Способ (варианты) и система регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Описаны системы и способы улучшения впрыска топлива в двигателе, который содержит цилиндр, получающий топливо от двух разных топливных форсунок. В одном примере погрешности в подаче топлива каждой из двух топливных форсунок определяют на основании долей топлива, подаваемого двумя топливными форсунками при разных режимах эксплуатации двигателя. Работа форсунок может быть скорректирована в зависимости от определенных погрешностей в подаче топлива. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к системе и способам подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Способы могут быть, в частности, применимы для двигателя, который содержит как топливные форсунки распределенного впрыска, так и топливные форсунки непосредственного впрыска.
Уровень техники и сущность изобретения
Топливо в двигатель можно подавать посредством топливных форсунок как распределенного впрыска, так и непосредственного впрыска. Топливные форсунки распределенного впрыска могут обладать преимуществами при пуске холодного двигателя, а топливные форсунки непосредственного впрыска могут обладать преимуществами, когда двигатель работает на более высоких оборотах и под большими нагрузками. Например, при пуске холодного двигателя горючее при непосредственном впрыске может попадать на поршни двигателя, на которых может образовываться нагар, что приводит к увеличению содержания твердых частиц в выхлопе двигателя. Однако, если топливо подается по системе распределенного впрыска, впрыскиваемое топливо может испаряться по мере поступления в цилиндры двигателя и поэтому образуется меньше твердых частиц. При более высоких температурах топливо непосредственного впрыска может охлаждать подаваемый состав и поэтому двигатель менее подвержен стуку при более высоких оборотах и нагрузках в режиме работы прогретого двигателя. Следовательно, двигатели с непосредственным впрыском могут обеспечить повышение экономии расхода топлива и улучшение эксплуатационных характеристик. Кроме того, для улучшения стабильности горения и снижения уровня вредных выбросов двигателя желательно комбинировать систему непосредственного впрыска и систему распределенного впрыска при определенных условиях эксплуатации.
Таким образом, объединение системы непосредственного впрыска и системы распределенного впрыска на одном двигателе может дать благоприятный эффект.
Однако, подача топлива через две разные системы впрыска может затруднить оценку того, какая из систем впрыска подает большее или меньшее количество топлива по сравнению с требуемым количеством топлива для некоторых условий эксплуатации. Определение того, какая из систем впрыска подает большее или меньшее количество топлива, по сравнению с необходимым количеством, может быть особенно трудным, когда обе системы впрыска обеспечивают подачу топлива в двигатель. Поэтому, желательно иметь возможность определить, какой источник впрыска топлива может вносить погрешности в подачу топлива в двигатель.
Авторы настоящего изобретения выявили вышеизложенные недостатки и разработали способ подачи топлива в цилиндр, содержащий: впрыск топлива в цилиндр посредством первой топливной форсунки и второй топливной форсунки; с индикацией ухудшения показателей первой или второй форсунки в ответ на величину изменения погрешности воздушно-топливного отношения, подаваемого посредством первой или второй форсунки.
Путем распределения частей погрешности воздушно-топливного отношения на основании долей топлива, поданного в цилиндр, можно обеспечить получение технического результата дифференциации погрешностей подачи топлива из одной топливной системы в системе, в которой топливо в цилиндры двигателя подают две системы подачи топлива. Например, погрешности отношения воздушно-топливной смеси, подаваемой в двигатель, можно определить посредством разницы между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением, определенным датчиком кислорода. Причем, часть погрешности воздушно-топливного отношения можно отнести к системе непосредственного впрыска путем деления изменения погрешности воздушно-топливного отношения на изменение доли топлива, подаваемого системой непосредственного впрыска. Аналогично, часть погрешности воздушно-топливного отношения можно отнести к системе распределенного впрыска путем деления изменения погрешности воздушно-топливного отношения на изменение доли топлива, подаваемого системой распределенного впрыска. Таким образом, можно определить, какая из двух система подачи топлива вносит большую погрешность в регулирование воздушно-топливного отношения.
В данном раскрытии представлено несколько преимуществ. В частности, данный метод может снизить погрешность в соотношении между количеством топлива и воздуха. В дальнейшем данный подход позволяет ориентировать технический персонал на обслуживание одной из двух отдельных топливных систем в случае ухудшения работы топливной системы. Также, настоящий подход обеспечивает повышенное использования первой системы подачи топлива без ухудшенных характеристики, при наличии второй системы подачи топлива с ухудшенными характеристиками.
Преимущества, изложенные выше, а также другие преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания, взятого отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрываются более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определяется только пунктами формулы, приведенной после подробного описания. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
Описанные здесь преимущества будут более полно понятны при прочтении примера осуществления, именуемого здесь как подробное описание, отдельно или со ссылкой на чертежи, на которых:
ФИГ. 1 - принципиальная схема двигателя;
ФИГ. 2А - примерная таблица множителей для пересчета состава адаптированного топлива;
ФИГ. 2 В - графическое изображение составляющих погрешностей непосредственного впрыска и распределенного впрыска топлива;
ФИГ. 3-примерное моделирование последовательности адаптации топлива;
ФИГ. 4 - блок-схема примерного способа определения источников ухудшения топлива.
Подробное описание изобретения
Следующее раскрытие относится к определению источников погрешностей подачи топлива в двигателе внутреннего сгорания с цилиндрами, снабженными более чем одной форсункой для подачи топлива. Комплектация двигателя может быть такой, как на ФИГ. 1. Контроллер двигателя может содержать таблицу параметров адаптированного топлива, как показано на ФИГ. 2А. Контроллер двигателя может определить, которая из топливных систем подает больше или меньше, чем требуется, топлива в цилиндр двигателя, если такое имеет место, на основании соотношений между контрольными параметрами двигателя, как показано на ФИГ. 2В. Определение и минимизацию топливных погрешностей двигателя проводят так, как показано в последовательности операций на ФИГ. 3. Источники топливных погрешностей двигателя можно определить по методу, описанному на ФИГ. 4.
На ФИГ. 1 двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий ряд цилиндров, один из них показан на ФИГ. 1, работает под управлением электронного контроллера 12. Двигатель 10 содержит камеру сгорания 30 и стенки 32 цилиндров с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40, Маховик 97 и ведомая шестерня 99 подсоединены к коленчатому валу 40, Стартер 96 содержит вал с ведущей шестерней 98 и ведущую шестерню 95. Вал с ведущей шестерней 98 выборочно перемещает вперед ведущую шестерню 95 для вхождения в зацепление с ведомой шестерней 99. Стартер 96 можно устанавливать непосредственно в передней или задней части двигателя. В некоторых примерах стартер 96 выборочно подает крутящий момент на коленчатый вал 40 с помощью ремня или цепи. В одном примере стартер 96 находится в базовом состоянии без соединения с коленчатым валом двигателя. Показано, что камера сгорания 30 сообщается с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан работают от впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 можно определить посредством датчика впускного кулачка 55. Положение выпускного кулачка 53 можно определить посредством датчика выпускного кулачка 57.
Форсунка прямого впрыска 66 установлена для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, для специалистов в данной области техники это известно как прямой впрыск. Форсунка распределенного впрыска 67 подает топливо во впускное окно 69, для специалистов в данной области техники это известно как распределительный впрыск. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала контроллера 12. Топливная форсунка 67 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала контроллера 12. Топливо подается на топливные форсунки 66 и 67 топливной системой (не показана), которая содержит топливный бак, топливный насос, и топливная рампа (не показана). Топливо подается на топливную форсунку прямого впрыска 66 под более высоким давлением, чем на форсунку распределенного впрыска 67. Кроме того, впускной коллектор 44 соединен, как показано, с дополнительной дроссельной заслонкой с электроприводом 62, которая регулирует положение дроссельной пластинки 64 для регулирования потока воздуха от воздухозаборника 42 к впускному коллектору 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная пластинка 64 могут располагаться между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44, так что дроссель 62 становится впускной заслонкой.
Бесконтактная система зажигания 88 подает искру зажигания в камеру сгорания 30 посредством свечи зажигания 92 в ответ на сигнал контроллера 12. Универсальный датчик содержания кислорода в отработанных газах (УДКОГ) 126 соединен, как показано, с выхлопным коллектором 48 выше по потоку от каталитического Конвертера 70, Альтернативно, бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах можно заменить на датчик УДКОГ 126.
Конвертер 70 может содержать несколько каталитических блоков, в одном из примеров. В другом примере, можно использовать несколько устройств для снижения токсичности выхлопа, каждое с несколькими блоками. Конвертер 70 может представлять собой, в одном примере, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.
На ФИГ. 1 показан контроллер 12 в виде микрокомпьютера обычного типа, который содержит микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты ввода/вывода 104, ПЗУ 106 (например, долговременная память), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110, и обычную шину данных. Контроллер 12, как показано, принимает различные сигналы от датчиков, подсоединенных к двигателю 10, помимо тех сигналов, что обсуждались выше, в том числе: сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика температуры 112, подсоединенного к муфте охлаждения 114; сигнал датчика контроля положения 134, соединенного с педалью подачи топлива 130 для определения силы, прилагаемой ногой 132; сигнал датчика контроля положения 154, соединенного с педалью тормоза 150 для определения силы, прилагаемой ногой 152; показание измерения давление воздуха в коллекторе двигателя (ДВК) от датчика давления 122, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал датчика контроля положения двигателя от датчика на эффекте Холла 118, определяющего положение коленчатого вала 40; показание измерения массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 20; и показание определения положения заслонки от датчика 58. Можно также определить барометрическое давление (датчик не показан) путем обработки контроллера 12. В предпочитаемом аспекте настоящего описания датчик контроля положения двигателя 118 выдает заданное количество равно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, по которым можно определить число оборотов двигателя (об/мин).
В некоторых примерах двигатель может быть соединен с электроприводом/системой аккумуляторов в гибридном автомобиле. Далее, в некоторых примерах можно использовать другие компоновки двигателя, например, дизельный двигатель с несколькими топливными форсунками. Кроме того, контроллер 12 может сообщать такие условия, как ухудшение компонентов на световое или информационное табло 171.
Во время работы каждый цилиндр двигателя 10 обычно проходит четырехтактный цикл: цикл содержит такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выхлопа. Во время такта впуска выпускной клапан 54, обычно, закрыт, а впускной клапан 52 открыт. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44 и поршень 36 движется вниз цилиндра, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30, Положение, когда поршень 36 находится почти на дне цилиндра и в конце своего такта (например, когда у камеры сгорания 30 самый крупный объем), специалисты в данной области техники обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра и сжимает воздух внутри камеры сгорания 30, Точку, в которой поршень 36 находится в конце своего шага и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда в камере сгорания 30 наименьший объем), специалисты в данной области техники обычно называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, который далее называется впрыск, в камеру сгорания подается топливо. В процессе, который далее называется зажигание, впрыскиваемое топливо воспламеняют известным средством свечой зажигания 92, что приводит к возгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выхлопа клапан выпуска 54 открывается, чтобы сгоревшую топливно-воздушную смесь в выхлопной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует обратить внимание, что выше описанное является просто примером, и что время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может меняться с целью обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других примеров.
Таким образом система на ФИГ. 1 предусматривает систему, содержащую: двигатель, содержащий цилиндр; форсунку распределенного впрыска, связанную по текучей среде с цилиндром; форсунку прямого впрыска, связанную по текучей среде с цилиндром; и контроллер, содержащий выполняемые команды, хранимые в долговременной памяти, для индикации ухудшения работы форсунки распределенного впрыска или форсунки прямого впрыска и регулирования привода в ответ на соотношение между изменением воздушно - топливной погрешности и изменением фракции топлива. Система включает в себя привод - топливную форсунку. Система предусматривает изменение погрешности воздушно-топливного отношения на основании изменения множителя адаптированного топлива. Система далее содержит операцию адаптации топливной форсунки в ответ на соотношение. Система выполнена с возможностью индикации ухудшения на индикаторной панели. Система далее выполнена с возможностью управления двигателем при управлении воздушно-топливным отношением по замкнутому контуру с целью определения погрешностей воздушно-топливного отношения.
На ФИГ. 2А приведена примерная таблица множителей адаптированного топлива. Значения, приводимые в таблице 200 могут быть использованы в следующем уравнении для регулирования топлива, подаваемого в двигатель:
где Fuel_mass - масса топлива, подаваемого в двигатель, air_mass - масса воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, Kamrf - адаптированный множитель топлива из таблицы 200, ФИГ. 2А, stoich_afr - стехиометрическое воздушно-топливное отношение для топлива, подаваемого в двигатель, и Lambse - поправочный множитель топлива, устанавливаемый пропорционально-интегральным контроллером, который использует воздушно-топливные погрешности как основание для регулирования воздушно-топливного отношения двигателя.
Возвращаясь к ФИГ. 2А, таблица 200 содержит ось X, которая разделяет таблицу по вертикали на несколько клеток, которые можно индексировать по оборотам двигателя. Таблица 200 также содержит ось Y, которая разделяет таблицу по горизонтали на несколько клеток, которые можно индексировать по нагрузке на двигатель. Таким образом, ось X идентифицирована как обороты двигателя, а ось Y - как нагрузка на двигатель. В таблицу сначала вносят единицы 1, которые затем увеличиваются или уменьшаются в зависимости от обратной связи по датчику отработавших газов. Значения таблицы могут быть ограничены или привязаны заданным значениям, например, от 0,75 до 1,25. Таким образом, для ряда комбинаций оборотов и нагрузок двигателя на двигатель можно регулировать количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, исходя из значений в таблице. Выходные значения таблицы - это переменная Kamrf. Если двигатель снабжен несколькими блоками цилиндров можно предоставить несколько значений Kamrf. Kamrf может быть индикацией погрешности воздушно-топливного отношения двигателя. Значения в таблице 200 основаны на погрешности между требуемым воздушно-топливным отношением двигателя и воздушно-топливным отношением двигателя в, определенным датчиком кислорода. Значения в таблице 200 можно увеличивать или уменьшать, исходя из значений поправочного множителя lambse или погрешностей воздушно-топливного отношения между требуемым воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя, определенным датчиком кислорода.
Возвращаясь теперь к ФИГ. 2В, на нем показано графическое изображение составляющих погрешностей непосредственного впрыска и распределенного впрыска топлива. В частности, значения адаптированного множителя погрешности топлива (Kamrf) нанесены на график в зависимости от доли топлива прямого впрыска и доли топлива распределенного впрыска.
Ось X представляет долю топлива прямого впрыска в цилиндры двигателя. Доля топлива прямого впрыска колеблется от 0 (например, топливо прямого впрыска отсутствует) до 1 (например, все топливо прямого впрыска напрямую впрыскивается во время цикла цилиндра). Ось Y представляет долю топлива распределенного впрыска, подаваемого в цилиндры двигателя. Доля топлива распределенного впрыска колеблется от 0 (например, топливо распределенного впрыска отсутствует) до 1 (например, все топливо распределенного впрыска напрямую впрыскивается во время цикла цилиндра).
В точке 220 показано первое значение Kamrf равное 1,05. Доля топлива прямого впрыска в точке 220 составляет 025, как показывает пунктирная линия 255, а доля топлива распределенного впрыска составляет 0,75, как показывает пунктирная линия 256. При сложении значений долей топлива 0,25 и 0,75 получаем сумму, равную 1. Итак, общее количество или масса топлива, впрыскиваемого во время цикла цилиндра, умноженная на долю топлива прямого впрыска, равна массе топлива прямого впрыска, инжектированного во время цикла цилиндра. Также, общая масса топлива, впрыскиваемого во время цикла цилиндра, умноженная на долю топлива распределенного впрыска, равна массе топлива распределенного впрыска, инжектированного во время цикла цилиндра. Второе значение Kamrf равное 0,92 показано в точке 222. Доля топлива прямого впрыска в точке 222 составляет 0,5,а доля топлива распределенного впрыска - 0,25 от общего количества топлива, впрыснутого во время цикла цилиндра, в который подается топливо.
Изменение в Kamrf между точками 220 и 222 составляет 1,05-0,92=0,13. Наклон изменения Kamrf относительно изменения в доли прямого впрыска составляет 0,13/(0,25-0,5)=-0,52. Наклон изменения Kamrf относительно изменения в доли распределенного впрыска составляет 0,13/(0,75-0,25)=0,26. Таким образом, величина изменения Kamrf больше относительно доли топлива прямого впрыска, чем доли топлива распределенного впрыска. Следовательно, передаточную функцию форсунки прямого впрыска можно отрегулировать и/или можно осуществить индикацию, что у инжекторной системы прямого впрыска частичная работоспособность, если изменение Kamrf относительно доли топлива прямого впрыска превысит пороговое значение.
Таким образом, Kamrf, адаптированный множитель погрешности топлива, может являться основой для определения погрешностей или ухудшения системы распределенного впрыска топлива. Кроме того, тот же адаптированный множитель погрешности топлива может являться основой для определения погрешностей ухудшения системы прямого впрыска топлива.
Далее, на ФИГ. 3 показан пример смоделированной последовательности адаптации топлива. Последовательность на ФИГ. 3 может быть осуществлена способом, приводимом на ФИГ. 4, действующим в системе, изображенной на ФИГ. 1. Вертикальные маркеры в точках времени Т1-Т3 представляют искомые временные точки в процессе данной последовательности.
Первый график в верхней части ФИГ. 3 - это график оборотов двигателя как функции времени. Ось Y представляет обороты двигателя и обороты двигателя увеличивается по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо.
Второй сверху график на ФИГ. 3 - это график нагрузки двигателя как функции времени. Ось Y представляет нагрузку на двигатель и увеличение нагрузки на двигатель происходит по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо.
Третий сверху график на ФИГ.3 - это график доли топлива прямого впрыска во время цикла двигателя как функции времени. Ось Y представляет долю топлива прямого впрыска и увеличение доли топлива прямого впрыска происходит по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо.
Четвертый график сверху на ФИГ. 3 - это график доли топлива распределенного впрыска во время цикла двигателя как функции времени. Ось Y представляет долю топлива распределенного впрыска и увеличение доли топлива распределенного впрыска происходит по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо.
Пятый график сверху на ФИГ. 3 - это график задаваемого поправочного множителя двигателя (lambse) двигателя как функции времени. Ось Y представляет задаваемый состав топливной смеси двигателя и увеличение оборотов двигателя происходит по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо. Горизонтальная точечная линия 310 представляет значение задаваемого состава топливной смеси равное единице.
Шестой график сверху на ФИГ. 3 - это график адаптированного множителя топлива (например, Kamrf) как функции времени. Ось Y представляет адаптированный множитель топлива и увеличение значения адаптированного множителя топлива происходит по стрелке оси Y. Ось X представляет время и время увеличивается на графике слева направо. Горизонтальная точечная линия 320 представляет значение адаптированного множителя топлива равное единице.
Седьмой график сверху на ФИГ. 3 - это график обновленного состояния передаточной функции (ПФ) форсунки прямого впрыска как функции времени. Передаточную функцию форсунки прямого впрыска (ФПВ) можно обновить, если кривая находится на более высоком уровне около стрелки оси Y. Передаточная функцию форсунки прямого впрыска не обновляется, если кривая находится на низком уровне около стрелки оси X.
Восьмой график сверху на ФИГ. 3 - это график обновленного состояния передаточной функции (ПФ) форсунки распределенного впрыска (ФРВ) как функции времени. Передаточную функцию форсунки распределенного впрыска можно обновить, если кривая проходит на более высоком уровне рядом с осью Y. Передаточную функцию форсунки распределенного впрыска не обновляют, если кривая проходит на низком уровне рядом с осью X.
В момент времени Т0 обороты двигателя и нагрузка находятся на низком уровне. Доля топлива прямого впрыска низкая, а доля топлива распределенного впрыска высокая. Более крупные доли топлива распределенного впрыска могут быть желательны при низких нагрузках на двигатель, так как топливо распределенного впрыска хорошо испаряется при низких нагрузках на двигатель, и подачу насоса топлива прямого впрыска можно снизить при малом количестве топлива прямого впрыска. Значение задаваемого состава коррекции по сигналам обратной связи воздушно-топливного отношения колеблется рядом с единицей. Значение адаптивного множителя топлива составляет менее единицы (например 0,92) и обновление передаточных функций форсунок прямого и распределенного впрыска не выполняется, как на то указывают обновленные состояния передаточной функции форсунок прямого и распределенного впрыска. Долю топлива прямого впрыска, долю топлива распределенного впрыска и адаптивный множитель топлива хранят в памяти (не показана).
В момент времени Т1 происходит увеличение оборотов двигателя и нагрузки в ответ на увеличение задаваемого крутящего момента (не показан). Происходит увеличение доли топлива прямого впрыска и понижение доли топлива распределенного впрыска при увеличении оборотов и нагрузок двигателя. Доля топлива прямого впрыска может быть увеличена при более высоких оборотах и нагрузках для охлаждения наддува цилиндра Задаваемый состав коррекции по сигналам обратной связи воздушно-топливного отношения продолжает колебаться около величины, равной единице. Происходит повышение адаптивного множителя топлива до значения близкого к единице. Отсутствует обновление передаточных функций форсунок прямого и распределенного впрыска, как на то указывают обновленные состояния передаточной функции форсунок прямого и распределенного впрыска. Значения доли топлива прямого впрыска, доли топлива распределенного впрыска и адаптивный множитель топлива загружают в память после того, как происходит стабилизация режима работы двигателя после момента времени Т1 и до момента времени T2 (не показан).
В момент времени T2 происходит снижение оборотов двигателя и нагрузки в ответ на снижение задаваемого крутящего момента (не показан). Происходит уменьшение доли топлива прямого впрыска и повышение доли топлива распределенного впрыска при низких оборотах двигателя и нагрузках. Задаваемый состав коррекции по сигналам обратной связи воздушно-топливного отношения продолжает колебаться около величины, равной единице, адаптивный множитель топлива сохраняет значение близкое к единице. Обновление передаточной функции форсунки прямого впрыска отсутствует, но обновление передаточных функций происходит на основании данных, сохраняемых от момента времени Т0 и до момента времени Т1, и данных, сохраняемых от момента времени Т1 и до момента времени Т2. В частности, изменение адаптивного множителя топлива делят на изменение доли топлива прямого впрыска. Далее, изменение адаптивного множителя топлива делят на изменение доли топлива распределенного впрыска. В данном примере адаптивный множитель топлива, деленный на долю топлива распределенного впрыска, показал ухудшение. Происходит обновление передаточной функции форсунки распределенного впрыска в ответ на индикацию ухудшения показателей распределенного впрыска. В одном примере, может происходить увеличение или уменьшения наклона кривой расхода топливной форсунки распределенного впрыска в ответ на ухудшение распределенного впрыска. Форсунки распределенного впрыска взаимодействуют с уточненной передаточной функцией после того, как происходит возврат кривой обновления передаточной функции форсунки распределенного впрыска на более низкий уровень.
В момент времени Т3 происходит возврат двигателя к оборотам и режиму нагрузки двигателя, существующим на момент времени Т0, Однако происходит изменение значения адаптивного множителя топлива до значения около единицы в ответ на форсунки распределенного впрыска, взаимодействующие с уточненной передаточной функцией форсунки распределенного впрыска.
Таким образом, можно определить и минимизировать ухудшение регулирования расхода топлива между системами прямого и распределенного впрыска топлива в цилиндр. Далее, если определяют, что погрешности между системами прямого и распределенного впрыска почти идентичны и значительны, это может указывать на снижение параметров системы оценки воздуха в двигателе или причиной может быть ошибочный вид топлива (например, этанол, метанол и т.д.). В случае, если может возникнуть погрешность системы определения этанола или альтернативного вида топлива, это может отразить изменение кривой kamrf значений.
Вернемся теперь к ФИГ. 4, на нем приведена блок-схема примерного способа определения и изолирования источников топлива пониженного качества. На ФИГ. 4 также описаны действия по минимизации условий, в которых определяют ухудшение. Способ на ФИГ. 4 можно загружать в виде выполняемых инструкций в долговременную память системы, показанной на ФИГ. 1.
На этапе 402 способ 400 управляет двигателем в режиме управления воздушно-топливным отношением по замкнутому контуру. В процессе управления воздушно-топливным отношением по замкнутому контуру контроллер определяет требуемое воздушно-топливное соотношение путем индексации таблиц и/или функций, исходя из крутящего момента, задаваемого водителем, оборотов двигателя и других показателей. Топливо впрыскивают для обеспечения требуемого воздушно-топливного отношения и обратную связь от датчика кислорода используют для регулирования количества впрыскиваемого топлива. Топливо можно подавать путем прямого и/или распределенного впрыска. Способ 400 действует до этапа 406, когда двигатель начинает работать в режиме закрытого регулирования топлива с обратной связью.
На этапе 406 способ 400 адаптирует значение топливного множителя в зависимости от того, обнаружит ли датчик содержания кислорода в отработавших газах бедные или богатые топливные смеси в продукта сгорания выхлопной системы. В одном примере, если параметр обратной связи состава воздушно-топливной смеси указывает на бедный или богатый состав в течение длительного периода времени, адаптированный множитель топлива (например, Kamrf) повышается или уменьшается от своего начального значения равного единице. Множитель топлива можно адаптировать к совокупности режимов оборотов и нагрузки двигателя. Далее, при выбранных режимах оборотов и нагрузки двигателя адаптированный множитель топлива сохраняют в памяти. Кроме того, в память вводят доли топлива прямого и распределенного впрыска при тех же оборотах и нагрузках двигателя, что и адаптированный множитель топлива. Способ 400 действует до этапа 408 после адаптации множителя топлива.
На этапе 408 способ 400 определяет, который из адаптированных множителей топлива дает недопустимые значения или, наоборот, способ 400 может определить, достаточное ли количество адаптированных множителей топлива заложено в память (например, по крайней мере, два различных адаптированных множителя топлива и их соответствующие доли топлива прямого и распределенного впрыска). Если так, то ответ будет да, способ 400 продолжается до этапа 410, В противном случае, ответ «нет» и способ 400 выходит и продолжает работу с управлением воздушно-топливным отношением по замкнутому контуру, адаптируя ряд множителей топлива под разные обороты двигателя и режимы нагрузки.
На этапе 410 способ 400 определяет скорость изменения между двумя и более множителями топлива, установленные и сохраняемые в памяти для разных оборотов и нагрузок двигателя. Кроме того, способ 400 определяет скорость изменения доли топлива прямого впрыска для одинаковых оборотов и нагрузки двигателя. В одном примере, который показан и пояснен в описании ФИГ. 2, значения адаптированного множителя Kamrf при двух разных оборотах и нагрузках двигателя можно оценить для определения скорости изменения уклона между адаптированными множителями топлива и изменением доли топлива прямого впрыска. Отношение можно выразить как:
где ФПВ_Kamrf - наклон скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска, где Kamrf - адаптированный множитель топлива, и ФПВfrac - доля топлива прямого впрыска. Способ 400 действует до этапа 412 после определения скорости изменения наклона Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска.
На этапе 412 способ 400 определяет скорость изменения доли топлива распределенного впрыска для тех же оборотов и нагрузок двигателя, описанных в 408. В одном примере, показанном и описанном на ФИГ. 2, значения Kamrf при двух разных оборотах двигателя и нагрузках на него можно оценить для определения скорость изменения наклона между адаптированными множителями топлива и изменением доли топлива распределенного впрыска. Отношение можно выразить как:
где pfi_Kamrf - наклон скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива распределенного впрыска, где Kamrf - адаптированный множитель топлива, и ФПВfrac - доля топлива прямого впрыска. Способ 400 продолжает действовать до этапа 414 после определения скорости изменения наклона Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска.
Путем определения наклона скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива распределенного впрыска и наклона скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска, погрешности подачи топлива в двигатель можно распределить между системами прямого и распределенного впрыска топлива. Например, чем больше абсолютное значение наклона скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска, тем большую погрешность подачи топлива относят на счет системы прямого впрыска.
На этапе 414 способ 400 оценивает, находятся ли результирующие абсолютные значения этапа 410 и этапа 412 в пределах пороговой суммы друг друга и больше, чем пороговая сумма (G.T.). Если это так, ответом будет да, и способ 400 действует до этапа 416. Если не так, ответом будет нет, и способ 400 действует до этапа 418. Если результирующие значения этапа 410 и 412 близки по значению, но превышают первое пороговое значение, это может быть индикацией ухудшения работы системы оценки воздуха, подаваемого в двигатель (например, изношенный датчик давления) или типа горючего (например, этанол, метанол и т.д.). В противном случае, можно ожидать определенных различий между соотношениями прямого и распределенного впрыска скорости изменения наклона Kamrf с учетом изменения доли топлива, установленного на этапах 410 и 412.
На этапе 416 способ 400 присваивает адаптированные значения Kamrf к ухудшению показателей системы оценки количества воздуха, подаваемого в двигатель (например, датчики давления, датчик объемного расхода двигателя, т.д.). Способ 400 может устанавливать бит в памяти и включать индикатор или выявлять для водителя ухудшение в работе системы. Далее, способ 400 может предпринимать смягчающие действия, такие как проведение диагностики компонентов воздушной системы для определения, какие конкретные компоненты ухудшили свои показатели. Например, способ 400 может замедлить момент зажигания и открыть заслонку, когда автомобиль припаркован, чтобы определить, реагирует ли датчик абсолютного давления во впускном коллекторе надлежащим образом. Способ 400 продолжает действовать после появления индикации ухудшения работы воздушной системы двигателя.
На этапе 418 способ 400 оценивает, больше ли, по крайней мере, один из наклонов скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива прямого впрыска или наклонов скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива распределенного впрыска, второго порогового значения (G.T.). Если так, то ответом будет да, и способ 400 продолжает действовать до этапа 430, В противном случае, то ответом будет нет, и способ 400 продолжает действовать до этапа 420,
На этапе 420 способ 400 ограничивает подачу топлива в инжекторную систему (например, в форсунки распределенного или прямого впрыска) при понижении наклона скорости изменения Kamrf с учетом изменения доли топлива распределенного или прямого впрыска. Например, если установлено, что скорость изменения наклона Kamrf с учетом изменения доли прямого впрыска больше второго порогового значения, способ 400 деактивизирует или сокращает фактическое общее количество рабочих режимов, в которых может быть использован прямой впрыск в рамках диапазона оборотов и нагрузки двигателя. Система распределенного впрыска остается годной к применению и работает в тех режимах, в которых ранее функционировала форсунка прямого впрыска. Также, если определяют, что скорость изменения наклона Kamrf с учетом изменения доли топлива распределенного впрыска больше второго порогового значения, способ 400 деактивизирует или сокращает фактическое общее количество рабочих режимов, в которых может быть использован распределенный впрыск в рамках диапазона оборотов и нагрузки двигателя. Форсунка прямого впрыска продолжает работать и работает в тех режимах, в которых ранее работала форсунка распределенного впрыска. Способ 400 продолжает работать до этапа 422 после начала действия смягчающих мер.
На этапе 422 способ 400 обеспечивает показание ухудшения работы топливной системы, включая ухудшение работы топливной форсунки. В одном примере, показание может быть выведено на индикаторную панель или осуществлено путем включения индикатора. Далее, показание может включать настройку значение переменной, хранимой в памяти. Способ 400 продолжает действовать после индикации ухудшения работы топливной системы.
На этапе 430 способ 400 регулирует передаточную функцию форсунок прямого впрыска, если абсолютное значение скорости изменения наклона адаптированного множителя Kamrf форсунки прямого впрыска относительно изменения доли прямого впрыска больше скорости изменения наклона Kamrf относительно изменения доли распределенного впрыска. С другой стороны, способ 400 регулирует передаточную функцию форсунок распределенного впрыска, если абсолютное значение скорости изменения наклона Kamrf форсунки распределенного впрыска относительно изменения доли распределенного впрыска больше скорости изменения наклона Kamrf относительно изменения доли прямого впрыска. В одном примере расход форсунок распределенного впрыска можно уменьшать или увеличивать для регулирования передаточной функции форсунки распределенного впрыска. Также, расход форсунок прямого впрыска можно уменьшать или увеличивать для регулирования передаточной функции форсунки прямого впрыска. Регулирование передаточной функции топливной форсунки настраивает время включения топливной форсунки, так как расход топлива привязан к топливной форсунке по времени. Способ 400 продолжает действовать до этапа 432 после регулировки передаточной функции прямого или распределенного впрыска.
На этапе 432 способ 400 обеспечивает показание ухудшения работы топливной системы, включая ухудшение работы топливной форсунки. В одном примере, показание может быть выведено на индикаторную панель или осуществлено путем включения индикатора. Далее, показание может включать настройку значение переменной, хранимой в памяти. Способ 400 продолжает действовать до этапа 434 после индикации ухудшения работы топливной системы.
На этапе 434 способ 400 использует топливные форсунки с уточненной передаточной (ПФ) функцией. Форсунки увеличивают или снижают количество подаваемого в двигатель топлива на основании оборотов и нагрузки на двигатель, а также уточненной передаточной функции форсунки. Способ 400 переходит к завершению после начала работы топливных форсунок.
Таким образом, способ на ФИГ. 4 предусматривает способ подачи топлива в цилиндр, содержащий: впрыск топлива в цилиндр через первую топливную форсунку и вторую топливную форсунку; с индикацией ухудшения работы первой или второй топливной форсунки в зависимости от скорости изменения погрешности воздушно-топливного отношения и доли топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку или вторую топливную форсунку. Способ далее содержит регулировку передаточной функции первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в ответ на скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения и доли топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку или вторую топливную форсунку. Способ, по которому скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения делят на долю топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку.
В некоторых примерах, способ содержит вариант, по которому скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения делят на долю топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку. Способ, по которому первая топливная форсунка - это топливная форсунка прямого впрыска вторая топливная форсунка - это форсунка распределенного впрыска. Способ далее содержит дезактивацию первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в ответ на ухудшение функционирования первой топливной форсунки или второй топливной форсунки. Способ предусматривает вывод показаний ухудшения путем регулирования статуса привода, например, индикатора или индикаторной панели.
Способ на ФИГ. 3 также предусматривает способ подачи топлива в цилиндр, содержащий: впрыск топлива в цилиндр первой топливной форсункой и второй топливной форсункой во время цикла цилиндра; отнесение первой части погрешности воздушно-топливного отношения из цилиндра во время цикла цилиндра на счет первой топливной форсунки на основании первой доли топлива, поданной первой топливной форсункой; отнесение второй части погрешности воздушно-топливного отношения из цилиндра во время цикла цилиндра на счет второй топливной форсунки на основании второй доли топлива, поданной второй топливной форсункой; а также регулировку работы первой или второй топливной форсунки в ответ на то какая часть больше - первая или вторая.
В некоторых примерах способ содержит определение, когда погрешность воздушно-топливного отношения представляет собой изменение воздушно-топливного отношения, где первая доля топлива является первым изменением доли топлива, а вторая доля топлива является вторым изменением доли топлива. Способ далее содержит деление изменения в погрешности воздушного-топливного отношения на первое изменение в доли топлива. Способ далее содержит деление изменения в погрешности воздушного-топливного отношения на второе изменение в доли топлива. Способ, по которому погрешность воздушно-топливного отношения представлена в виде адаптированного множителя топлива. Способ, по которому первая топливная форсунка - это топливная форсунка распределенного впрыска, а вторая топливная форсунка - это форсунка прямого впрыска. Способ далее содержит ограничение действия первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в соответствии с тем, что больше - первая часть или вторая часть.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в данном документе, могут сохраняться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться системой управления, включая контроллер совместно с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрываемые в настоящем документе, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут пропускаться. Также, указанный порядок обработки не обязателен для применения с целью достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемого накопителя компьютера, где описанные действия выполняют посредством исполнения инструкций в системе, включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
На этом раскрытие закончено. При прочтении его специалистами в данной области техники может быть предусмотрено множестве изменений и преобразований без отступления от сущности и объема раскрытия. Например, данное раскрытие могут использовать для двигателей I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативном топливе.
1. Способ подачи топлива в цилиндр двигателя, содержащий:
впрыск топлива в цилиндр через первую топливную форсунку и вторую топливную форсунку;
индикацию ухудшения работы первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в ответ на скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения и доли топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку или вторую топливную форсунку; и
регулировку передаточной функции первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в ответ на скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения и доли топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку или вторую топливную форсунку.
2. Способ по п. 1, в котором скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения делят на долю топлива, впрыскиваемого через первую топливную форсунку.
3. Способ по п. 1, в котором скорость изменения погрешности воздушно-топливного отношения делят на долю топлива, впрыскиваемого через вторую топливную форсунку.
4. Способ по п. 1, в котором первая топливная форсунка - это топливная форсунка прямого впрыска, а вторая топливная форсунка - это топливная форсунка распределенного впрыска.
5. Способ по п. 1, также содержащий дезактивацию первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в ответ на ухудшение функционирования первой топливной форсунки или второй топливной форсунки.
6. Способ по п. 1, в котором индикацию ухудшения осуществляют путем регулирования статуса исполнительного механизма, такого как индикатора или индикаторной панели.
7. Способ подачи топлива в цилиндр двигателя, содержащий:
впрыск топлива в цилиндр через первую топливную форсунку и вторую топливную форсунку во время цикла цилиндра;
присваивание первой части погрешности воздушно-топливного отношения из цилиндра во время цикла цилиндра первой топливной форсунке на основании первой доли топлива, впрыснутой первой топливной форсункой, причем погрешность воздушно-топливного отношения представлена в виде адаптированного множителя топлива;
присваивание второй части погрешности воздушно-топливного отношения из цилиндра во время цикла цилиндра второй топливной форсунке на основании второй доли топлива, впрыснутой второй топливной форсункой; и регулирование работы первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в соответствии с тем, что больше - первая часть или вторая часть.
8. Способ по п. 7, в котором погрешность воздушно-топливного отношения представляет собой изменение в погрешности воздушно-топливного отношения, первая доля топлива представляет собой первое изменение в доли топлива, а вторая доля топлива представляет собой второе изменение в доли топлива.
9. Способ по п. 8, также содержащий деление изменения в погрешности воздушно-топливного отношения на первое изменение в доли топлива.
10. Способ по п. 8, также содержащий деление изменения в погрешности воздушно-топливного отношения на второе изменение в доли топлива.
11. Способ по п. 7, в котором первая топливная форсунка представляет собой топливную форсунку распределенного впрыска, а вторая топливная форсунка представляет собой форсунку прямого впрыска.
12. Способ по п. 7, также содержащий ограничение работы первой топливной форсунки или второй топливной форсунки в соответствии с тем, что больше - первая часть или вторая часть.
13. Система для регулирования подачи топлива в цилиндр, содержащая:
форсунку распределенного впрыска, связанную по текучей среде с цилиндром;
форсунку прямого впрыска, связанную по текучей среде с цилиндром; и
контроллер, содержащий выполняемые команды, хранимые в долговременной памяти, для индикации ухудшения работы форсунки распределенного впрыска или форсунки прямого впрыска и для регулирования исполнительного механизма в ответ на отношение изменения в погрешности воздушно-топливного отношения к изменению в доле топлива.
14. Система по п. 13, в которой исполнительный механизм представляет собой топливную форсунку.
15. Система по п. 13, в которой изменение в погрешности воздушно-топливного отношения основано на изменении адаптированного множителя топлива.
16. Система по п. 13, также выполненная с возможностью адаптации работы топливной форсунки в ответ на указанное отношение.
17. Система по п. 13, в которой есть возможность осуществления индикации ухудшения посредством индикаторной панели.
18. Система по п. 13, также выполненная с возможностью управления двигателем при управлении воздушно-топливным отношением по замкнутому контуру с целью определения погрешностей воздушно-топливного отношения.
