Способ (варианты) и система для двойного впрыска топлива
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для снижения погрешностей распределенного впрыска топлива за счет выборочного ввода в работу форсунки непосредственного впрыска. В ответ на увеличение крутящего момента, требуемого водителем, при подаче топлива в цилиндр только за счет распределенного впрыска, где увеличение крутящего момента, требуемого водителем, поступает близко к окончанию окна распределенного впрыска, погрешность распределенного впрыска может быть компенсирована за счет ввода в работу форсунки непосредственного впрыска в том же цикле двигателя и подачи по меньшей мере части массы топлива, соответствующей погрешности, форсункой непосредственного впрыска. Дополнительно часть массы топлива может быть подана форсункой распределенного впрыска в том же цикле двигателя за счет увеличения длительности впрыска, если возможно. Изобретение позволяет снизить погрешность формирования воздушно-топливной смеси в двигателе, улучшить характеристики двигателя и снизить токсичность двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки №62/252,227 под названием «Способы и системы для двойного впрыска топлива», поданной 6 ноября 2015 г., полный текст которой настоящим включен в данный документ посредством ссылки для всех целей.
Область техники
Настоящее изобретение относится к системам и способам регулирования работы двигателя внутреннего сгорания, содержащего топливные форсунки распределенного впрыска и непосредственного впрыска высокого давления.
Уровень техники и сущность изобретения
В двигателях могут использовать различные формы подачи топлива, чтобы обеспечить требуемое количество топлива для сгорания в каждом цилиндре. В одном типе подачи топлива используют форсунку распределенного впрыска для подачи топлива в соответствующие цилиндры. В другом типе подачи топлива используют форсунку непосредственного впрыска в каждый цилиндр. Системы непосредственного впрыска топлива могут сильнее охлаждать воздух, подаваемый в цилиндры двигателя, в результате чего цилиндры двигателя могут работать с более высокой степенью сжатия, не вызывая нежелательной детонации двигателя. Системы распределенного впрыска могут уменьшать выбросы твердых частиц и увеличивать испарение топлива. Дополнительно распределенный впрыск может снижать насосные потери при низких нагрузках. Чтобы использовать преимущества обоих типов впрыска топлива, двигатели могут быть выполнены с распределенным и непосредственным впрыском. Таким образом, на основе рабочих условий двигателя, таких как диапазоны частоты вращения и нагрузки двигателя, топливо может быть подано только за счет непосредственного впрыска или комбинации обоих типов впрыска.
Авторы настоящего изобретения выявили возможные проблемы, которые могут возникнуть при работе только с распределенным впрыском. В частности, если предусмотрен распределенный впрыск, топливо может быть подано форсункой распределенного впрыска только в пределах заданного окна, которое начинается сразу после закрытия впускного клапана и заканчивается сразу перед или вскоре после такта впуска. Если позднее в этом цикле произойдет нажатие на педаль акселератора (например, ближе к более поздней части окна распределенного впрыска), расчетный заряд воздуха, входящий в цилиндр, быстро увеличится. Контроллер двигателя может среагировать на такое увеличение расчетного заряда воздуха посредством расчета соответствующего увеличения, требуемого количества топлива для поддержания работы двигателя в стехиометрическом режиме. Однако может отсутствовать достаточный запас времени для обеспечения подачи дополнительного топлива до окончания окна распределенного впрыска топлива. В результате погрешности распределенного впрыска может произойти сгорание обедненной смеси, что увеличит возможность пропусков зажигания двигателя.
В настоящей заявке изобретатели идентифицировали указанные выше недостатки и разработали способ для двигателя для по меньшей мере частичного решения вышеуказанных проблем. Один пример способа содержит: работу в первом режиме с работающими форсунками распределенного и непосредственного впрыска; работу во втором режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и непосредственного впрыска в общем событии сгорания; и работу в третьем режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность компенсируют только за счет непосредственного впрыска в общем событии сгорания. Таким образом, улучшают работу двигателя в стехиометрическом режиме.
В качестве одного примера в условиях, где предусмотрен только распределенный впрыск (например, условия низкой частоты вращения/нагрузки), подача импульса впрыска топлива из форсунок непосредственного впрыска цилиндра может быть ограничена, и заданная масса топлива может быть подана форсункой распределенного впрыска цилиндра. В частности, время начала и окончания распределенного впрыска может быть предусмотрено в пределах окна распределенного впрыска. В ответ на событие нажатия на педаль акселератора, происходящее в течение распределенного впрыска, контроллер может рассчитать дополнительное количество впрыскиваемого топлива, необходимое для поддержания стехиометрического горения. Затем контроллер может определить, может ли быть подана дополнительная масса топлива посредством регулирования длительности импульса распределенного впрыска (например, посредством увеличения времени окончания впрыска) в пределах окна распределенного впрыска. Если погрешность впрыска топлива не может быть компенсирована посредством регулирования длительности импульса распределенного впрыска, то контроллер может выборочно активировать форсунку непосредственного впрыска, соединенную с цилиндром, и обеспечить возмещение оставшейся массы топлива за счет непосредственного впрыска в том же цикле двигателя. Например, контроллер может поддерживать исходный распределенный впрыск и обеспечивать общую сумму погрешности впрыска топлива за счет непосредственного впрыска. В качестве альтернативы часть погрешности впрыска топлива может быть компенсирована посредством регулирования длительности импульса распределенного впрыска, в то время как оставшуюся часть погрешности впрыска топлива компенсируют за счет непосредственного впрыска в том же цикле двигателя. Кроме того, если дополнительная масса топлива, подлежащая компенсации за счет непосредственного впрыска, меньше минимальной длительности импульса непосредственного впрыска, форсунку непосредственного впрыска могут поддерживать в отключенном состояния, а дополнительная масса топлива может быть компенсирована посредством распределенного впрыска в следующем цикле двигателя, например, посредством увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в следующем цикле двигателя.
Таким образом, может быть снижено количество событий сгорания бедной смеси, запущенных запросом нажатия на педаль акселератора, полученным позднее в цикле распределенного впрыска. Техническим эффектом обеспечения выборочного повторного ввода в работу непосредственного впрыска в ответ на нажатие педали акселератора при начальной работе только с распределенным впрыском является то, что решение позднее увеличить массу топлива, подаваемого в цилиндр, может быть принято без ухудшения характеристик двигателя. Дополнительно, посредством компенсации погрешности распределенного впрыска топлива за счет непосредственного впрыска в том же цикле двигателя, снижают необходимость во впрыске с открытым клапаном из форсунки распределенного впрыска. Дополнительно в результате использования непосредственного впрыска во время такта впуска или сжатия улучшают образование воздушно-топливной смеси по сравнению с подачей топлива за счет распределенного впрыска через открытый впускной клапан.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрывают более подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Раскрытие изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 схематически представлен примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 представлен пример схемы частоты вращения и нагрузки двигателя для определения областей работы с распределенным и/или непосредственным впрыском.
На ФИГ. 3 представлена блок-схема примера способа компенсации погрешности распределенного впрыска топлива в цилиндр за счет непосредственного впрыска.
На ФИГ. 4-5 показан пример профилей впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
Раскрытие изобретения
В раскрытии изобретения ниже представлена информация касательно выборочного использования непосредственного впрыска для снижения горения бедной смеси во время нажатия на педаль акселератора при работе двигателя с системой двойного впрыска только в режиме распределенного впрыска. Примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания для распределенного и непосредственного впрыска представлен на ФИГ. 1. Топливо может быть подано в двигатель за счет распределенного и/или непосредственного впрыска в зависимости от области работы двигателя на схеме частоты вращения и нагрузки, например, схема на ФИГ. 2. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих алгоритмов, таких как примерный алгоритм на ФИГ. 3, для компенсации погрешности впрыска топлива, возникшей в результате нажатия на педаль акселератора при работе только в режиме распределенного впрыска, посредством выборочного ввода в работу непосредственного впрыска и подачи оставшейся массы топлива за счет непосредственного впрыска. Примеры компенсации погрешности впрыска топлива за счет непосредственного и/или распределенного впрыска показаны на ФИГ. 4-5.
В терминологии, используемой в настоящем раскрытии изобретения, термины «распределенный впрыск топлива» и «непосредственный впрыск топлива» могут быть сокращены как «РВТ» и «НВТ», соответственно. Также, термин «давление в топливной рампе» или значение давления топлива в топливной рампе могут быть сокращены до аббревиатуры «ДТР».
На ФИГ. 1 изображен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, при помощи управляющей системы, содержащей контроллер 12, а также посредством команд водителя 130 автомобиля, подаваемых через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр (далее по тексту также называемый «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенными внутри них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по меньшей мере с одним приводным колесом пассажирского автомобиля через трансмиссионную систему. Дополнительно, стартер (не показан) может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для запуска двигателя 10.
Впуск воздуха в цилиндр 14 может быть осуществлен через несколько впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может быть выполнен с возможностью сообщения с другими цилиндрами двигателя 10 (помимо цилиндра 14). В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут содержать нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, ФИГ. 1 иллюстрирует двигатель 10, выполненный с возможностью установки турбонагнетателя с компрессором 174, установленным между впускными каналами 142 и 144, а также газовой турбиной 176, установленной на выпускном канале 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично быть приведен в действие газовой турбиной 176 через вал 180, если устройство наддува выполнено как турбонагнетатель. Однако в других вариантах осуществления, в которых двигатель 10 оснащен нагнетателем, газовая турбина 176 не является обязательной и может не быть использована, если компрессор 174 может быть приведен в действие механически при помощи двигателя. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления воздуха на впуске, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть установлен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или в другом варианте осуществления он может быть установлен выше по потоку от компрессора 174.
Отработавшие газы могут поступать в выпускной канал 148 из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 контроля токсичности. Датчик 128 может быть выбран из разных подходящих датчиков, обеспечивающих обнаружение воздушно-топливного отношения в отработавших газах, как, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах) (как показано), НДКОГ (нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик оксидов азота, НС или СО. Устройство 178 контроля токсичности может быть представлено трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), накопителем оксидов азота, иными различными устройствами контроля токсичности или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 изображен по меньшей мере с одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и по меньшей мере одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два выпускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра.
Управление впускным клапаном 150 могут осуществлять с помощью контроллера 12 посредством привода 152. Подобным же образом могут осуществлять управление выпускным клапаном 156 с помощью контроллера 12 посредством привода 154. При определенных условиях контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 152 и 154, для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять с помощью соответствующих датчиков положения клапана (не показаны). Приводы клапанов могут быть электрического типа или кулачкового типа, или их комбинацией. Фазами газораспределения для впускного и выпускного клапана можно управлять одновременно, или можно использовать любой вариант изменения фаз кулачкового распределения впускных клапанов, выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз кулачкового распределения или постоянную регулировку фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которыми может управлять контроллер 12 для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 14 в других случаях может содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, в том числе ППК и/или ИФКР. В других вариантах осуществления впускным и выпускным клапаном можно управлять с помощью общего привода клапана или приводной системы, либо с помощью привода изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой соотношение объемов, соответствующих нахождению поршня 138 в нижней точке и нахождению поршня в верхней точке. В одном примере степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах при использовании различных видов топлива степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при непосредственном впрыске из-за его влияния на детонацию двигателя.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания O3 от контроллера 12 при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления изобретения свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если в двигателе 10 сгорание инициируют за счет самовозгорания или впрыска топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для впрыска топлива. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан с двумя топливными форсунками 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, полученного из топливной системы 8. Топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливная форсунка 166 изображена присоединенной напрямую к цилиндру 14 для непосредственного впрыска топлива в него пропорционально длительности топливного импульса сигнала ДТИ-1, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск (далее по тексту называемый «НВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 показана топливная форсунка 166, расположенная на одной из сторон цилиндра 14, но как альтернативный вариант она может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртовом топливе, поскольку некоторые виды спиртового топлива имеют более низкую испаряемость. В альтернативном варианте осуществления топливную форсунку устанавливают над и рядом с впускным клапаном, улучшая смешивание. Топливо могут подавать в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и через топливную рампу. Дополнительно топливный бак может иметь датчик давления, передающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, и такая конфигурация обеспечивает так называемый распределенный впрыск топлива (далее по тексту называемый РВТ) во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо, поступающее из топливной системы 8, пропорционально длительности топливного импульса сигнала ДТИ-2, получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 171. Следует отметить, что один драйвер 168 или 171 можно использовать для обеих систем впрыска топлива, либо могут быть использованы несколько драйверов, например драйвер 168 для топливной форсунки 166 и драйвер 171 для топливной форсунки 170, как изображено.
В другом примере каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как топливная форсунка для непосредственного впрыска топлива в цилиндр 14. Еще в одном из примеров каждая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как топливная форсунка распределенного впрыска топлива для выполнения впрыска топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В других примерах цилиндр 14 может содержать только одну топливную форсунку, выполненную с возможностью получения разных типов топлива из топливной системы в разных относительных количествах - в виде топливной смеси; и дополнительно выполненную с возможностью впрыска данной топливной смеси либо непосредственно в цилиндр - как топливная форсунка непосредственного впрыска, либо выше по потоку от впускных клапанов - как топливная форсунка распределенного впрыска. Таким образом, следует понимать, что топливные системы, раскрытые в настоящем документе, не ограничены конкретными конфигурациями топливных форсунок, раскрытых в настоящем документе в качестве примеров.
Топливо в цилиндр могут подавать обе форсунки во время одного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть от общего количества впрыскиваемого топлива, которое сгорает в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого каждой форсункой, могут изменять в зависимости от рабочих условий, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как раскрыто ниже в настоящем документе в соответствии с ФИГ. 2. Топливо распределенного впрыска может быть подано при открытии впускного клапана, закрытии впускного клапана (например, фактически перед тактом впуска), а также при работе с открытым и с закрытым впускным клапаном. Таким образом, за счет подачи топлива распределенного впрыска во время закрытия впускного клапана улучшают образование воздушно-топливной смеси (по сравнению с работой при открытии впускного клапана). Аналогично, топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндры, может быть подано во время такта впуска, а также частично во время предыдущего такта выпуска, во время такта впуска и, например, частично во время такта сжатия. Таким образом, даже для одного события сгорания впрыскиваемое топливо может быть впрыснуто в различные моменты форсункой распределенного впрыска и форсункой непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания топлива может быть выполнено несколько актов впрыска топлива в течение одного цикла. Несколько актов впрыска могут быть выполнены в такте сжатия, в такте впуска или в любой подходящей их комбинации.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом иметь собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, в том числе варианты с 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или большим количеством цилиндров. Более того, каждый из таких цилиндров может содержать некоторые или все из различных компонентов, раскрытых и изображенных на ФИГ. 1 применительно к цилиндру 14.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Такие отличия могут относиться к размерам, например, отверстие для впрыска у одной форсунки может быть большего размера по сравнению с другой форсункой. К другим отличиям, в частности, относятся разные углы распыла, разные рабочие температуры, разное направление, разное время впрыска, разные характеристики распыления, разные места расположения и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива форсунки 170 и 166 могут обеспечивать различные результаты.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать топливо различного типа, например, с различными характеристиками или различным составом. Данные различия могут подразумевать разное содержание спирта, воды, разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинации и тому подобное. Один из примеров топлива с разной теплотой парообразования может содержать бензин в качестве первого типа топлива с меньшей теплотой парообразования и этанол в качестве второго типа топлива с большей теплотой парообразования. В другом примере в двигателе можно использовать бензин в качестве первого типа топлива и спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (состоящую из приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (состоящую приблизительно из 85% метанола и 15% бензина), в качестве второго типа топлива. В числе прочих подходящих веществ могут быть вода, метанол, смесь спирта и воды, смесь воды и метанола, смесь спиртов и тому подобное.
В другом примере оба типа топлива могут быть спиртосодержащими смесями с различной долей спирта, причем первый тип топлива может быть смесью бензина и спирта с меньшей концентрацией спирта, например, Е10 (приблизительное содержание этанола - 10%), а второй тип топлива может быть смесью бензина и спирта с большей концентрацией спирта, например, Е85 (приблизительное содержанием этанола - 85%). Кроме того, первый и второй типы топлива также могут иметь различия по другим параметрам - температура, вязкость, октановое число и тому подобное. Более того, топливные характеристики одного или обоих топливных баков могут часто варьироваться, например, из-за ежедневных изменений, вызванных доливом топлива в бак.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в качестве постоянного запоминающего устройства 110 в данном конкретном примере для хранения исполняемых инструкций, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в числе которых: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. На основании сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД. Сигнал давления в коллекторе ДВК, поступающий от датчика давления в коллекторе, можно использовать для свидетельствования о разрежении или о давлении во впускном коллекторе. Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков, ФИГ. 1, и использует разные приводы на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и команд, заложенных в память контроллера. Примерный алгоритм управления раскрыт в настоящей заявке в соответствии с ФИГ. 3.
На ФИГ. 2 показан пример схемы 200 частоты вращения и нагрузки, к которой может обращаться контроллер двигателя для назначения распределенного и/или непосредственного впрыска. Схема может храниться в памяти контроллера и извлекаться, когда должен быть назначен впрыск топлива. На схеме частота вращения двигателя показана по оси X (ЧВД), а нагрузка двигателя - по оси Y.
В условиях низких частоты вращения и нагрузки двигателя, включая условия запуска и повторного запуска двигателя, двигатель может работать в области 204 схемы, где топливо подают только за счет распределенного впрыска. Здесь общую массу топлива подают в цилиндр только форсункой распределенного впрыска, в то время как форсунка непосредственного впрыска цилиндра ограничена от подачи топливных импульсов. За счет использования только распределенного впрыска при этих условиях улучшают испарение топлива и снижают выбросы твердых частиц.
В условиях высоких частоты вращения и нагрузки двигателя двигатель может работать в области 208 схемы, где топливо подают только за счет непосредственного впрыска. Как показано, область 208 ограничена сверху пределом 202 максимального крутящего момента. При работе в этой области общую массу топлива подают в цилиндр только форсункой непосредственного впрыска, в то время как форсунка распределенного впрыска цилиндра ограничена от подачи топливных импульсов. За счет использования только непосредственного впрыска в этих условиях свойства охлаждения воздуха впрыска используют для увеличения экономии топлива и уменьшения детонации.
В условиях средних частоты вращения и нагрузки двигателя двигатель может работать в области 206 схемы, где топливо подают за счет распределенного и непосредственного впрыска. При работе в этой области часть общей массы топлива подают в цилиндр форсункой непосредственного впрыска, в то время как оставшуюся часть общей массы топлива подают в цилиндр форсункой распределенного впрыска. Соотношение топлива, подаваемого в цилиндр за счет непосредственного впрыска и распределенного впрыска, может быть определено на основе различных факторов, включая температуру двигателя, температуру катализатора, октанового числа топлива, склонности двигателя к детонации и т.д. За счет использования непосредственного и распределенного впрыска при этих условиях свойства охлаждения воздуха непосредственного впрыска комбинируют со свойствами улучшенного испарения топлива распределенного впрыска для улучшения характеристик двигателя.
Что касается ФИГ. 3, на ней показан пример способа 300 для регулирования впрыска топлива форсункой непосредственного впрыска для снижения горения бедной смеси во время нажатия на педаль акселератора при работе двигателя только в режиме распределенного впрыска. Инструкции по осуществлению способа 300 и остальных способов, предусматриваемых данным раскрытием, могут быть выполнены контроллером на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, применительно к ФИГ. 1. Контроллер может задействовать приводы системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
На шаге 302 алгоритм содержит оценку и/или измерение параметров рабочих условий двигателя. Параметры содержат, например, частоту вращения двигателя, требуемый крутящий момент, температуру двигателя, требуемую РОГ, давление в коллекторе, условия окружающей среды и т.д. На шаге 304 на основе расчетных рабочих условий двигателя можно определить профиль впрыска топлива. Сюда входит определение общей массы топлива, которая должна быть подана в цилиндр в течение цикла двигателя, момент впрыска, а также должно ли топливо быть подано только за счет непосредственного впрыска, только распределенного впрыска или за счет распределенного и непосредственного впрыска. Например, контроллер может обратиться к схеме, такой как на ФИГ. 2, чтобы определить, необходима ли работа только с непосредственным впрыском, только с распределенным впрыском или с распределенным и непосредственным впрыском. Кроме того, если требуются распределенный и непосредственный впрыск, контроллер может определить соотношение общих масс топлива, которые должны быть поданы посредством распределенного и непосредственного впрыска.
На шаге 306 способ содержит подтверждение того, что требуется только распределенный впрыск топлива (РВТ). В одном примере может требоваться только распределенный впрыск топлива при работе двигателя в условиях низких частоты вращения и нагрузки, например, в области 204 на ФИГ. 2. Если работа только в режиме распределенного впрыска не требуется, т.е. требуется какая-либо часть непосредственного впрыска (или только непосредственный впрыск), то на шаге 308 способ содержит снятие флажка, ограничивающего импульсы непосредственного впрыска в текущем цикле двигателя. Другими словами, вводят в работу непосредственный впрыск. Дополнительно на шаге 310 назначают импульсы НВТ и РВТ (если требуется) согласно профилю впрыска топлива, определенному на шаге 304.
Если требуется работа только в режиме распределенного впрыска, то на шаге 312 способ содержит установку флажка, ограничивающего импульсы НВТ в текущем цикле двигателя. Другими словами, непосредственный впрыск топлива выводят из работы. На шаге 314 назначают импульс РВТ согласно определенному профилю впрыска топлива. В частности, топливо может быть подано форсункой распределенного впрыска в пределах окна распределенного впрыска, предусматривающего впрыск топлива с закрытым впускным клапаном. Окно распределенного впрыска может быть начато сразу после закрытия впускного клапана и продолжено до момента перед началом такта впуска или сразу после него. В качестве одного примера окно распределенного впрыска для события цилиндра может быть начато во время такта выхлопа непосредственно предшествующего события цилиндра.
На шаге 316 можно определить, имеется ли временное увеличение крутящего момента, требуемого водителем, такое как если бы позднее в цикле произошло нажатие на педаль акселератора. В частности, можно определить, будет ли получен запрос нажатия на педаль акселератора позднее в пределах окна распределенного впрыска (в то время как цилиндр получает топливо за счет распределенного впрыска). В одном примере нажатие на педаль акселератора может быть подтверждено в ответ на использование оператором педали акселератора. Если запрос на нажатие на педаль акселератора не получен, алгоритм заканчивают и переходят к выходу, при этом топливо подают в цилиндр за счет распределенного впрыска согласно назначенному.
Если запрошено нажатие на педаль акселератора, на шаге 318 способ содержит расчет дополнительного количества топлива, требуемого на основе нажатия на педаль акселератора. Таким образом, нажатие на педаль акселератора может служить сигналом запроса оператора на повышенный крутящий момент. По мере того как увеличивают крутящий момент, требуемый в ответ на нажатие педали акселератора, может быть соответственно увеличено требуемое количество дополнительного топлива. В частности, в ответ на нажатие педали акселератора могут быть увеличены степень открытия дросселя и впускной заряд воздуха. В ответ на увеличение расчетного заряда воздуха контроллер может рассчитать количество дополнительного топлива (также называемое «дополнительная масса топлива» или «погрешность впрыска топлива»), требуемое на основе увеличенного заряда воздуха для поддержания горения в стехиометрическом режиме. Таким образом, если не будет обеспечено дополнительное топливо, увеличенный заряд воздуха приведет к горению бедной смеси, что увеличит склонность двигателя к пропускам зажигания.
На шаге 320 можно определить, может ли дополнительная масса топлива быть подана перед окончанием окна распределенного впрыска. Другими словами, можно определить, может ли дополнительная масса топлива быть подана только за счет распределенного впрыска в том же цикле. В одном примере контроллер может определять измененную длительность импульса распределенного впрыска топлива, включая измененное (продленное) время окончания впрыска, которое потребуется для подачи дополнительного топлива в текущем импульсе распределенного впрыска топлива. Если измененное время окончания впрыска измененного импульса распределенного впрыска топлива находится в пределах окна распределенного впрыска, то дополнительное топливо может быть подано в пределах окна распределенного впрыска, и на шаге 322 способ содержит компенсацию погрешности распределенного впрыска топлива посредством регулирования длительности импульса распределенного впрыска топлива. Сюда может входить увеличение времени окончания впрыска (ВОВ) импульса распределенного впрыска топлива. Таким образом, если запрос на нажатие на педаль акселератора получен ранее в пределах окна распределенного впрыска, и/или если дополнительная масса топлива меньше требуемого (например, при небольшом нажатии на педаль акселератора), погрешность впрыска топлива может быть использована и компенсирована за счет только распределенного впрыска, и форсунки непосредственного впрыска могут быть поддержаны в отключенном состоянии.
В некоторых примерах вместо определения того, может ли дополнительная масса топлива быть подана целиком посредством изменения длительности импульса распределенного впрыска в текущем цикле, можно определить, может ли по меньшей мере часть дополнительной массы топлива быть подана за счет изменения длительности импульса распределенного впрыска топлива в текущем цикле. Например, контроллер может определять измененную длительность импульса распределенного впрыска топлива, включая измененное (продленное) время окончания впрыска, которое переносят на окончание окна распределенного впрыска топлива, и затем рассчитывать величину массы топлива, которой соответствует продление времени впрыска. Затем контроллер может рассчитать часть дополнительной массы топлива, которая может быть подана за счет увеличения длительности импульса распределенного впрыска, и оставшуюся часть дополнительной массы топлива, которая должна быть подана. Как указано ниже, оставшаяся часть затем может быть подана за счет непосредственного впрыска в том же цикле или за счет распределенного и/или непосредственного впрыска в последующем цикле.
Если дополнительное топливо не может быть подано до окончания окна распределенного впрыска, например, когда дополнительная масса топлива больше требуемого (например, при большем нажатии на педаль акселератора), или когда запрос на нажатие на педаль акселератора получен позже в пределах окна распределенного впрыска, то затем на шаге 324 определяют, является ли дополнительная масса топлива (погрешность впрыска топлива), которая должна быть добавлена, большей, чем минимальная длительность импульса непосредственного впрыска. Таким образом, если погрешность впрыска топлива меньше минимальной длительности импульса непосредственного впрыска, топливо не может быть подано за счет непосредственного впрыска. Если погрешность впрыска топлива не может быть компенсирована за счет регулирования импульса распределенного впрыска или импульса непосредственного впрыска, то на шаге 326 способ содержит компенсацию погрешности впрыска топлива, вызванной нажатием на педаль акселератора, за счет регулирования впрыска топлива в последующем событии цилиндра (например, в непосредственно следующем событии цилиндра без промежуточных событий). Сюда может входить регулирование импульса РВТ и/или импульса НВТ в непосредственно следующем событии цилиндра. В одном примере, где двигатель работает только в режиме распределенного впрыска, погрешность впрыска топлива может быть компенсирована посредством увеличения длительности последующего импульса РВТ на основе погрешности впрыска топлива. В качестве альтернативы, где двигатель работает только в режиме распределенного впрыска, погрешность впрыска топлива может быть компенсирована посредством добавления импульса непосредственного впрыска топлива на основе погрешности впрыска топлива. Кроме того, если двигатель работает только в режиме непосредственного впрыска или комбинированном режиме распределенного и непосредственного впрыска, погрешность впрыска топлива может быть компенсирована посредством увеличения длительности последующего импульса НВТ на основе погрешности впрыска топлива. Следует понимать, что здесь импульс НВТ - это импульс впрыска топлива, подаваемый непосредственным впрыском в другом цикле двигателя, в сравнении с начальным импульсом РВТ, во время которого был получен запрос на нажатие педали акселератора.
Возвращаясь на шаг 324, если дополнительная масса топлива (погрешность впрыска топлива) больше минимальной длительности импульса непосредственного впрыска, то на шаге 328 способ содержит снятие флажка, сдерживающего импульсы НВТ в текущем цикле. Другими словами, непосредственный впрыск топлива выборочно вводят в работу. На шаге 330 после ввода в работу форсунок непосредственного впрыска погрешность впрыска топлива при распределенном впрыске компенсируют посредством регулирования импульса непосредственного впрыска. В одном примере сюда входит поддержание начального импульса РВТ и подача всей погрешности впрыска топлива импульсом НВТ. В качестве альтернативы, компенсация может содержать подачу части погрешности впрыска топлива посредством регулирования до начального импульса РВТ при поддержании импульса РВТ в пределах окна РВТ (как описано выше) и подачу оставшейся части погрешности впрыска топлива за счет импульса НВТ. Например, контроллер может отрегулировать пропорции дополнительной массы топлива так, что количество, подаваемое в импульсе НВТ, равно или превышает минимальную длительность импульса непосредственного впрыска, в то время как оставшуюся часть дополнительной массы топлива подают за счет увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в пределах окна распределенного впрыска того же события. Следует понимать, что здесь импульс НВТ - это импульс впрыска топлива, подаваемый непосредственным впрыском в том же цикле двигателя, что и начальный импульс РВТ. Например, импульс РВТ может быть подан во время такта выхлопа, в то время как импульс НВТ может быть подан во время непосредственно следующего такта впуска или такта сжатия.
Таким образом, в ответ на запрошенное нажатие на педаль акселератора, в то время как топливо подают в двигатель только за счет распределенного впрыска, погрешность распределенного впрыска топлива может быть компенсирована посредством выборочного ввода в работу форсунки непосредственного впрыска. Таким образом, снижают вероятность события сгорания бедной смеси и склонность двигателя к пропускам зажигания.
Что касается ФИГ. 4-5, на них представлен пример профилей впрыска топлива, раскрывающий подробности компенсации погрешности впрыска топлива. На ФИГ. 4 раскрывают погрешность впрыска топлива в контексте окна распределенного впрыска, в то время как на ФИГ. 5 представлен пример режимов компенсации погрешности впрыска топлива.
Схема 400 на ФИГ. 4 показывает положение двигателя вдоль оси X в градусах угла коленчатого вала (ГУКВ). На кривой 408 показаны положения поршня (вдоль оси Y) со ссылкой на их расположение от верхней мертвой точки (ВМТ) и/или нижней мертвой точки (НМТ) и также со ссылкой на их расположение в четырех тактах (впуск, сжатие, рабочий такт и выхлоп) цикла двигателя. Согласно синусоидальной кривой 408, поршень постепенно перемещают вниз от ВМТ, достигая крайнего нижнего положения в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращают вверх в ВМТ к концу такта выхлопа. После этого поршень снова перемещают вниз в НМТ во время такта впуска, возвращаясь в свое первоначальное положение в ВМТ к концу такта сжатия.
На кривых 402 и 404 изображены фазы газораспределения для выпускного клапана (кривая 402, изображенная пунктирной линией) и впускного клапана (кривая 404, изображенная непрерывной линией) во время нормальной работы двигателя. Как показано, выпускной клапан могут открывать, когда достигают юбки поршня в конце рабочего такта. Затем выпускной клапан могут закрывать, когда поршень завершает такт выхлопа, оставаясь открытым по меньшей мере до начала последующего такта впуска. Таким же образом впускной клапан могут открывать в момент такта впуска или до его начала и может оставаться открытым по меньшей мере до начала последующего такта сжатия.
В результате временных различий между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана могут быть открыты как впускной, так и выпускной клапан на короткий период времени до окончания такта выхлопа и после начала такта впуска. Это период, в течение которого оба клапана могут открывать, называют положительным перекрытием 406 впускного и выпускного клапана (или просто, положительным перекрытием клапанов), представленным заштрихованной областью на пересечении кривых 402 и 404. В одном из примеров положительное перекрытие 406 впускного и выпускного клапана может быть стандартным положением кулачка двигателя при холодном запуске двигателя.
Окно 410 распределенного впрыска показано относительно различных тактов цикла двигателя, а также с учетом положения впускного клапана. В частности, окно 410 распределенного впрыска начинается непосредственно после закрытия впускного клапана. Здесь окно 410 распределенного впрыска допускает впрыск топлива с закрытым впускным клапаном. За счет подачи топлива на закрытый впускной клапан улучшают измерение расхода топлива.
Третий график (сверху) схемы 400 показывает пример профиля впрыска топлива, который может быть использован при работе двигателя только с распределенным впрыском (т.е. непосредственный впрыск отключен). Здесь при выбранных условиях, таких как низкая частота вращения и нагрузка и запуск двигателя, топливо может быть подано в цилиндр за счет распределенного впрыска в качестве импульса 412 РВТ (заштрихован черным) на участке ГУКВ1. В частности, топливо может быть впрыснуто в пределах окна 410 распределенного впрыска. В показанном примере топливо подают за счет распределенного впрыска на закрытый впускной клапан во время такта выхлопа.
Если нажатие на педаль акселератора происходит во время распределенного впрыска и позднее в пределах окна 410 распределенного впрыска (такого как на участке ГУКВ1 или вокруг него), контроллер двигателя может увеличить открытие впускного дросселя для увеличения принятого впускного заряда воздуха. В то же время определяют количество топлива, которое необходимо добавить на основе увеличенного заряда воздуха, представленное здесь как погрешность 414 впрыска топлива. В настоящем примере погрешность 414 впрыска топлива больше, и в связи с запросом нажатия педали акселератора позднее в окне 410 распределенного впрыска, погрешность 414 топлива не может быть подана до окончания окна 410 распределенного впрыска. В частности, для компенсации погрешности 414 впрыска топлива потребуется распределенный впрыск топлива при открытом впускном клапане. Вместо подачи дополнительной массы топлива в качестве распределенного впрыска при открытом впускном клапане может быть использована погрешность 414 впрыска топлива за счет обеспечения импульса 416 непосредственного впрыска на участке ГУКВ2 позднее в том же цикле двигателя с поддержанием импульса 412 РВТ, как было определено изначально. За счет компенсации погрешности распределенного впрыска посредством импульса непосредственного впрыска улучшают образование смеси.
Однако могут быть использованы другие комбинации импульсов распределенного и непосредственного впрыска, как указано со ссылкой на ФИГ. 5. В частности, на схеме 500 показаны примеры профилей 510, 520, 530 и 540 впрыска топлива, которые могут быть использованы для компенсации погрешности распределенного впрыска, вызванной нажатием педали акселератора во время окна распределенного впрыска при работе двигателя только в режиме распределенного впрыска. Различные профили впрыска топлива могут быть выбраны на основе различных режимов работы системы двигателя. Здесь импульсы распределенного впрыска представлены заштрихованными блоками, а импульсы непосредственного впрыска представлены сплошными блоками. В каждом случае двигатель изначально работает только с распределенным впрыском.
Для справки сначала показан запрошенный профиль 501 РВТ. Запрошенный профиль 501 РВТ содержит исходный импульс 502 РВТ в пределах окна 505 распределенного впрыска. В ответ на событие нажатия на педаль акселератора, полученное позднее в пределах окна 505 РВТ, дополнительная масса топлива РВТ, здесь называемая погрешность 503 впрыска топлива, может быть запрошена для предотвращения события горения бедной смеси. Однако подача погрешности 503 впрыска топлива потребует нежелательного распределенного впрыска с открытым клапаном.
В одном примере погрешность распределенного впрыска может быть компенсирована первым профилем 510 впрыска. Профиль 510 впрыска может быть применен, когда двигатель работает в первом режиме только с форсункой распределенного впрыска. В этом отношении в ответ на погрешность 503 впрыска топлива форсунка распределенного впрыска может быть выборочно введена в работу (например, только на заданный цикл). Дополнительно часть погрешности 503 впрыска топлива подают за счет продления начального импульса РВТ с поддержанием распределенного впрыска с закрытым впускным клапаном в пределах окна 505 распределенного впрыска, что обозначено измененным импульсом 511 РВТ (большим, чем начальный импульс 502 РВТ). Оставшуюся часть погрешности 503 впрыска топлива затем подают как импульс 512 НВТ, где импульс 512 НВТ равен или превышает минимальную длительность импульса распределенного впрыска. В последующем событии сгорания может быть возобновлен только распределенный впрыск топлива в цилиндр, а форсунка непосредственного впрыска может быть отключена.
В другом примере погрешность распределенного впрыска может быть компенсирована вторым профилем 520 впрыска. Профиль 520 впрыска может быть применен, когда двигатель работает во втором режиме только с форсункой распределенного впрыска. В этом отношении в ответ на погрешность 503 впрыска топлива форсунка распределенного впрыска может быть выборочно введена в работу (например, только на данный цикл). Дополнительно, всю погрешность 503 впрыска топлива подают как импульс 522 НВТ при поддержании начального импульса 502 распределенного впрыска в пределах окна 505 распределенного впрыска. Здесь импульс 522 НВТ равен или превышает минимальную длительность импульса распределенного впрыска. В последующем событии сгорания может быть возобновлен только распределенный впрыск топлива в цилиндр, а форсунка непосредственного впрыска может быть отключена.
В еще одном другом примере погрешность распределенного впрыска может быть компенсирована третьим профилем 530 впрыска. Профиль 530 впрыска может быть применен, когда двигатель работает в третьем режиме только с форсункой распределенного впрыска. В этом отношении в ответ на погрешность 503 впрыска топлива форсунка непосредственного впрыска может быть поддержана в отключенном состоянии. Например, это может быть связано с тем, что погрешность 503 (или часть погрешности 503 впрыска топлива, подача которой требуется как импульс НВТ) впрыска топлива меньше минимальной длительности импульса непосредственного впрыска. Дополнительно в связи с невозможностью подачи погрешности 503 впрыска топлива как импульса РВТ перед окончанием окна 505 распределенного впрыска, погрешность 503 впрыска топлива подают в последующем цикле двигателя. В частности, поддерживают начальный импульс 502 РВТ, а начальный импульс 531 РВТ для следующего события сгорания регулируют с продлением 532 для компенсации погрешности 503 впрыска топлива.
В еще одном другом примере погрешность распределенного впрыска может быть компенсирована четвертым профилем 540 впрыска. Профиль 540 впрыска может быть применен, когда двигатель работает в четвертом режиме только с форсункой распределенного впрыска. В этом отношении в ответ на погрешность 503 впрыска топлива форсунка непосредственного впрыска может быть выборочно введена в работу для этого цикла и по желанию также для последующего цикла. Например, первая часть массы топлива для погрешности 503 впрыска топлива может быть подана за счет продления начального импульса РВТ с поддержанием распределенного впрыска с закрытым впускным клапаном в пределах окна 505 распределенного впрыска, что обозначено продлением 541, добавленным к начальному импульсу 502 РВТ. Вторую часть массы топлива для погрешности 503 впрыска топлива затем подают как импульс 542 НВТ, где импульс 542 НВТ равен или превышает минимальную длительность импульса распределенного впрыска. Третью часть массы топлива для погрешности 503 впрыска топлива затем подают в последующем цикле посредством регулирования начального импульса 531 РВТ для следующего события сгорания с продлением 543. В условиях, где непосредственный впрыск не был назначен для данного события сгорания, форсунка непосредственного впрыска может быть введена в работу для этого цикла, и четвертая часть массы топлива для погрешности 503 впрыска топлива может быть подана как импульс 544 НВТ (в том же событии сгорания, что и импульс 531 впрыска топлива и продление 543), причем импульс 544 НВТ равен или превышает минимальную длительность импульса непосредственного впрыска. В последующем событии сгорания может быть возобновлен только распределенный впрыск топлива в цилиндр, а форсунка непосредственного впрыска может быть отключена. В качестве альтернативы, в условиях, когда для данного события сгорания назначен непосредственный впрыск как импульс 545 непосредственного впрыска топлива, четвертая часть массы топлива для погрешности 503 впрыска топлива может быть подана как продление 544 импульса 545 НВТ.
Следует понимать, что в то время как профиль 540 изображает массу топлива, распределенную по четырем импульсам/продлениям, в других примерах погрешность впрыска топлива может быть компенсирована комбинацией импульсов РВТ и НВТ в начальном событии сгорания и непосредственно следующем событии сгорания. Например, первая и вторая часть погрешности впрыска топлива могут быть компенсированы посредством распределенного и непосредственного впрыска в одном и том же событии, соответственно, в то время как оставшуюся часть погрешности впрыска топлива компенсируют за счет только распределенного впрыска или только непосредственного впрыска в следующем событии.
Следует понимать, что в то время как профили 510 и 520 изображают импульс НВТ в такте впуска, в других примерах импульс НВТ может быть подан в такте сжатия. Кроме того, для всех изображенных профилей погрешность впрыска топлива может быть подана как множество импульсов НВТ в такте впуска и/или сжатия заданного цикла двигателя вместо одного импульса НВТ (как изображено).
В других примерах, где нажатие на педаль акселератора происходит во время подачи топлива за счет распределенного впрыска, но при работе двигателя с включенными форсунками распределенного и непосредственного впрыска, погрешность распределенного впрыска топлива может быть компенсирована уже включенной форсункой непосредственного впрыска в том же цикле двигателя.
Таким образом, может быть снижено количество событий сгорания бедной смеси, запущенных погрешностями распределенного впрыска топлива. Техническим эффектом обеспечения выборочного повторного ввода в работу форсунки непосредственного впрыска в ответ на увеличенный запрос водителя, полученный позднее в течение окна распределенного впрыска (при работе только с распределенным впрыском), является то, что масса топлива может быть увеличена в том же цикле двигателя, снижая погрешности воздушно-топливного отношения. За счет снижения вероятности события сгорания бедной смеси в связи с погрешностью распределенного впрыска, снижают частоту пропусков зажигания. За счет снижения необходимости распределенного впрыска с открытым клапаном улучшают характеристики двигателя и снижаются выбросы.
Один из примеров способа для двигателя, содержащий: работу в первом режиме с работающими форсунками распределенного и непосредственного впрыска, причем погрешность распределенного впрыска компенсируют за счет впрыска топлива форсункой непосредственного впрыска; работу во втором режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и непосредственного впрыска в общем событии сгорания; и работу в третьем режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность компенсируют за счет только непосредственного впрыска в общем событии сгорания. В предыдущем примере дополнительно или по выбору при работе в третьем режиме погрешность распределенного впрыска топлива превышает пороговое значение, причем форсунку непосредственного впрыска поддерживают в отключенном состоянии в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, меньшую, чем пороговое значение, и погрешность, меньшую, чем пороговое значение, компенсируют посредством распределенного впрыска и/или непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания без промежуточных событий сгорания. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору погрешность распределенного впрыска топлива возникает в ответ на нажатие на педаль акселератора в течение окна распределенного впрыска топлива при подаче топлива в двигатель за счет только распределенного впрыска в общем событии сгорания. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору нажатие на педаль акселератора происходит ближе к окончанию окна распределенного впрыска топлива во время третьего режима по сравнению со вторым режимом. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору способ также содержит выбор между режимами на основе времени нажатия на педаль акселератора относительно окончания окна распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору способ также содержит выбор между режимами на основе погрешности распределенного впрыска топлива относительно минимальной длительности импульса непосредственного впрыска. В любом или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору способ также содержит работу в четвертом режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством одного или нескольких распределенных впрысков и непосредственных впрысков в непосредственно следующем событии сгорания. В любом или во всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору способ также содержит работу в пятом режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и непосредственного впрыска в общем событии сгорания, а также распределенного впрыска и непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания.
Другой пример способа для двигателя содержит: при подаче топлива в цилиндр за счет только распределенного впрыска в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу, полученному позднее в течение окна распределенного впрыска топлива в цикле двигателя, выборочный ввод в работу форсунки непосредственного впрыска, соединенной с цилиндром; и подачу по меньшей мере части дополнительной массы топлива, требуемой для временного увеличения требуемого крутящего момента за счет непосредственного впрыска в цикле двигателя. В предыдущем примере дополнительно или по выбору часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, увеличивают по мере того, как момент временного увеличения требуемого крутящего момента приближается к окончанию окна распределенного впрыска. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, превышает минимальную длительность импульса форсунки непосредственного впрыска. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору оставшуюся часть дополнительной массы топлива подают за счет распределенного впрыска в указанном цикле двигателя, когда момент временного увеличения требуемого крутящего момента отстоит более, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива, а также подают за счет распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя, когда момент временного увеличения требуемого крутящего момента отстоит менее, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, также основана на дополнительной массе топлива относительно минимальной длительности импульса форсунки непосредственного впрыска топлива, причем указанную часть увеличивают, когда дополнительная масса топлива превышает минимальную длительность импульса форсунки непосредственного впрыска. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, увеличивают до достижения максимальной длительности импульса форсунки непосредственного впрыска, затем оставшуюся часть дополнительной массы топлива подают за счет распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя.
Другой пример системы подачи топлива в двигатель содержит: цилиндр двигателя; форсунку распределенного впрыска; форсунку непосредственного впрыска; педаль для получения от водителя запроса требуемого крутящего момента; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу водителя, полученного во время подачи топлива в цилиндр во время цикла двигателя за счет только форсунки распределенного впрыска, выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в указанном цикле двигателя для выполнения по меньшей мере частичного временного увеличения требуемого крутящего момента. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору длительность импульса форсунки непосредственного впрыска увеличивают для выполнения полного временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит менее, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива, и когда масса топлива, соответствующая временному увеличению, находится между минимальной длительностью импульса и максимальной длительностью импульса форсунки непосредственного впрыска. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в указанном цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по выбору контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по желанию контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более, чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива. В любом или всех предыдущих примерах дополнительно или по желанию контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в указанном цикле двигателя и непосредственно следующем цикле двигателя, когда масса топлива, соответствующая временному увеличению, превышает пороговое значение.
В качестве другого примера способ для двигателя может содержать: работу в первом режиме с работающими форсунками распределенного и непосредственного впрыска, причем погрешность распределенного впрыска компенсируют за счет впрыска топлива форсункой непосредственного впрыска; работу во втором режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, и погрешность затем компенсируют за счет непосредственного впрыска; и работу в третьем режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, превышающую пороговое значение, и погрешность, превышающую пороговое значение, компенсируют за счет непосредственного впрыска. В этом отношении во втором режиме форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на любую погрешность распределенного впрыска топлива. Кроме того, в третьем режиме форсунку непосредственного впрыска поддерживают в отключенном состоянии в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, меньшую чем пороговое значение, и погрешность, меньшую чем пороговое значение, компенсируют посредством распределенного и/или непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания.
В другом представлении способ для двигателя содержит: в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу, полученному при подаче топлива в цилиндр только за счет распределенного впрыска, подачу части дополнительной массы топлива, требуемой для соответствия временному увеличению за счет распределенного впрыска; и подачу оставшейся части дополнительной массы топлива, за счет введенной в работу форсунки непосредственного впрыска. Кроме того, соотношение частей, поданных за счет форсунки распределенного впрыска и форсунки непосредственного впрыска, основано на моменте времени временного увеличения требуемого крутящего момента относительно окна распределенного впрыска топлива. Дополнительная масса топлива соответствует массе топлива, требуемой для поддержания горения цилиндра равным или приближенным к стехиометрическому режиму.
В другом представлении способ для двигателя содержит: при подаче топлива в цилиндр за счет только распределенного впрыска в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу, полученному позднее в течение окна распределенного впрыска топлива в цикле двигателя, выборочный ввод в работу форсунки непосредственного впрыска, соединенной с цилиндром; подачу по меньшей мере части дополнительной массы топлива, требуемой для временного увеличения требуемого крутящего момента за счет непосредственного впрыска. В этом отношении часть, подаваемую за счет непосредственного впрыска, увеличивают по мере того, как момент времени временного увеличения требуемого крутящего момента приближается к окончанию окна распределенного впрыска.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут храниться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться управляющей системой, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другими компонентами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п.Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Точно так же, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в управляющей системе двигателя, причем раскрытые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12 с четырьмя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения содержит все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считают новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут содержать один или несколько указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считают помещенными в предмет настоящего изобретения.
1. Способ для двигателя, в котором:
выполняют работу в первом режиме с работающими форсунками распределенного и непосредственного впрыска, причем погрешность распределенного впрыска топлива компенсируют впрыском топлива форсункой непосредственного впрыска;
выполняют работу во втором режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и непосредственного впрыска в общем событии сгорания; и
выполняют работу в третьем режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, причем погрешность компенсируют за счет только непосредственного впрыска в общем событии сгорания.
2. Способ по п. 1, в котором при работе в третьем режиме погрешность распределенного впрыска топлива превышает пороговое значение, причем форсунку непосредственного впрыска поддерживают в отключенном состоянии в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, меньшую, чем пороговое значение, причем погрешность, меньшую, чем пороговое значение, компенсируют посредством распределенного впрыска и/или непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания без промежуточных событий сгорания.
3. Способ по п. 1, в котором погрешность распределенного впрыска топлива возникает в ответ на нажатие педали акселератора во время окна распределенного впрыска топлива при подаче топлива в двигатель за счет только распределенного впрыска в общем событии сгорания.
4. Способ по п. 3, в котором нажатие на педаль акселератора происходит ближе к окончанию окна распределенного впрыска топлива во время третьего режима по сравнению со вторым режимом.
5. Способ по п. 3, в котором дополнительно выбирают между режимами на основе времени нажатия на педаль акселератора относительно окончания окна распределенного впрыска топлива.
6. Способ по п. 5, в котором дополнительно выбирают между режимами на основе погрешности распределенного впрыска топлива относительно минимальной длительности импульса непосредственного впрыска.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно:
выполняют работу в четвертом режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и/или непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания.
8. Способ по п. 7, в котором дополнительно:
выполняют работу в пятом режиме с работающей форсункой распределенного впрыска и отключенной форсункой непосредственного впрыска, причем форсунку непосредственного впрыска выборочно вводят в работу в ответ на погрешность распределенного впрыска топлива, погрешность затем компенсируют посредством распределенного впрыска и непосредственного впрыска в общем событии сгорания, а также распределенного впрыска и непосредственного впрыска в непосредственно следующем событии сгорания.
9. Способ для двигателя, в котором:
при подаче топлива в цилиндр только за счет распределенного впрыска в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу, полученному позднее в течение окна распределенного впрыска топлива в цикле двигателя, выборочно вводят в работу форсунку непосредственного впрыска, соединенную с цилиндром; и подают по меньшей мере часть дополнительной массы топлива, требуемой для временного увеличения требуемого крутящего момента за счет непосредственного впрыска в цикле двигателя.
10. Способ по п. 9, в котором часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, увеличивают по мере того, как момент временного увеличения требуемого крутящего момента приближается к окончанию окна распределенного впрыска топлива.
11. Способ по п. 9, в котором часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, превышает минимальную длительность импульса форсунки непосредственного впрыска топлива.
12. Способ по п. 10, в котором оставшуюся часть дополнительной массы топлива подают за счет распределенного впрыска в указанном цикле двигателя, когда момент временного увеличения требуемого крутящего момента отстоит более чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива, а также подают за счет распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя, когда момент временного увеличения требуемого крутящего момента отстоит менее чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива.
13. Способ по п. 10, в котором часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, также основана на дополнительной массе топлива относительно минимальной длительности импульса форсунки непосредственного впрыска топлива, причем указанную часть увеличивают, когда дополнительная масса топлива превышает минимальную длительность импульса форсунки непосредственного впрыска.
14. Способ по п. 13, в котором часть дополнительной массы топлива, подаваемой за счет непосредственного впрыска, увеличивают до достижения максимальной длительности импульса форсунки непосредственного впрыска и затем оставшуюся часть дополнительной массы топлива подают за счет распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя.
15. Топливная система двигателя, содержащая:
цилиндр двигателя;
форсунку распределенного впрыска;
форсунку непосредственного впрыска;
педаль для получения от водителя запроса требуемого крутящего момента; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями для:
в ответ на временное увеличение требуемого крутящего момента по запросу водителя, полученного во время подачи топлива в цилиндр во время цикла двигателя за счет только форсунки распределенного впрыска, выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в указанном цикле двигателя для выполнения по меньшей мере частичного временного увеличения требуемого крутящего момента.
16. Система по п. 15, в которой длительность импульса форсунки непосредственного впрыска увеличивают для выполнения полного временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит менее чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива и когда масса топлива, соответствующая временному увеличению, соответствует значению между минимальной длительностью импульса и максимальной длительностью импульса форсунки непосредственного впрыска.
17. Система по п. 15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в указанном цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива.
18. Система по п. 15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки распределенного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива.
19. Система по п. 15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в непосредственно следующем цикле двигателя для соответствия оставшейся части временного увеличения требуемого крутящего момента, когда момент временного увеличения отстоит более чем на пороговый промежуток от окончания окна распределенного впрыска топлива.
20. Система по п. 15, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для: выборочного увеличения длительности импульса форсунки непосредственного впрыска в указанном цикле двигателя и непосредственно следующем цикле двигателя, когда масса топлива, соответствующая временному увеличению, превышает пороговое значение.
