 166 показан в виде бокового инжектора, он также может быть расположен над поршнем, например, вблизи расположения свечи зажигания 192. Такое расположение может обеспечить улучшение смешивания и сгорания при работе двигателя с топливом на основе спирта из-за сниженной летучести некоторых спиртовых видов топлива. В качестве альтернативы, инжектор может быть расположен вверху и вблизи впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться к топливному инжектору 166 из топливной системы 8 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы, и топливную рампу. В качестве альтернативы, топливо может подаваться посредством одноступенчатого топливного насоса при более низком давлении, и в этом случае выбор времени непосредственного впрыска топлива во время такта сжатия может быть более ограниченным, нежели при использовании топливной системы высокого давления. Кроме того, хотя это не показано, топливные баки могут иметь датчик давления, выдающий сигнал контроллеру 12. Следует понимать, что в альтернативном варианте осуществления инжектор 166 может быть выполнен в виде инжектора распределенного впрыска, подающего топливо во впускной порт, расположенный перед цилиндром 14 по ходу потока.
Также следует понимать, что, в то время как в одном из вариантов осуществления управление работой двигателя может осуществляться за счет впрыска изменяемой топливной смеси через единственный инжектор непосредственного впрыска, в альтернативных вариантах осуществления управление работой двигателя может осуществляться посредством двух инжекторов (инжектора непосредственного впрыска и инжектора распределенного впрыска) и изменения относительного количества топлива, впрыскиваемого каждым из инжекторов.
Топливо может подаваться в цилиндр одним инжектором в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого через инжектор, может варьироваться в зависимости от условий работы, таких как температура нагнетаемого воздуха, количество спирта в топливе, температура окружающей среды и т.д., как раскрыто далее в настоящей заявке. Кроме того, в течение одного события сгорания, за каждый цикл могут быть осуществлены множество впрысков подаваемого топлива. Множественные впрыски могут быть осуществлены во время такта сжатия, такта впуска, или любого подходящего их сочетания.
Как описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр может, аналогично, содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливный инжектор (инжекторы), свечу зажигания, и так далее.
Топливные баки в топливной системе 8 могут вмещать топливо с различными характеристиками, например, с различным составом. К таким различиям могут относиться различное содержание спирта, различные октановые числа, различная теплота парообразования, различные топливные смеси и/или их сочетания, и т.д. В одном из примеров, виды топлива с различным содержанием спирта, могут содержать одно бензиновое топливо, и другое топливо, которым может быть этанол или метанол. В другом примере, в двигателе может использоваться бензин в качестве первого вещества, и спиртосодержащая топливная смесь, такая как Е85 (которая является смесью приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (в которой приблизительно 85% метанола и 15% бензина), в качестве второго вещества. Другие спиртосодержащие виды топлива могут представлять собой смесь спирта и воды, смесь спирта, воды и бензина, смесь этанола, метанола и воды и так далее. В еще одном примере, оба вида топлива могут быть спиртосодержащими смесями, причем первый вид топлива может быть смесью бензина со спиртом с более низкой долей спирта, чем в смеси бензина со спиртом во втором виде топлива с большей долей спирта, как, например, Е10 (с содержанием этанола приблизительно 10%) в качестве первого вида топлива и Е85 (с содержанием этанола приблизительно 85%) в качестве второго вида топлива. Кроме того, первый и второй виды топлива также могут отличаться по другим характеристикам, как, например, по разнице в температуре, вязкости, октановому числу, удельной теплоте парообразования и т.д.
Более того, характеристики топлива в топливных баках могут изменяться достаточно часто. В одном из примеров, в один день водитель может пополнить топливный бак топливом Е85, на следующий день топливом Е10, и на следующий день топливом Е50. Каждодневные изменения пополнения бака могут, таким образом, привести к частому изменению состава топлива, и, таким образом, могут влиять на состав топлива, подаваемого через инжектор 166.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода 108, электронное запоминающее устройство для хранения исполняемых программ и калибровочных значений, показанное в данном конкретном примере, в виде постоянного запоминающего устройства 110, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в том числе, в дополнение к вышеописанным примерам, измеренный массовый расход засасываемого воздуха МРВ (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя ТОД (ЕСТ) от датчика 116 температуры, соединенного с рукавом 118 охлаждения; сигнал профильного определения зажигания ПОЗ (PIP) от датчика 120 Холла (или датчика другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; сигнал положения дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе АДВК (MAP) от датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя (RPM) может быть выработан контроллером 12 из сигнала ПЗ (PIP). Сигнал давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) от датчика давления в коллекторе может быть использован для обеспечения индикации вакуума или давления во впускном коллекторе.
В постоянном запоминающем устройстве 110 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой постоянные команды, исполняемые процессором 106 для реализации способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но не приведены отдельно. Контроллер 212 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные, и приводить в действие различные исполнительные механизмы в соответствии со входными данными и командами, хранящимися в памяти контроллера. Контроллер может приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные в соответствии с командами или кодом, запрограммированными в нем в соответствии с одним или несколькими алгоритмами, такими, как пример алгоритмов управления, описанный в настоящей заявке со ссылкой на фиг. 2.
На фиг. 2 представлен пример алгоритма 200 системы управления для регулирования давления во впускном коллекторе при холодном запуске двигателя для улучшения пусковых качеств двигателя. Команды по осуществлению способа 200 и других способов, содержащихся в настоящей заявке, могут быть выполнены контроллером в соответствии с командами, сохраненными в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, принимаемыми от датчиков системы двигателя, таких, как датчики, описанные со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может приводить в действие исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии со способами, описанными ниже.
На этапе 201 могут быть измерены и/или рассчитаны условия работы двигателя. Это может содержать оценку условий окружающей среды (температуры окружающей среды, влажности окружающей среды, давления окружающей среды), температуры нагнетаемого воздуха, скорости вращения двигателя, давления в коллекторе, температуры каталитического нейтрализатора, барометрического давления, запроса водителя, уровня заполнения топливного бака, содержания спирта в топливе и так далее. На этапе 202 может быть подтверждено, находится ли двигатель в условиях холодного запуска. В одном из примеров наличие условий холодного запуска двигателя может быть подтверждено, если температура двигателя (или температура окружающей среды, или температура каталитического нейтрализатора) ниже порогового значения температуры и/или порогового значения времени, прошедшего с момента последнего выключения двигателя.
Если наличие условий холодного запуска двигателя не подтверждается, на этапе 203 способ содержит работу двигателя с профилем впрыска топлива в соответствии с условиями работы двигателя. Например, двигатель может запускаться при горячем запуске с профилем впрыска топлива для горячего запуска. По существу, если наличие условий холодного запуска не подтверждается, не может быть предпринято никаких действий по регулированию давления в коллекторе. Иными словами, давление в коллекторе может поддерживаться на более высоком уровне.
При подтверждении наличия условий холодного запуска двигателя, на этапе 204 способ содержит получение данных о составе топлива. Например, могут быть получены данные о количестве спирта в топливе (или октановое число). В одном из примеров, состав топлива может определяться на основе предыдущих условий работы двигателя. В другом примере, состав топлива может определяться на основе события заполнения топливного бака. Кроме того, состав топлива может определяться в зависимости от выходных данных датчика состава топлива, например, датчика содержания спирта в топливе.
На этапе 206 могут быть определены настройки впрыска топлива для первого события сгорания в каждом из цилиндров при холодном запуске двигателя в зависимости от предполагаемых условий работы двигателя, и также в зависимости от состава топлива. Определяемые настройки впрыска топлива могут содержать количество топлива, впрыскиваемого при первом событии сгорания, а также момент впрыска. Определение момента впрыска топлива для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя может содержать определение такта, при котором топливо будет впрыскиваться, начала впрыска, конца впрыска, продолжительности впрыска, а также импульса рабочего цикла для топливного инжектора. Кроме того, может быть определено, должно ли топливо подаваться посредством распределенного впрыска, или посредством непосредственного впрыска. Например, начало впрыска и/или конец впрыска может меняться в зависимости от скорости вращения двигателя, нагрузки, количества спирта в топливе, температуры двигателя или других параметров. В одном из примеров, может быть определено, что при холодном запуске топливо должно подаваться при первом событии сгорания в каждом из цилиндров в виде одиночного впрыска во время такта сжатия.
На этапе 208 определяют уставку давления в коллекторе в зависимости от предполагаемой температуры топлива в конце впрыска. Как более подробно описано ниже, при холодном запуске давление в коллекторе понижают для первого события сгорания в каждом из цилиндров до уставки, зависящей от изменения точки кипения впрыскиваемого топлива с изменением давления в коллекторе. По существу, падение давления в коллекторе понижает точку кипения топлива. Так как точка кипения топлива уменьшается при неизменной температуре нагнетаемого воздуха, разница между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха увеличивается, улучшая тем самым испарение топлива и образование гомогенной воздушно-топливной смеси. В то же время, помимо улучшения испарения топлива, падение давления в коллекторе, также приводит к уменьшению объема подачи в каждый из цилиндров при первом событии сгорания в цилиндре. В результате, количество топлива, необходимого для обеспечения гомогенной и стехиометрической (или с другим воздушно-топливным отношением) смеси уменьшается. Посредством оптимизации или балансирования между этими двумя параметрами, и итеративного обучения, может быть определена уставка давления в коллекторе.
Диаграмма 300 на фиг. 3 показывает разницу температур между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха при запуске двигателя с впрыском топлива во время такта сжатия, и влияние этой разницы температур на испарение топлива. Ось ординат диаграммы 300 показывает температуру и ось абсцисс показывает положение двигателя (в градусах поворота коленчатого вала) в области значений, соответствующей такту сжатия. В показанном примере впрыскиваемым топливом является топливо Е100. Двигатель является двухлитровым четырехцилиндровым двигателем с непосредственным впрыском, работающим при температуре окружающей среды -5°С со скоростью вращения 250 об/мин. Топливо впрыскивают во время такта сжатия при степени закрытия впускного клапана СЗВК (intake valve closing, IVC) при 615 градусах поворота коленчатого вала ПКВ (CAD), и конец впрыска установлен приблизительно в ВМТ (TDC), конкретно при 720 градусах ПКВ (CAD).
Значение температуры нагнетаемого воздуха в цилиндре во время такта сжатия показано на кривой 304 (пунктир). Изменение точки кипения топлива, впрыскиваемого в цилиндр (которым в настоящей заявке является Е100) во время такта сжатия, показано на кривой 302 (сплошная линия). В настоящей заявке, запуск двигателя происходит при фиксированном количестве топлива при давлении в коллекторе 100 кПа. Точка кипения топлива Е100 как функция угла поворота коленчатого вала показывает увеличение точки кипения топлива с увеличением давления в цилиндре. Испарение топлива обусловлено разницей 306 между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха, в настоящей заявке также упоминаемой как дельта температур. Более конкретно, при увеличении дельты температур (или разницы), улучшается испарение топлива.
Для улучшения испарения топлива, уставка давления в коллекторе может быть выбрана таким образом, чтобы она была ниже номинальной уставки давления в коллекторе. Например, давление в коллекторе может быть понижено со 100 кПа до 70 кПа. Кривая 308 (пунктирная линия) показывает изменение точки кипения топлива, впрыскиваемого в цилиндр во время такта сжатия, при давлении в коллекторе 70 кПа. Точка кипения топлива Е100 как функция угла поворота коленчатого вала при пониженном давлении в коллекторе показывает аналогичную тенденцию увеличения температуры точки кипения топлива с увеличением давления в цилиндре. Тем не менее, при пониженном давлении в коллекторе, точка кипения топлива понижается, что приводит к большей разнице 310 между точкой кипения топлива и температурой нагнетаемого воздуха. Иными словами, обеспечивается более высокая дельта температур, улучшающая испарение топлива.
Диаграмма 400 на фиг. 4 показывает процесс оптимизации или выбора уставки давления в коллекторе. Более конкретно, на оси абсцисс диаграммы 400 показано давление в коллекторе ДВК (manifold pressure, MAP), на первой оси ординат показан объем подаваемого в цилиндр воздуха, и на второй оси ординат показано количество испаряемого топлива. Кривая 402 (сплошная линия) показывает взаимосвязь между объемом подаваемого в цилиндр воздуха и ДВК (MAP). Поскольку ДВК (MAP) понижается во время такта впуска цилиндра, масса подаваемого в цилиндр воздуха уменьшается. Иными словами, в цилиндре становится меньше воздуха. Кривая 404 (пунктирная линия) показывает взаимосвязь между испарением топлива и ДВК (MAP). Поскольку ДВК (MAP) уменьшается во время такта впуска цилиндра, испарение топлива увеличивается (из-за менее плотного воздуха). Иными словами, в цилиндре становится больше топлива. Для обеспечения образования гомогенной воздушно-топливной смеси с требуемым воздушно-топливным отношением должен быть достигнут баланс между сокращением потребности в топливе (из-за малого объема воздуха) и увеличением доступности топлива (из-за высокой способности к испарению). В одном из примеров, для определения уставки давления в коллекторе может быть использована точка пересечения упомянутых кривых. В показанном примере, уставка ДВК (MAP) может быть понижена от номинального значения МАР1 (то есть, 100 кПа) до МАР2 (то есть, 70 кПа).
Возвращаясь к этапу 208, как было описано выше, давление в коллекторе может быть понижено до уставки, выбранной на основе изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, которое происходит с изменением давления. Более конкретно, уставку давления в коллекторе выбирают в зависимости от отношения (рассчитанного или прогнозируемого или смоделированного) изменения точки кипения впрыскиваемого топлива к (рассчитанному или прогнозируемому или смоделированному) изменению объема подаваемого в цилиндр воздуха, происходящему с изменением давления. В других примерах, это снижение давления может быть до уставки, основанной на ожидаемом воздушно-топливном отношении в цилиндре в конце впрыска. Например, уставка может быть скорректирована для поддержания воздушно-топливного отношения на требуемом уровне (то есть, на уровне стехиометрического отношения или около него). В некоторых примерах понижение давления может дополнительно зависеть от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем давление в коллекторе понижают до меньшего значения при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе.
На этапе 210 способ содержит понижение давления в коллекторе до определенной уставки посредством уменьшения степени открытия впускного дросселя. Например, понижение давления может содержать приведение в действие электромеханического исполнительного механизма, соединенного с впускным дроссельным клапаном, для перевода клапана в более закрытое положение на основе сигнала, получаемого исполнительным механизмом от контроллера. В одном из примеров, дроссель может оставаться временно закрытым до достижения уставки ДВК (MAP).
На этапе 212 может быть подтверждено, что ДВК (MAP) понизилось до определенной уставки. Если нет, то способ возвращается на этап 210 для продолжения перевода дроссельного клапана в менее открытое положение. Если подтверждается, что ДВК (MAP) понизилось до определенной уставки, на этапе 214 способ содержит впрыск топлива в виде однократного впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания в каждом из цилиндров при холодном запуске. Топливо может впрыскиваться в том количестве и в то время, которое было определено ранее (на этапе 206). Иными словами, подача топлива при первом событии сгорания в каждом из цилиндров откладывается до тех пор, пока ДВК (MAP) не будет в достаточной степени понижено, таким образом обеспечивается эффективное для образования гомогенной воздушно-топливной смеси испарение топлива.
По существу, понижение давления в коллекторе может незначительно увеличить время запуска двигателя (например, с 0.5 секунд до 0.7 секунд). Тем не менее, время запуска двигателя в холодных условиях окружающей среды, таких как температура 5°С, находится в более высоких пределах, например, приблизительно 2-3 секунды. При таких условиях понижение давления в коллекторе существенно не увеличивает время холодного запуска двигателя. Фактически, благодаря улучшению испарения топлива при пониженном ДВК (MAP), время холодного запуска двигателя может быть улучшено, например, с 2-3 секунд до приблизительно 1.2-2 секунд.
На этапе 216 способ содержит регулирование одного или более параметров работы двигателя на основе пониженного давления в коллекторе для снижения ошибки выдачи крутящего момента или колебаний крутящего момента. Например, установка момента зажигания и/или давление в топливной рампе может быть отрегулировано для первого события сгорания в каждом из цилиндров на основе пониженного давления в коллекторе. Например, во время первого состояния, когда пониженное давление в коллекторе приводит к более обогащенному воздушно-топливному отношению чем требуется, момент зажигания может быть сдвинут вперед или назад для снижения ошибки выдачи крутящего момента. В качестве другого примера, во время второго состояния, когда пониженное давление в коллекторе приводит к воздушно-топливному отношению, более обедненному, чем требуется, установка момента зажигания может быть сдвинута вперед или назад для снижения ошибки выдачи крутящего момента. Тем не менее, если смесь слишком обедненная, для достижения требуемого крутящего момента может потребоваться больше топлива.
На этапе 218, после завершения первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при холодном запуске двигателя, способ содержит повышение давления в коллекторе для второго события сгорания, следующего непосредственно за первым событием сгорания в каждом из цилиндров, без промежуточных событий сгорания. Например, упомянутое повышение может содержать приведение в действие электромеханического исполнительного механизма, соединенного с впускным дроссельным клапаном, для перевода клапана в более открытое положение на основе сигнала, получаемого исполнительным механизмом от контроллера.
На этапе 220 способ содержит подачу топлива для второго и последующих событий сгорания в каждом из цилиндров при холодном запуске двигателя, в виде одного или более впрысков во время такта сжатия и/или такта впуска. Например, контроллер может преобразовать впрыск топлива в дробный впрыск при втором событии сгорания в цилиндре, дробный впрыск содержит подачу первой части топлива в виде впрыска во время такта впуска и второй, оставшейся, части топлива в виде впрыска во время такта сжатия, причем отношение первой части ко второй части регулируется в зависимости от температуры. В настоящей заявке, эта температура может быть одной из температуры топлива, температуры двигателя, температуры каталитического нейтрализатора выпускной системы и температуры окружающей среды. Отношение первой части топлива ко второй части может увеличиваться с повышением температуры. Это отношение может дополнительно зависеть от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем отношение первой части ко второй части уменьшается при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе.
Кроме того, отношение количества топлива, подаваемого во время такта впуска, к количеству топлива, подаваемому во время такта сжатия, также, как и количество впрысков, используемое при дробном впрыске (если используется дробный впрыск) может дополнительно зависеть от количества событий сгорания. Например, после первого события сгорания в каждом из цилиндров топливо может подаваться в виде дробного впрыска во время такта впуска и/или сжатия в течение нескольких событий сгорания, после которых подача топлива может быть преобразована в однократный впрыск во время такта впуска.
Таким образом, посредством понижения давления во впускном коллекторе для первого события сгорания при холодном запуске двигателя, при повышении предполагаемой температуры топлива в конце впрыска, испарение топлива улучшается, даже при работе со спиртосодержащим топливом. Кроме того, пониженное давление в коллекторе способствует снижению вероятности возникновения события пропуска зажигания.
Вернемся теперь к фиг. 5, на которой представлена диаграмма 500 фаз газораспределения и положения двигателя для цилиндра двигателя, получающего топливо для первого события сгорания при запуске двигателя. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулирования давления в коллекторе (MAP) во время запуска двигателя, при проворачивании двигателя, для первого события сгорания в цилиндре двигателя при холодном запуске двигателя, для улучшения испарения топлива. Регулирование ДВК (MAP) не может быть выполнено для событий горячего запуска двигателя, как описано ниже. Должно быть ясно, что, как упоминается в настоящей заявке, первое событие сгорания относится к первому событию сгорания в первом цилиндре, в котором происходит воспламенение во время запуска двигателя. Тем не менее, аналогичные профили могут использоваться для первого события сгорания в каждом из цилиндров во время запуска двигателя.
Ось абсцисс диаграммы 500 показывает положение двигателя в градусах поворота коленчатого вала ПКВ (crank angle degrees, CAD). Кривая 508 показывает положения поршня (на оси ординат) в отношении их удаления от верхней мертвой точки ВМТ (top dead center, TDC) и/или нижней мертвой точки НМТ (bottom dead center, BDC), и дополнительно в отношении их расположения в течение четырех тактов (впуска, сжатия, работы и выпуска) цикла двигателя. Как показано синусоидальной кривой 508, поршень постепенно перемещается вниз от ВМТ (TDC) до достижения нижней точки возле НМТ (BDC) в конце рабочего такта. Затем поршень возвращается в верхнее положение, к ВМТ (TDC), в конце такта выпуска. Затем поршень снова перемещается обратно вниз, в сторону НМТ (BDC), во время такта впуска, возвращаясь к своему первоначальному верхнему положению у ВМТ (TDC), по окончании такта сжатия.
Кривые 502 и 504 показывают фазы газораспределения выпускного клапана (пунктирная кривая 502) и впускного клапана (сплошная кривая 504) при нормальной работе двигателя. Как видно, выпускной клапан может открываться при достижении поршнем нижней точки в конце рабочего хода. Затем выпускной клапан может быть закрыт при завершении поршнем такта выпуска, оставаясь закрытым, по меньшей мере, до начала последующего такта впуска. Аналогичным образом, впускной клапан может быть открыт при начале такта впуска или до него, и может оставаться открытым, по меньшей мере, до начала последующего такта сжатия.
В результате разности во времени между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана, в течение короткого промежутка времени до конца такта выпуска и после начала такта впуска, могут быть открыты и впускной, и выпускной клапаны. Этот промежуток времени, во время которого оба клапана могут быть открыты, упоминаемый как положительное перекрытие 506 между впускным и выпускным клапаном (или просто положительное перекрытие клапанов), представлен заштрихованным участком на пересечении кривых 502 и 504. В одном из примеров, положительное перекрытие 506 между впускным и выпускным клапаном может быть исходным положением кулачка двигателя при холодном запуске двигателя.
Третий график (сверху) диаграммы 500 показывает пример профиля 510 впрыска топлива, который может использоваться для первого события сгорания при холодном запуске двигателя для уменьшения неровной работы двигателя при холодном запуске и улучшения пусковых качеств двигателя. Кривая 514 показывает ДВК (MAP) при первом событии сгорания при холодном запуске двигателя. Пятый график (сверху) диаграммы 500 показывает пример профиля 520 впрыска топлива, который может использоваться для первого события сгорания при горячем запуске двигателя. Кривая 516 показывает ДВК (MAP) при первом событии сгорания при горячем запуске двигателя.
В показанном примере, профиль 510 впрыска топлива используется при первом событии сгорания при холодном запуске двигателя и содержит однократный впрыск D1 во время такта сжатия некоторого количество топлива, подаваемого в цилиндр во время такта сжатия, причем осуществляется непосредственный впрыск топлива при положении двигателя CAD1. Кроме того, для первого события сгорания при холодном запуске двигателя, давление в коллекторе (кривая 514) понижают от номинального установленного значения 512 для обеспечения большей дельты температур между точкой кипения впрыскиваемого топлива и температурой нагнетаемого воздуха.
Для сравнения, профиль 520 впрыска топлива, используемый при первом событии сгорания при горячем запуске двигателя, содержит дробный впрыск D1 общего количества топлива, подаваемого в цилиндр в виде первого, непосредственного впрыска D11 во время такта впуска, и либо дополнительного впрыска D12 во время такта впуска, либо дополнительного впрыска D12' во время такта сжатия. Первая наибольшая часть общего количества топлива впрыскивается непосредственно во время такта впуска при первом положении двигателя CAD11. Далее, оставшаяся часть топлива впрыскивается непосредственно при положении двигателя CAD12 во время такта впуска, или при положении двигателя CAD13 во время такта сжатия. Кроме того, для первого события сгорания при горячем запуске двигателя давление в коллекторе (кривая 516) поддерживается на уровне номинального значения 512, поскольку испарение топлива при горячем запуске не является проблемой.
Следует понимать, что в некоторых примерах общее количество топлива, подаваемого при первом событии сгорания при горячем запуске двигателя, может содержать впрыск D11 во время такта впуска, а также впрыск D12 во время такта впуска и впрыск D12' во время такта сжатия. Кроме того, установка момента зажигания (не показана) может быть сдвинута в сторону поздней более сильно при первом событии сгорания при холодном запуске двигателя по сравнению с горячим запуском.
Вернемся теперь к фиг. 6, на которой показан пример регулирования профиля впрыска топлива и ДВК (MAP) при холодном запуске двигателя и последующем проворачивании. Диаграмма 600 показывает выходные данные счетчика количества событий сгорания на кривой 602, профили впрыска топлива на кривой 604, ДВК (MAP) на кривой 606 и выходные данные счетчика количества пропусков зажигания на кривой 608. Следует понимать, что в настоящей заявке счетчик событий сгорания используется для счета событий сгорания, происходящих в конкретном цилиндре двигателя. Таким образом, первое событие сгорания относится к первому событию сгорания в первом цилиндре, в котором происходит воспламенение топлива при запуске двигателя, и последующие события сгорания относятся к последующим событиям сгорания в конкретном цилиндре (после первого события сгорания) при запуске двигателя. По существу, следует понимать, что аналогичные профили могут применяться для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при горячем или холодном запуске.
В момент времени t0 двигателю может быть передана команда запуска. Поскольку температура окружающей среды ниже порогового значения температуры, запуск двигателя в момент времени t1 может представлять собой холодный запуск двигателя. В промежутке времени между t0 и t1 двигатель может проворачивать стартер. В момент времени t1 или непосредственно после него может подаваться топливо для первого события сгорания. Тем не менее, для улучшения испарения топлива при первом событии сгорания при холодном запуске, до момента времени t1, может быть понижено ДВК (MAP). В одном из примеров, ДВК (MAP) понижают посредством уменьшения степени открытия впускного дросселя. Например, дроссель может оставаться закрытым до тех пор, пока ДВК (MAP) не будет снижено до предопределенной уставки. После этого степень открытия дросселя может регулироваться в зависимости от условий работы и требуемого потока воздуха. Как только ДВК (MAP) понижено, начинается подача топлива для первого события сгорания. В настоящей заявке, при первом событии сгорания топливо подается в виде однократного впрыска С1 во время такта сжатия (заштрихованный прямоугольник).
В момент времени 12 или непосредственно после него может подаваться топливо для второго события сгорания. Тем не менее, топливо может в достаточной степени нагреваться при втором событии сгорания, таким образом, что дополнительное поддержание или понижение ДВК (MAP) для испарения топлива не требуется. Таким образом, после окончания первого события сгорания и непосредственно перед вторым событием сгорания при холодном запуске (иными словами, до момента времени t2) ДВК (MAP) может быть повышено. В одном из примеров, ДВК (MAP) повышают посредством увеличения степени открытия впускного дросселя. Когда ДВК (MAP) повышено, начинается подача топлива для второго события сгорания. В настоящей заявке, при втором событии сгорания, топливо подается в виде первого впрыска 12 во время такта впуска (прямоугольник с линией) и второго впрыска С2 во время такта сжатия (заштрихованный прямоугольник), причем впрыск содержит более высокое соотношение количества топлива, впрыскиваемого во время такта сжатия, к количеству топлива, впрыскиваемого во время такта впуска. Для последующего, третьего, события сгорания и всех дальнейших событий сгорания, ДВК (MAP) поддерживается на высоком уровне. Кроме того, при третьем событии сгорания топливо подается в виде первого впрыска 13 во время такта впуска (прямоугольник с линией) и второго впрыска С3 во время такта сжатия (заштрихованный прямоугольник), причем впрыск содержит более высокое соотношение количества топлива, впрыскиваемого во время такта впуска, к количеству топлива, впрыскиваемого во время такта сжатия. Кроме того, к тому времени, как достигнут режим холостых оборотов двигателя в момент времени t4 или непосредственно после него, ДВК (MAP) поддерживается на высоком уровне, и топливо для событий сгорания (например, событий n-1 и n) подается в виде впрыска топлива во время такта впуска (In-1 и In, например).
Посредством снижения ДВК (MAP) во время первого события сгорания, улучшается испарение топлива. Кроме того, снижается вероятность появления события пропуска зажигания. По существу, если ДВК (MAP) не было понижено для первого события сгорания, как показано пунктирным сегментом 610, может произойти больше событий пропуска зажигания, как показывают выходные данные счетчика 608 пропусков зажигания (пунктирная кривая).
В одном из примеров, способ для двигателя содержит: понижение давления в коллекторе до уставки, выбранной на основе отношения изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, происходящего с изменением давления, к изменению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, происходящему с изменением давления, для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при холодном запуске двигателя; и подачу топлива в цилиндр в виде однократного впрыска во время такта сжатия при пониженном давлении в коллекторе. В вышеописанном примере, выбор уставки на основе отношения изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, происходящего с изменением давления, к изменению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, происходящего с изменением давления, может дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать выбор уставки на основе ожидаемого воздушно-топливного отношения цилиндра в конце впрыска, причем ожидаемое воздушно-топливное отношение зависит от изменения точки кипения впрыскиваемого топлива и изменения объема нагнетаемого в цилиндр воздуха. В любом или во всех предыдущих примерах, упомянутое понижение давления дополнительно, или в качестве альтернативы, содержит приведение в действие исполнительного механизма, соединенного с впускным дроссельным клапаном, для перевода дроссельного клапана в более закрытое положение. В любом или во всех предыдущих примерах, упомянутое понижение давления содержит понижение давления от первого значения давления в коллекторе до уставки, причем первое значение давления в коллекторе зависит от температуры окружающей среды и/или количества спирта во впрыскиваемом топливе. Любой или все предыдущие примеры могут дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать повышение давления в коллекторе до первого значения давления в коллекторе, и подачу топлива в виде одного или более впрысков во время такта впуска для второго события сгорания в каждом из цилиндров, следующего непосредственно за первым событием сгорания в каждом из цилиндров, при повышенном давлении в коллекторе. Любой или все предыдущие примеры могут дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать регулирование установки момента зажигания и/или давления в топливной рампе на основе данных о крутящем моменте двигателя при пониженном давлении в коллекторе по отношению к запрашиваемому водителем крутящему моменту.
Другой пример способа для двигателя содержит: определение впрыска топлива, содержащее определение количества топлива и времени впрыска, на основе условий работы двигателя при холодном запуске двигателя; и понижение давления в коллекторе для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при холодном запуске в зависимости от предполагаемой температуры топлива в конце впрыска. В предыдущем примере, упомянутое понижение давления, в качестве альтернативы, содержит понижение давления в коллекторе до значения уставки на основе изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, происходящего с изменением давления. В любом или во всех предыдущих примерах, уставка дополнительно, или в качестве альтернативы, зависит от отношения изменения точки кипения впрыскиваемого топлива к изменению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, происходящему с изменением давления. В любом или во всех предыдущих примерах, понижение давления дополнительно, или в качестве альтернативы, зависит от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем давление в коллекторе понижается до более низкого значения при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе. В любом или во всех предыдущих примерах, понижение давления дополнительно, или в качестве альтернативы, содержит уменьшение степени открытия впускного дросселя. Любой или все предыдущие примеры могут дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать повышение давления в коллекторе для второго события сгорания, следующего непосредственно за первым событием сгорания в каждом из цилиндров, и впрыск топлива в виде однократного впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания в каждом из цилиндров. Любой или все предыдущие примеры могут дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать преобразование впрыска топлива в дробный впрыск при втором событии сгорания в цилиндре, причем дробный впрыск содержит подачу первой части топлива в виде впрыска во время такта впуска и второй, оставшейся, части топлива в виде впрыска во время такта сжатия, при этом отношение первой части ко второй части регулируется в зависимости от температуры. В любом или во всех предыдущих примерах, в которых упомянутое отношение регулируется в зависимости от температуры, температура может быть одной из следующих температур: температура топлива, температура двигателя, температура каталитического нейтрализатора выпускной системы и температура окружающей среды, и отношение первой части топлива ко второй части увеличивается с увеличением температуры. В любом из предыдущих примеров упомянутое отношение дополнительно, или в качестве альтернативы, зависит от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем отношение первой части топлива ко второй части уменьшается при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе. Любой из предыдущих примеров может дополнительно, или в качестве альтернативы, содержать регулирование установки момента зажигания и/или давления в топливной рампе в зависимости от понижения давления в коллекторе.
В еще одном примере, первый пример системы двигателя, соединенного с транспортным средством, может содержать двигатель со впускным коллектором и одним или несколькими цилиндрами двигателя; инжектор непосредственного впрыска для непосредственного впрыска топлива в цилиндр двигателя; дроссельный клапан, соединенный с впускным коллектором и выполненный с возможностью регулирования степени его открытия посредством электромеханического исполнительного механизма; датчик давления для определения давления во впускном коллекторе; и контроллер. Контроллер может быть выполнен с возможностью хранения машиночитаемых команд в постоянном запоминающем устройстве для: во время первого холодного запуска двигателя, подачи топлива при первом событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя при повышенном давлении в коллекторе и дальнейшего повышения давления в коллекторе выше повышенного давления в коллекторе после первого события сгорания. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью: во время второго холодного запуска двигателя, подачи топлива при первом событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя при пониженном давлении в коллекторе и дальнейшего повышения давления в коллекторе до повышенного значения давления в коллекторе после первого события сгорания. В предыдущем примере системы двигателя, температура окружающей среды при втором холодном запуске двигателя является более низкой температурой. В предыдущем примере системы двигателя, дополнительно или в качестве альтернативы, при первом событии сгорания в каждом из цилиндров топливо подается в виде впрыска во время такта впуска и в виде впрыска во время такта сжатия при первом холодном запуске двигателя, тогда как при втором холодном запуске двигателя при первом событии сгорания в каждом из цилиндров топливо подается в виде однократного впрыска во время такта сжатия.
Таким образом, улучшается способность к запуску двигателя, работающего на топливе с содержанием бензина и спирта, таком как Е100 или Е85, при очень низких температурах. Улучшение запуска достигается без необходимости использования вспомогательных систем нагрева топлива, таких как подогреваемые топливные рампы, бензиновых инжекторов для запуска, дополнительных впрысков, подогреваемых инжекторов и т.д. Посредством обеспечения возможности испарения более высоких долей впрыскиваемого топлива при холодном запуске, выбросы углеводородов подаваемого газа могут быть значительно снижены. Кроме того, посредством снижения нагрузки при запуске двигателя, может быть снижен эффект резкого увеличения скорости вращения. Посредством снижения вероятности возникновения пропусков зажигания при холодном запуске двигателя, достигаются преимущества по снижению выбросов и надежным и прогнозируемым запускам двигателя. В общем и целом, пусковые качества при холодном запуске улучшаются.
Необходимо отметить, что примеры приведенных здесь алгоритмов управления и оценки могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти, и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими компонентами двигателя. Конкретные раскрытые в настоящей заявке алгоритмы могут представлять собой одну или несколько из любого количества стратегий обработки, таких как основанная на событиях, основанная на прерываниях, многозадачная, многопоточная и тому подобные. Таким образом, различные описанные действия, процессы и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, могут быть опущены. Аналогично, такой порядок обработки не обязателен для достижения преимуществ и реализации признаков раскрытых в настоящей заявке примеров осуществления, но приведен для простоты графического представления и описания. Одно или несколько описанных действий, процессов и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Более того, описанные действия, процессы и/или функции могут графически представлять код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, в которой описанные действия реализуются посредством исполнения команд в системе, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и последовательности, раскрытые в данном документе, являются по своей сути примерами, и эти конкретные варианты осуществления не должны быть восприняты в ограничивающем значении, поскольку возможно множество модификаций. Например, вышеупомянутая технология может быть применена к V-образному шестицилиндровому, рядному четырехцилиндровому, рядному шестицилиндровому, V-образному двенадцатицилиндровому, оппозитному четырехцилиндровому и другим типам двигателей. Объем настоящего изобретения содержит все неизвестные и неочевидные сочетания и частичные сочетания различных систем, конфигураций, и других признаков, функций и/или свойств, раскрытых в данном документе.
В последующих пунктах формулы изобретения конкретно указаны определенные сочетания и частичные сочетания, которые следует считать новыми и неочевидными. Эти пункты формулы могут ссылаться на «элементы» или «первые элементы», или их эквиваленты. Такие пункты формулы следует считать содержащими возможность наличия одного или нескольких таких элементов, но не требующими наличия и не исключающими возможность наличия двух или большего количества таких элементов. Другие сочетания или частичные сочетания раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством внесения поправок в настоящие пункты формулы или через включение новых пунктов формулы в настоящую или связанную заявку. Такие пункты формулы, вне зависимости от того, шире, уже, эквивалентные или отличные от исходных пунктов формулы изобретения, также включены в объем настоящего изобретения.
1. Способ для двигателя, содержащий этапы, на которых:
при холодном запуске двигателя,
определяют параметры впрыска топлива, включая количество топлива и время непосредственного впрыска, в зависимости от условий работы двигателя; понижают давление в коллекторе для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при холодном запуске в зависимости от ожидаемой температуры топлива в конце непосредственного впрыска при поддержании температуры нагнетаемого воздуха;
повышают давление в коллекторе для второго события сгорания в каждом из цилиндров двигателя, причем второе событие сгорания следует непосредственно за первым событием сгорания в каждом из цилиндров двигателя;
осуществляют впрыск топлива в виде однократного впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя; и
преобразуют впрыск топлива в дробный непосредственный впрыск при втором событии сгорания, причем дробный непосредственный впрыск содержит подачу первой части топлива в цилиндр в виде впрыска во время такта впуска и второй, оставшейся, части топлива в виде впрыска во время такта сжатия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое понижение давления содержит этап, на котором понижают давление в коллекторе до уставки на основе изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, происходящего с изменением давления.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что уставка зависит от отношения изменения точки кипения впрыскиваемого топлива к изменению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, происходящему с изменением давления.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что упомянутое понижение давления дополнительно зависит от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем давление в коллекторе понижают до более низкого значения при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое понижение давления в коллекторе содержит этап, на котором уменьшают степень открытия впускного дросселя.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение первой части ко второй части регулируют в зависимости от температуры.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что упомянутая температура является одной из следующих температур: температура топлива, температура двигателя, температура каталитического нейтрализатора выпускной системы и температура окружающей среды.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что упомянутое отношение первой части ко второй части увеличивают с повышением температуры.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что упомянутое отношение дополнительно зависит от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем отношение первой части ко второй части уменьшают при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно регулируют установку момента зажигания и/или давление в топливной рампе в зависимости от понижения давления в коллекторе.
11. Система двигателя, соединенного с транспортным средством, содержащая:
двигатель с впускным коллектором и одним или несколькими цилиндрами двигателя; инжектор непосредственного впрыска для непосредственного впрыска топлива в цилиндр двигателя;
дроссельный клапан, соединенный с впускным коллектором и выполненный с возможностью регулирования степени его открытия посредством электромеханического исполнительного механизма;
датчик давления для определения давления во впускном коллекторе; и
контроллер с сохраненными в долговременной памяти машиночитаемыми командами для:
во время первого холодного запуска двигателя, подачи топлива при первом событии сгорания в каждом из одного или нескольких цилиндров двигателя при повышенном давлении в коллекторе и дальнейшего повышения давления в коллекторе выше повышенного давления в коллекторе после первого события сгорания; и во время второго холодного запуска двигателя, понижения давления в коллекторе до пониженного давления в коллекторе, которое меньше повышенного давления в коллекторе, подачи топлива при первом событии сгорания в каждом из одного или нескольких цилиндров двигателя при пониженном давлении в коллекторе, причем пониженное давление в коллекторе понижают в зависимости от ожидаемой температуры топлива в конце впрыска, и дальнейшего повышения давления в коллекторе до повышенного давления в коллекторе после первого события сгорания для второго события сгорания в каждом из одного или нескольких цилиндров двигателя, причем второе событие сгорания следует непосредственно за первым событием сгорания в каждом из одного или нескольких цилиндров двигателя, причем впрыск топлива происходит в виде однократного впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания в каждом из одного или нескольких цилиндров двигателя, и преобразования впрыска топлива в дробный впрыск при втором событии сгорания, причем дробный впрыск содержит подачу первой части топлива в виде впрыска во время такта впуска и второй, оставшейся, части топлива в виде впрыска во время такта сжатия.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что температура окружающей среды при втором холодном запуске двигателя является более низкой температурой, причем при первом холодном запуске двигателя топливо подается при первом событии сгорания в каждом из одного или более цилиндров двигателя в виде впрыска во время такта впуска и впрыска во время такта сжатия.
13. Способ для двигателя, содержащий этапы, на которых:
при холодном запуске двигателя,
определяют параметры впрыска топлива, включая количество топлива и время впрыска, в зависимости от условий работы двигателя;
понижают давление в коллекторе для первого события сгорания в каждом из цилиндров двигателя при холодном запуске в зависимости от ожидаемой температуры топлива в конце впрыска, повышают давление в коллекторе для второго события сгорания в каждом из цилиндров двигателя, причем второе событие сгорания следует непосредственно за первым событием сгорания в каждом из цилиндров двигателя;
осуществляют впрыск топлива в виде однократного впрыска во время такта сжатия при первом событии сгорания в каждом из цилиндров двигателя; и преобразуют впрыск топлива в дробный впрыск при втором событии сгорания, причем дробный впрыск содержит подачу первой части топлива в виде впрыска во время такта впуска и второй, оставшейся, части топлива в виде впрыска во время такта сжатия, причем отношение первой части ко второй части регулируют в зависимости от температуры.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что упомянутое понижение содержит этап, на котором понижают давление в коллекторе до уставки на основе изменения точки кипения впрыскиваемого топлива, происходящего с изменением давления.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что уставка зависит от отношения изменения точки кипения впрыскиваемого топлива к изменению объема нагнетаемого в цилиндр воздуха, происходящему с изменением давления.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что упомянутое понижение давления дополнительно зависит от количества спирта во впрыскиваемом топливе, причем давление в коллекторе понижают до более низкого значения при увеличении количества спирта во впрыскиваемом топливе.
17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что упомянутое понижение давления в коллекторе содержит этап, на котором уменьшают степень открытия впускного дросселя.
