Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска
METHOD (EMBODIMENTS) AND SYSTEM FOR FUEL SYSTEM OF DOUBLE INJECTION

Область техники
Настоящее описание в целом относится к способам и системам для управления необкатанным двигателем транспортного средства после сборки транспортного средства.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Многие транспортные средства содержат топливную систему, выполненную с возможностью подачи необходимых количеств топлива в камеры сгорания или цилиндры двигателя транспортного средства в точно определенные моменты. В одном примере такие топливные системы содержат топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыска топлива во впускной коллектор, соединенный с цилиндром, что известно из уровня техники как «распределенный впрыск топлива». Дополнительно или вместо нее топливная система может содержать топливную форсунку, выполненную с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр, что известно из уровня техники как «непосредственный впрыск топлива». Давление, необходимое для непосредственного впрыска топлива, выше, чем необходимое для распределенного впрыска, что обусловлено необходимостью синхронизации моментов сжигания топлива. В связи с этим, система непосредственного впрыска обычно содержит топливный насос высокого давления для повышения давления топлива в топливной рампе непосредственного впрыска, откуда топливо поступает на форсунку непосредственного впрыска.
После сборки транспортного средства на сборочном предприятии каждую из подсистем транспортного средства можно подвергнуть испытаниям. Так обеспечивают надлежащее функционирование каждой подсистемы после отгрузки транспортного средства со сборочного предприятия, например, тогда, когда транспортное средство будет доставлено потребителю. Событие первого включения зажигания двигателя транспортного средства, могущее произойти после сборки транспортного средства и до того, как оно покинет предприятие-изготовитель и (или) будет продано, может иметь место во время пуска двигателя в необкатанном состоянии. В некоторых примерах, за период, когда двигатель запускают в необкатанном состоянии, может произойти несколько событий включения зажигания, когда транспортное средство все еще находится на сборочном предприятии, причем за этот период ряд функций транспортного средства проходят испытания для проверки качества транспортного средства. Например, испытание топливной системы можно проводить совместно с двигателем для подтверждения правильности впрыска топлива в цилиндры (например, проверки того, что моменты впрыска, масса впрыскиваемого топлива и т.п. соответствуют расчетным/необходимым значениям). Для испытания других подсистем транспортного средства также может потребоваться запуск двигателя.
Однако во время события первого включения зажигания после сборки транспортного средства в компонентах топливной системы может находиться как минимум некоторое количество воздуха. В результате, в режиме пуска необкатанного двигателя давление топлива в форсунке непосредственного впрыска топлива может оказаться недостаточным для точного впрыска топлива заданной массы. Помимо ошибок дозирования топлива, до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не станет достаточно высоким, смешивание впрыснутого топлива с воздухом в цилиндре может происходить в недостаточной степени, в результате чего увеличиваются выбросы сажи. Кроме того, по обеим вышеуказанным причинам двигатель может выключаться или вообще не запускаться при непосредственном впрыске топлива в режиме пуска необкатанного двигателя. Поэтому непосредственный впрыск топлива в двигатель транспортного средства нежелателен до тех пор, пока топливная рампа непосредственного впрыска топлива не будет достаточно заправлена, то есть до тех пор, пока давление топлива в данной рампе не достигнет порогового уровня или не превысит его, а воздух не будет удален из данной рампы.
Попытки решения проблемы заправки топливной системы в режимах пуска необкатанного двигателя заключаются в изменении момента зажигания в сторону запаздывания до тех пор, пока двигатель не будет заправлен. Один пример решения представлен Эртелем (Oertel) с соавторами в U.S. 2008/0314349. Согласно этому решению, при выявлении режима пуска необкатанного двигателя включают последовательность зажигания и уменьшают угол опережения зажигания относительно нормального (например, изменяют момент зажигания в сторону запаздывания относительно момента по умолчанию). В этом случае удаление воздуха из топливной рампы непосредственного впрыска (продувка) происходит через форсунки непосредственного впрыска, а воспламенение топлива, оставшегося в топливной рампе непосредственного впрыска, оказывается недостаточным для запуска двигателя. В результате, запуск двигателя не происходит до тех пор, пока топливная рампа не будет в достаточной степени освобождена от воздуха и заправлена топливом.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки таких систем. Например, сжигание топлива при неточном воздушно-топливном отношении и непосредственный впрыск топлива при относительно низком давлении могут привести к увеличению выбросов сажи. Кроме того, если топливная система содержит форсунки как распределенного, так и непосредственного впрыска, то время, затраченное на заправку топливной рампы непосредственного впрыска, может увеличить продолжительность испытаний относительно исходной и, тем самым, продолжительность нахождения транспортного средства на предприятии.
В одном примере вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ для регулирования впрыска топлива в двигатель, содержащий шаг, на котором при событии пуска необкатанного двигателя подают топливо в двигатель через форсунку распределенного впрыска, одновременно заправляя топливом топливную рампу непосредственного впрыска. Так можно улучшить пуск необкатанного двигателя.
В одном примере в транспортном средстве, выполненном с двигателем с возможностью двух типов впрыска топлива, при первом событии включения зажигания после сборки транспортного средства, но до того, как оно покинет предприятие (то есть в режиме пуска необкатанного двигателя), форсунки распределенного впрыска топлива можно включать, а форсунки непосредственного впрыска топлива - отключать. С помощью насоса высокого давления, выполненного с возможностью повышения давления как в топливной рампе распределенного впрыска, так и в топливной рампе непосредственного впрыска, можно поддерживать или повышать давление топлива в любой из топливных рамп. Затем топливо в двигатель можно подавать только через форсунки распределенного впрыска топлива до тех пор, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не станет достаточно высоким (например, не превысит пороговое. Форсунки непосредственного впрыска можно периодически включать для выпуска воздуха из топливной рампы в камеру сгорания. Когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска станет достаточно высоким для точного дозирования топлива, работу форсунок непосредственного впрыска можно возобновить и осуществлять как распределенный, так и непосредственный впрыск топлива в двигатель с расходом, определенным в зависимости от параметров работы двигателя, например, температуры двигателя.
Технический эффект, достигаемый при распределенном впрыске топлива в необкатанный двигатель во время заправки топливом топливной рампы непосредственного впрыска, состоит в возможности сокращения ошибок подачи топлива без увеличения выбросов отработавших газов. Кроме того, заправляя топливную рампу непосредственного впрыска, одновременно осуществляя распределенный впрыск топлива в двигатель, можно сократить продолжительность испытаний с пуском необкатанного двигателя, и, тем самым, продолжительность нахождения транспортного средства на предприятии после изготовления.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображен пример осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления топливной системы, содержащей топливный насос высокого давления с возможностью механического повышения давления как в топливной рампе распределенного впрыска, так и в топливной рампе непосредственного впрыска двигателя на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 изображена блок-схема способа для определения профиля впрыска топлива в режимах пуска необкатанного двигателя.
На ФИГ. 4 изображена блок-схема способа для заправки топливной рампы непосредственного впрыска во время события пуска необкатанного двигателя.
На ФИГ. 5 представлен пример временного графика заправки топливной рампы непосредственного впрыска в режиме пуска необкатанного двигателя, а также пример регулирования долей впрыскиваемого топлива в зависимости от температуры двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для регулирования соотношение долей топлива в топливной системе с двумя типами впрыска во время пуска необкатанного двигателя. Пример осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания представлен на ФИГ. 1, а на ФИГ. 2 изображена топливная система с двумя типами впрыска с возможностью использования с двигателем на ФИГ. 1. Насос высокого давления с механическим регулированием давления и связанные с ним компоненты топливной системы, детально представленные на ФИГ. 2, обеспечивают возможность работы топливной рампы распределенного впрыска при давлении, превышающем стандартное давление топливоподкачивающего насоса, с возможностью одновременной работы топливной рампы непосредственного впрыска в диапазоне переменного высокого давления. Контроллер выполнен с возможностью реализации алгоритма управления, например, алгоритма на ФИГ. 3, для заправки топливной рампы непосредственного впрыска в режиме пуска необкатанного двигателя с подачей топлива только распределенным впрыском. Затем можно перейти к профилю впрыска топлива в двигатель, включающему в себя распределенный и (или) непосредственный впрыск в зависимости от параметров работы двигателя. Примеры профилей впрыска топлива для нескольких режимов пуска двигателя представлены на ФИГ. 4. Пример регулирования впрыска топлива при пуске необкатанного двигателя представлен на ФИГ. 5.
Что касается терминологии, используемой в тексте настоящего раздела «Осуществление изобретения», «насос высокого давления» или «насос непосредственного впрыска» может обозначаться аббревиатурами «насос НВ» или «насос ВД». Аналогичным образом, «насос низкого давления» или «топливоподкачивающий насос» может обозначаться аббревиатурой «насос НД». Термин «распределенный впрыск топлива» можно сократить до «РВТ» (PFI), а «непосредственный впрыск» - до «НВ» (DI). «Давление в топливной рампе» или значение давления топлива в топливной рампе может обозначаться аббревиатурой «ДТР» (FRP). Механический впускной обратный клапан для регулирования потока топлива в насос ВД также может именоваться «перепускной клапан». Как будет подробнее раскрыто ниже, насос ВД с возможностью только механического регулирования давления без использования электронно-управляемого впускного клапана может именоваться «насос ВД с механическим регулированием» или «насос ВД с механическим регулированием давления». Несмотря на то, что для регулирования объема топлива, перекачиваемого насосами ВД с механическим регулированием, не используют электронно-управляемые впускные клапаны, эти насосы могут создавать давление одной или нескольких дискретных величин, выбираемых электронно.
На ФИГ. 1 изображен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Цилиндр 14 (в настоящем описании также именуемый «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. С коленчатым валом 140 также может быть соединен стартер (не показан) через маховик для пуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в цилиндр 14 по ряду воздуховпускных каналов 142, 144 и 146. Воздуховпускной канал 146 выполнен с возможностью сообщения и с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых примерах один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например, турбокомпрессор или нагнетатель. Например, на ФИГ. 1 изображен двигатель 10, выполненный с турбокомпрессором, содержащим компрессор 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и газовую турбину 176, установленную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может как минимум частично приводить в действие газовая турбина 176 посредством вала 180, если устройство наддува выполнено как турбокомпрессор. Однако в других примерах, где двигатель 10 выполнен с нагнетателем, газовая турбина 176 может отсутствовать, а компрессор 174 может механически приводиться в действие мотором или двигателем. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для регулирования расхода и (или) давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или выше по потоку от компрессора 174.
В выпускной канал 148 могут поступать отработавшие газы и из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан установленным в выпускном канале 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 можно выбрать из числа подходящих для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO) (как показано на фигуре), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности отработавших газов какого-либо иного типа или их комбинацию.
Любой цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим как минимум один впускной тюльпанообразный клапан 150 и как минимум один выпускной тюльпанообразный клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых примерах любой цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать как минимум два впускных тюльпанообразных клапана и как минимум два выпускных тюльпанообразных клапана в верхней области цилиндра.
Впускным клапаном 150 может управлять контроллер 12 через привод 152. Аналогичным образом, выпускным клапаном 156 может управлять контроллер 12 через привод 154. В некоторых режимах контроллер 12 может изменять сигналы, направляемые на приводы 152 и 154, для регулирования открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определять соответствующие датчики положения клапанов (не показаны). Приводы клапанов могут быть электрическими или кулачковыми, либо представлять собой какую-либо их комбинацию. Фазы газораспределения впускного и выпускного клапана можно регулировать одновременно, либо использовать возможности изменения фаз кулачкового распределения, двойного независимого изменения фаз кулачкового распределения или фиксированные фазы кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков с возможностью использования одной или нескольких из следующих систем: переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (VVT) и (или) изменения высоты подъема клапанов ИВПК (VVL) с возможностью управления контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Например, цилиндр 14 может содержать электроприводной впускной клапан и выпускной клапан с кулачковым приводом, содержащим ППК и (или) ИФКР. В других примерах впускные и выпускные клапаны могут иметь общий привод или систему привода, или привод или систему изменения фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объема при нахождении поршня 138 в нижней точке к объему при нахождении поршня в верхней точке. В одном примере степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используют разные топлива, степень сжатия может быть больше. Например, это возможно при использовании топлив с повышенным октановым числом или повышенной скрытой теплотой парообразования. Степень сжатия также может быть выше при использовании непосредственного впрыска в связи с его влиянием на детонацию в двигателе.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для воспламенения. Система 190 зажигания выполнена с возможностью подачи искры зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12 в определенных режимах работы. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, в двигателе 10 с возможностью автоматического зажигания или зажигания при впрыске топлива, что может иметь место в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим две топливные форсунки 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, полученного из топливной системы 8. Как подробно раскрыто на примере ФИГ. 2 и 3, топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ(FPW)-1, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Так топливная форсунка 166 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск (далее также именуемый «НВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 1 форсунка 166 показана расположенной сбоку от цилиндра 14, она также может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое расположение может способствовать улучшению смешивания и сгорания при работе двигателя на спиртосодержащем топливе в связи с относительно низкой испаряемостью некоторых спиртосодержащих топлив. Или же форсунка может быть расположена над впускным клапаном и рядом с ним для улучшения смешивания. Топливо может поступать в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Топливный бак также может содержать преобразователь давления, направляющий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, что обеспечивает известный из уровня техники распределенный впрыск топлива (далее также именуемый «РВТ») во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 выполнена с возможностью впрыска топлива, полученного из топливной системы 8, пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-2, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 171. Отметим, что можно использовать единственный формирователь 168 или 171 для обеих систем впрыска топлива или несколько формирователей, например формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, как показано на фигуре.
В другом примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка непосредственного впрыска топлива непосредственно в цилиндр 14. В еще одном примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка распределенного впрыска топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В других примерах цилиндр 14 может содержать единственную топливную форсунку с возможностью получения различных топлив из топливных систем в виде топливной смеси с разным относительным количеством компонентов для впрыска топливной смеси либо непосредственно в цилиндр как топливная форсунка непосредственного впрыска или выше по потоку от впускных клапанов как форсунка распределенного впрыска топлива. Таким образом, следует понимать, что раскрытые в настоящем описании топливные системы не ограничиваются конкретными конфигурациями топливных форсунок, приведенными в настоящем описании для примера.
Обе форсунки могут подавать топливо в цилиндр во время одного и того же рабочего цикла цилиндра. Например, любая из форсунок выполнена с возможностью подачи части общего количества впрыскиваемого топлива для сжигания в цилиндре 14. Кроме того, распределение долей и (или) относительное количество топлива, впрыскиваемого каждой из форсунок, может меняться в зависимости от параметров работы, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как будет раскрыто ниже. Топливо распределенного впрыска можно подавать, когда впускной клапан открыт, впускной клапан закрыт (например, по существу до начала такта впуска), а также во время работы как с открытым, так и с закрытым впускным клапаном. Аналогичным образом, топливо непосредственного впрыска можно подавать во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска и частично во время такта сжатия. Таким образом, даже для одного события сгорания топливо можно впрыскивать в разные моменты из форсунок распределенного и непосредственного впрыска. Кроме того, для одного события сгорания можно выполнить несколько впрысков за рабочий цикл. Эти несколько впрысков можно выполнить во время такта сжатия, такта впуска или в период, являющийся какой-либо подходящей комбинацией этих тактов.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, любой цилиндр может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечу зажигания и т.п. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, в том числе 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров. Кроме того, любой из этих цилиндров может содержать некоторые или все компоненты, раскрытые и изображенные на ФИГ. 1 для цилиндра 14.
Характеристики топливных форсунок 166 и 170 могут отличаться друг от друга. Например, отличия могут заключаться в размере: отверстие одной форсунки может быть больше, чем у другой. Прочие отличия включают в себя, без каких-либо ограничений, следующие: разные углы распыла, разные рабочие температуры, разные ориентации, разные моменты впрыска, разные характеристики распыла, разные местоположения и т.п. Кроме того, в зависимости от соотношения долей топлива, впрыскиваемого форсунками 170 и 166, можно достичь разных результатов.
Топливные баки в топливной системе 8 выполнены с возможностью содержать разные типы топлива, например, топлива с разными свойствами и составами. В число различий могут входить: разное содержание спирта, разное содержание воды, разное октановое число, разная теплота парообразования, разные составы смеси и (или) комбинации этих отличий, и т.п. Примером топлив с разной теплотой парообразования могут служить бензин как топливо первого типа с относительно низкой теплотой парообразования и этанол как топливо второго типа с относительно высокой теплотой парообразования. В другом примере в двигателе можно использовать бензин как топливо первого типа и спиртосодержащую топливную смесь, например, Е85 (приблизительно на 85% состоящую из этанола и на 15% из бензина) или М85 (приблизительно на 85% состоящую из метанола и на 15% из бензина), в качестве топлива второго типа. В число других возможных веществ входят вода, метанол, смесь спирта и воды, смесь воды и спирта, смесь спиртов и т.п.
В еще одном примере оба топлива могут представлять собой спиртовые смеси разного состава, причем топливо первого типа может представлять собой бензино-спиртовую смесь с относительно низкой концентрацией спирта, например, Е10 (с приблизительным содержанием этанола 10%), а топливо второго типа - бензино-спиртовую смесь с относительно высокой концентрацией спирта, например, Е85 (с приблизительным содержанием этанола 85%). Топлива первого и второго типов также могут отличаться друг от друга по таким характеристикам, как температура, вязкость, октановое число и т.п. Кроме того, характеристика топлива в одном или обоих топливных баках могут часто меняться, например, из-за того, что в разные дни в баки доливают разные топлива.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных.
Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 116, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Контроллер 12 может сформировать сигнал частоты вращения двигателя (в оборотах в минуту) из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика давления в коллекторе можно использовать для получения показания разрежения или давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 может выводить значение температуры двигателя из значения температуры хладагента двигателя.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример 200 осуществления топливной системы, например, топливной системы 8 на ФИГ. 1. Топливная система 200 выполнена с возможностью подачи топлива в двигатель, например, в двигатель 10 на ФИГ. 1. Топливной системой 200 может управлять контроллер для осуществления некоторых или всех операций, раскрытых на примере последовательностей операций на ФИГ. 4.
Топливная система 200 содержит топливный бак 210 для запаса топлива в транспортном средстве, топливный насос 212 низкого давления ТННД (LPP) (в настоящем описании также именуемый «топливоподкачивающий насос» 212) и топливный насос 214 высокого давления ТНВД (НРР) (в настоящем описании также именуемый «насос 214 впрыска топлива»). Топливо может поступать в топливный бак 210 по заправочному каналу 204. В одном примере ТННД 212 может представлять собой электрический топливный насос низкого давления, расположенный как минимум частично в топливном баке 210. ТННД 212 может управлять контроллер 222 (например, контроллер 12 на ФИГ. 1) для подачи топлива на ТНВД 214 по топливному каналу 218. ТННД 212 может быть выполнен в виде так называемого топливоподкачивающего насоса. В одном примере ТННД 212 может представлять собой турбинный (например, центробежный) насос с электродвигателем (например, постоянного тока), повышение давление и (или) объемный расход на котором можно регулировать, изменяя подачу электрической мощности на электродвигатель насоса, увеличивая или уменьшая частоту вращения последнего. Например, когда контроллер уменьшает подачу электрической мощности на топливоподкачивающий насос 212, можно уменьшить объемный расход и (или) рост давления на топливоподкачивающем насосе. Объемный расход и (или) рост давления на насосе можно увеличить, увеличив подачу электрической мощности на топливоподкачивающий насос 212. В одном примере источником электрической мощности для подачи на электродвигатель насоса низкого давления может служить генератор переменного тока или иное устройство накопления энергии (не показано) в составе транспортного средства, с возможностью регулирования электрической нагрузки, используемой для питания насоса низкого давления, с помощью системы управления. Таким образом, изменяя подачу напряжения и (или) тока на топливный насос низкого давления, регулируют расход и давление подачи топлива на вход топливного насоса 214 высокого давления.
ТННД 212 может быть соединен по текучей среде с фильтром 217, выполненным с возможностью удаления мелких примесей, содержащихся в топливе и могущих повредить компоненты системы топливоподачи. Обратный клапан 213, могущий упростить подачу топлива и поддержание давления в топливопроводе, может быть расположен выше по потоку от фильтра 217. Если обратный клапан 213 расположен выше по потоку от фильтра 217, размер устройства сопряжения низконапорного канала 218 можно увеличить, поскольку физический объем фильтра может быть большим. Кроме того, можно использовать предохранительный клапан 219 для ограничения давления топлива в низконапорном канале 218 (например, на выходе топливоподкачивающего насоса 212). Предохранительный клапан 219 может содержать шаровой пружинный механизм, садящийся в седло и плотно закрывающийся, например, при заданном перепаде давления. Можно задать разные подходящие значения уставки перепада давления, по которым может происходить открытие предохранительного клапана 219; в качестве неограничивающего примера значение уставки может составлять 6.4 бар или 5 бар (изб.). Отверстие 223 выполнено с возможностью выпуска воздуха и (или) топливных паров из топливоподкачивающего насоса 212. Сброс через 223 также можно применять для приведения в действие струйного насоса, выполненного с возможностью перекачки топлива из одной области в другую в пределах бака 210. В одном примере последовательно с отверстием 223 можно установить дроссельный обратный клапан (не показан). В некоторых вариантах топливная система 8 может содержать один или несколько (например, ряд) обратных клапанов, соединенных по текучей среде с топливным насосом 212 низкого давления, для предотвращения утечек топлива обратно в область выше по потоку от этих клапанов. В данном контексте под «потоком в область выше по потоку» понимают поток топлива из топливных рамп 250, 260 к ТННД 212, а под «потоком в область ниже по потоку» понимают поток в заданном направлении от ТННД к ТНВД 214 и далее в топливные рампы.
Топливо, подкачиваемое ТННД 212, можно подавать под низким давлением в топливный канал 218, ведущий на вход 203 ТНВД 214. Далее ТНВД 214 может подавать топливо в первую топливную рампу 250, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками первой группы форсунок 252 непосредственного впрыска (в настоящем описании также именуемой «первая группа форсунок»). Топливо, подкачиваемое ТННД 212, также может поступать во вторую топливную рампу 260, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками второй группы форсунок 262 распределенного впрыска (в настоящем описании также именуемой «вторая группа форсунок»). Как подробно раскрыто ниже, ТНВД 214 выполнен с возможностью повышения давления топлива, подаваемого как в первую, так и во вторую топливную рампы, сверх давления топливоподкачивающего насоса, при этом первая топливная рампа, соединенная с группой форсунок непосредственного впрыска, работает с переменным высоким давлением, а вторая топливная рампа, соединенная с группой форсунок распределенного впрыска, работает при постоянном высоком давлении. В результате, можно обеспечить распределенный и непосредственный впрыск высокого давления. Топливный насос высокого давления установлен ниже по потоку от топливоподкачивающего насоса низкого давления без каких-либо дополнительных насосов между топливным насосом высокого давления и топливоподкачивающим насосом низкого давления.
Несмотря на то, что первая топливная рампа 250 и вторая топливная рампа 260 показаны раздающими топливо на топливные форсунки соответствующих групп 252, 262 форсунок, следует понимать, что каждая из топливных рамп 250, 260 выполнена с возможностью раздачи топлива на любое подходящее количество топливных форсунок. В одном примере первая топливная рампа 250 выполнена с возможностью подавать топливо на одну топливную форсунку первой группы 252 форсунок для каждого цилиндра двигателя, а вторая топливная рампа 260 выполнена с возможностью подачи топлива на одну топливную форсунку второй группы форсунок 262 для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 выполнен с возможностью по отдельности включать каждую из форсунок 262 распределенного впрыска с помощью формирователя 237 импульсов распределенного впрыска и включать каждую из форсунок 252 непосредственного впрыска с помощью формирователя 238 импульсов непосредственного впрыска. Контроллер 222, формирователи 237, 238 и прочие пригодные для данной цели контроллеры системы двигателя могут входить в состав системы управления. Несмотря на то, что формирователи 237, 238 показаны за пределами контроллера 222, следует понимать, что в других примерах контроллер 222 может включать в себя формирователи 237, 238 или может быть выполнен с возможностью выполнения функций формирователей 237, 238. Контроллер 222 может содержать непоказанные дополнительные компоненты, например, входящие в состав контроллера 12 на ФИГ. 1.
ТНВД 214 может представлять собой приводимый от двигателя вытеснительный насос. В качестве неограничивающего примера, ТНВД 214 может представлять собой насос BOSCH HDP5 HIGH PRESSURE PUMP с электромагнитным клапаном-регулятором 236 (например, регулятором объема топлива, магнитным соленоидным клапаном и т.п.) для изменения полезного объема насоса при каждом ходе поршня насоса. Обратный клапан на выходе ТНВД приводят в действие механически, а не электронно с помощью какого-либо внешнего контроллера. ТНВД 214 выполнен с возможностью механического приведения в действие двигателем, в отличие от ТННД 212 с приводом от электродвигателя. ТНВД 214 содержит поршень 228 насоса, камеру 205 сжатия насоса (в настоящем описании также именуемую «камера сжатия») и область 227 переменного объема. Поршень 228 насоса воспринимает механическое входное воздействие от коленчатого вала двигателя или распределительного вала через кулачок 230, приводящее ТНВД в действие по принципу одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Датчик (не показан на ФИГ. 2) может быть расположен рядом с кулачком 230 для определения углового положения кулачка (например, от 0 до 360 градусов) с возможностью передачи в контроллер 222.
Топливная система 200 также может содержать необязательный аккумулятор 215. При наличии, аккумулятор 215 может быть расположен ниже по потоку от топливного насоса 212 низкого давления и выше по потоку от топливного насоса 214 высокого давления с возможностью удерживать некий объем топлива для снижения скорости роста или падения давления между топливными насосами 212 и 214. Например, аккумулятор 215 может быть установлен в топливном канале 218, как показано, или в перепускном канале 211, соединяющем топливный канал 218 с областью 227 переменного объема ТНВД 214. Емкость аккумулятора 215 можно рассчитать таким образом, чтобы двигатель мог работать на холостом ходу в течение заданного периода времени между интервалами работы топливного насоса 212 низкого давления. Например, емкость аккумулятора 215 может быть такой, чтобы во время работы двигателя на холостом ходу требовалась одна или несколько минут для падения давления в аккумуляторе до уровня, при котором топливный насос 214 высокого давления не сможет поддерживать достаточно высокое давление топлива для топливных форсунок 252, 262. Таким образом, аккумулятор 215 обеспечивает возможность работы топливного насоса 212 низкого давления с перерывами (или в импульсном режиме). При уменьшении частоты включения насоса ТННД снижается потребление энергии. В других вариантах аккумулятор 215 может быть выполнен как часть устройства сопряжения топливного фильтра 217 и топливного канала 218, то есть может отсутствовать как отдельный компонент.
Датчик 231 давления топлива в топливоподкачивающем насосе может быть расположен вдоль топливного канала 218 между топливоподкачивающим насосом 212 и топливным насосом 214 высокого давления. В такой компоновке показания датчика 231 можно рассматривать как показания давления топлива топливоподкачивающего насоса 212 (например, давление топлива на выходе топливоподкачивающего насоса) и (или) на входе топливного насоса высокого давления. По показаниям датчика 231 можно оценивать работу различных компонентов топливной системы 200, определять, достаточно ли давление топлива, подаваемого в топливный насос 214 высокого давления, для того, чтобы топливный насос высокого давления всасывал жидкое топливо, а не топливные пары, и (или) для сведения к минимуму средней величины подачи электропитания на топливоподкачивающий насос 212. Несмотря на то, что датчик 231 давления топлива в топливоподкачивающем насосе показан расположенным ниже по потоку от аккумулятора 215, в других вариантах датчик может быть расположен выше по потоку от аккумулятора.
Первая топливная рампа 250 содержит датчик 248 давления в первой топливной рампе для направления показаний давления в топливной рампе непосредственного впрыска в контроллер 222. Аналогичным образом, вторая топливная рампа 260 содержит датчик давления 258 во второй топливной рампе для направления показаний давления в топливной рампе распределенного впрыска в контроллер 222. Датчик 233 частоты вращения двигателя 233 выполнен с возможностью направлять показания частоты вращения двигателя в контроллер 222. По показанию частоты вращения двигателя можно определять число оборотов топливного насоса 214 высокого давления, поскольку двигатель 202 механически приводит в действие насос 214 через коленчатый вал или распределительный вал.
Первая топливная рампа 250 соединена с выходом 208 ТНВД 214 по топливному каналу 278. Для сравнения, вторая топливная рампа 260 соединена с входом 203 ТНВД 214 по топливному каналу 288. Обратный клапан и предохранительный клапан могут быть расположены между выходом 208 ТНВД 214 и первой топливной рампой. Кроме того, предохранительный клапан 272 установлен параллельно обратному клапану 274 в перепускном канале 279 с возможностью ограничения давления в топливном канале 278, расположенном ниже по потоку от ТНВД 214 и выше по потоку от первой топливной рампы 250. Например, предохранительный клапан 272 выполнен с возможностью ограничивать давление в топливном канале 278 до 200 бар. Таким образом, предохранительный клапан 272 может ограничивать давление, которое возникло бы в топливном канале 278 в случае открытия (намеренного или непреднамеренного) регулирующего клапана 236 во время работы топливного насоса 214 высокого давления.
Один или несколько обратных клапанов и предохранительных клапанов также можно установить в топливном канале 218 ниже по потоку от ТННД 212 и выше по потоку от ТНВД 214. Например, обратный клапан 234 можно установить в топливном канале 218 для уменьшения или предотвращения обратного потока топлива от насоса 214 высокого давления в насос 212 низкого давления и топливный бак 210. Кроме того, предохранительный клапан 232 можно установить в перепускном канале параллельно обратному клапану 234. Предохранительный клапан 232 выполнен с возможностью ограничения давления на расположенной слева от него стороне до уровня на 10 бар выше давления на датчике 231.
Контроллер 222 может быть выполнен с возможностью регулирования потока топлива в ТНВД 214 через регулирующий клапан 236 путем запитывания или обесточивания электромагнитного клапана (в зависимости от конфигурации электромагнитного клапана) синхронно с рабочим кулачком. Соответственно, электромагнитный регулирующий клапан 236 выполнен с возможностью работы в первом режиме, если клапан 236 расположен во входе 203 ТНВД для ограничения (например, до нуля) количества топлива, проходящего через электромагнитный регулирующий клапан 236. В зависимости от момента включения электромагнитного клапана изменяется объем, перекачиваемый в топливную рампу 250. Электромагнитный клапан также выполнен с возможностью работы во втором режиме, в котором электромагнитный регулирующий клапан 236 фактически отключают, и топливо может течь в области выше и ниже по потоку от клапана, а также в ТНВД 214 и из него.
Таким образом, электромагнитный регулирующий клапан 236 может быть выполнен с возможностью регулирования массы (или объема) топлива, подаваемого в топливный насос непосредственного впрыска. В одном примере контроллер 222 может изменять момент закрытия электромагнитного обратного клапана-регулятора давления для регулирования массы сжимаемого топлива. Например, при позднем закрытии клапана-регулятора давления можно уменьшить массу топлива, всасываемого в камеру 205 сжатия. Моменты открытия и закрытия электромагнитного обратного клапана можно приурочить к моментам ходов поршня топливного насоса непосредственного впрыска.
Предохранительный клапан 232 пропускает поток топлива из электромагнитного регулирующего клапана 236 к ТННД 212, когда давление между предохранительным клапаном 232 и электромагнитным регулирующим клапаном 236 превышает заданное давление (например, 10 бар). Когда электромагнитный регулирующий клапан 236 отключен (например, не получает электропитание), электромагнитный регулирующий клапан работает в проходном режиме, а предохранительный клапан 232 регулирует давление в камере 205 сжатия относительно единственной уставки давления срабатывания предохранительного клапана 232 (например, на 10 бар выше давления на датчике 231). Регулирование давления в камере 205 сжатия обеспечивает образование перепада давления между днищем и юбкой поршня. Давление в области 227 переменного объема находится на уровне давления на выходе насоса низкого давления (например, 5 бар), а давление на днище поршня находится на уровне давления регулирования предохранительного клапана (например, 15 бар). Благодаря наличию перепада давления топливо просачивается от днища к юбке поршня через зазор между поршнем и стенкой цилиндра насоса, смазывая ТНВД 214.
Поршень 228 совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз. В ТНВД 214 происходит такт сжатия, когда поршень 228 движется в направлении, в котором объем камеры 205 сжатия сокращается. В ТНВД 214 происходит такт всасывания, когда поршень 228 движется в направлении, в котором объем камеры 205 сжатия увеличивается.
Обратный клапан 274 на выпуске прямого потока может быть расположен ниже по потоку от выхода 208 камеры 205 сжатия. Открытие выпускного обратного клапана 274 для выпуска потока топлива из выхода 208 насоса высокого давления в топливную рампу происходит только тогда, когда давление на выходе топливного насоса 214 непосредственного впрыска (например, давление на выходе камеры сжатия) выше давления в топливной рампе. Таким образом, в условиях, не требующих работы топливного насоса непосредственного впрыска, контроллер 222 может отключать электромагнитный регулирующий клапан 236, а предохранительный клапан 232 стабилизирует давление в камере 205 сжатия на уровне единственного, по существу постоянного, давления в течение большей части такта сжатия. Во время такта впуска давление в камере 205 сжатия падает до давления, близкого к давлению топливоподкачивающего насоса (212). Смазка насоса 214 НВ может происходить, когда давление в камере 205 сжатия превышает давление в области 227 переменного объема. Данная разность давления также может способствовать смазке насоса, когда контроллер 222 отключает электромагнитный регулирующий клапан 236. Один из результатов данного способа регулирования состоит в том, что давление в топливной рампе поддерживают на минимальном уровне, приблизительно равном давлению срабатывания предохранительного клапана 232. Так, если уставка давления срабатывания предохранительного клапана 232 составляет 10 бар, давление в топливной рампе составит 15 бар, так как 10 бар добавляются к 5 бар давления топливоподкачивающего насоса. А именно, давление топлива в камере 205 сжатия регулируют во время такта сжатия в топливном насосе 214 непосредственного впрыска. Так во время как минимум такта сжатия в топливном насосе 214 непосредственного впрыска обеспечивают смазку насоса. Когда в насосе непосредственного впрыска начинается такт всасывания, давление топлива в камере сжатия можно снизить, при этом в определенной степени сохраняется возможность смазки до тех пор, пока сохраняется перепад давления. Еще один предохранительный клапан 272 можно установить параллельно обратному клапану 274. Предохранительный клапан 272 пропускает поток топлива из топливной рампы 250 НВ к выходу 208 насоса, когда давление в топливной рампе превышает заданное.
Итак, когда в топливном насосе непосредственного впрыска происходит возвратно-поступательное движение, поток топлива между поршнем и цилиндром обеспечивает достаточную смазку и охлаждение насоса.
Топливоподкачивающий насос может временно работать в импульсном режиме, в котором его работу регулируют по результатам оценки давления на выходе топливоподкачивающего насос и на входе насоса высокого давления. В частности, если давление на входе насоса высокого давления падет ниже давления парообразования топлива, топливоподкачивающий насос может работать до тех пор, пока давление на входе не достигнет давления парообразования топлива или не превысит его. Это снижает риск всасывания топливным насосом высокого давления топливных паров (вместо топлива) и вызванных этим событий глушения двигателя.
В настоящем описании было указано, что насос 214 высокого давления на ФИГ. 2 является исключительно примером, иллюстрирующим один из возможных вариантов исполнения насоса высокого давления. Компоненты, изображенные на ФИГ. 2, можно удалять и (или) заменять, а также вводить дополнительные компоненты, не показанные на фигуре, в состав насоса 214, сохраняя его способность подавать топливо под высоким давлением в топливную рампу непосредственного впрыска и топливную рампу распределенного впрыска.
Электромагнитный регулирующий клапан 236 выполнен с возможностью направлять обратный поток топлива от насоса высокого давления на предохранительный клапан 232 или в аккумулятор 215. Например, регулирующий клапан 236 выполнен с возможностью создания и аккумулирования давления топлива в аккумуляторе 215 для последующего использования. Одной из функций аккумулятора 215 является поглощение объема топлива, образующегося при открытии предохранительного клапана 232 камеры сжатия. В аккумулятор 227 поступает топливо, когда обратный клапан 234 находится в открытом положении во время такта впуска в насосе 214. Другая функция аккумулятора 215 состоит в поглощении/приеме объема топлива, образующегося в результате изменений в области 227 переменного объема. Еще одна функция аккумулятора 215 заключается в обеспечении возможности повторно-кратковременного режима работы топливоподкачивающего насоса 212 для снижения среднего потребления энергии насосом по сравнению с энергопотреблением в непрерывном режиме работы.
Если первая топливная рампа непосредственного впрыска 250 соединена с выходом 208 ТНВД 214 (а не с входом ТНВД 214), то вторая топливная рампа 260 распределенного впрыска соединена с входом 203 ТНВД 214 (а не с выходом ТНВД 214). Несмотря на то, что в настоящем описании используются термины «вход», «выход» и аналогичные термины в отношении камеры 205 сжатия, следует понимать, что возможно наличие единственного хода в камеру 205 сжатия. Этот единственный ход может служить и входом, и выходом. В частности, вторая топливная рампа 260 соединена с входом 203 ТНВД в области, расположенной выше по потоку от электромагнитного регулирующего клапана 236 и ниже по потоку от обратного клапана 234 и предохранительного клапана 232. Кроме того, отсутствует необходимость в дополнительном насосе между топливоподкачивающим насосом 212 и топливной рампой 260 распределенного впрыска. Как подробно раскрыто ниже, раскрытая конкретная компоновка топливной системы с топливной рампой распределенного впрыска, соединенной с входом насоса высокого давления через предохранительный клапан и обратный клапан, позволяет повышать давление во второй топливной рампе с помощью насоса высокого давления до постоянного стандартного давления, превышающего стандартное давление топливоподкачивающего насоса. То есть постоянное высокое давление в топливной рампе распределенного впрыска создает поршневой насос высокого давления.
Когда в насосе 214 высокого давления не происходит возвратно-поступательное движение, например, при включении перед запуском двигателя, обратный клапан 244 обеспечивает возможность наполнения второй топливной рампы при 5 бар. По мере уменьшения рабочего объема камеры насоса из-за подъема поршня, топливо течет в одном из двух направлений. Если перепускной клапан 236 закрыт, топливо течет в топливную рампу 250 высокого давления. Если перепускной клапан 236 открыт, топливо течет либо в топливную рампу 260 низкого давления, либо через предохранительный клапан 232 камеры сжатия. Так топливный насос высокого давления работает для подачи топлива при переменном высоком давлении (например, от 15 до 200 бар) на форсунки 252 непосредственного впрыска топлива через первую топливную рампу 250 с одновременной подачей топлива под постоянным высоким давлением (например, 15 бар) на форсунки 262 распределенного впрыска топлива через вторую топливную рампу 260. Переменное давление может включать в себя минимальное давление, находящееся на уровне постоянного давления (как в системе на ФИГ. 2). В компоновке, изображенной на ФИГ. 2, постоянное давление топливной рампы распределенного впрыска является тем же, что и минимальное давление для топливной рампы непосредственного впрыска, при этом оба этих давления превышают стандартное давление топливоподкачивающего насоса. В этом случае подачу топлива от насоса высокого давления регулируют с помощью расположенного выше по потоку (электромагнитного) регулирующего клапана, а также нескольких обратных клапанов и предохранительных клапанов, соединенных с входом насоса высокого давления. Регулируя работу электромагнитного регулирующего клапана, давление топлива в первой топливной рампе повышают с постоянного давления до переменного давления, одновременно поддерживая постоянное давление во второй топливной рампе. Клапаны 244 и 242 работают совместно для поддержания топливной рампы 260 низкого давления под давлением 15 бар во время хода всасывания в насосе. Предохранительный клапан 242 просто ограничивает давление, могущее образоваться в топливной рампе 250 из-за теплового расширения топлива. Типовая уставка разгрузки давления может составлять 20 бар.
Контроллер 222 также выполнен с возможностью управлять работой топливных насосов 212 и 214 для регулирования количества, давления, расхода и т.п., подачи топлива в двигатель. В одном примере контроллер 12 выполнен с возможностью изменения уставки давления, величины хода поршня насоса, заданной продолжительности включения насоса и (или) расхода топлива через топливные насосы для подачи топлива в различные области топливной системы. Формирователь (не показан) связан электронными средствами с контроллером 222 с возможностью направления сигнала на насос низкого давления в случае необходимости изменения подачи (например, скорости) насоса низкого давления. В некоторых примерах электромагнитный клапан может быть выполнен с возможностью обеспечения подачи топливным насосом 214 высокого давления топлива только в первую топливную рампу 250, при этом в такой конфигурации топливо во вторую топливную рампу 260 может поступать при более низком давлении на выходе топливоподкачивающего насоса 212.
Контроллер 222 может быть выполнен с возможностью определения того, достаточно ли топливопроводы освобождены от воздуха, с помощью датчика давления (например, датчика 248 давления в первой топливной рампе). А именно, если будет установлено, что давление топлива выше порогового, контроллер 222 давления может заключить, что воздух из топливной рампы удален и замещен топливом под давлением. Контроллер 222 выполнен с возможностью управлять работой каждой из групп 252 и 262 форсунок. Например, контроллер 222 выполнен с возможностью регулировать распределение долей и (или) относительное количество топлива, подаваемого каждой форсункой, в зависимости от параметров работы, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов. А именно, контроллер 222 выполнен с возможностью изменять долю топлива непосредственного впрыска, направляя соответствующие сигналы на формирователь 237 распределенного впрыска и формирователь 238 непосредственного впрыска, в свою очередь выполненные с возможностью включать форсунки 262 распределенного впрыска топлива и форсунки 252 непосредственного впрыска соответственно с помощью импульсов необходимой длительности для достижения необходимых долей топлива. Кроме того, контроллер 222 выполнен с возможностью выборочно включать и отключать одну или несколько групп форсунок в зависимости от давления топлива в каждой из рамп. Например, в зависимости от сигнала датчика 248 давления в первой топливной рампе, контроллер 222 может выборочно включать вторую группу 262 форсунок, одновременно удерживая первую группу 252 форсунок в отключенном состоянии с помощью формирователей 237 и 238 импульсов впрыска.
В некоторых режимах давление топлива ниже по потоку от топливного насоса 214 высокого давления (например, в первой топливной рампе 250) может быть ниже необходимого для впрыска топлива через форсунки 252 непосредственного впрыска топлива. В одном примере, после сборки транспортного средства и во время события первоначального включения зажигания (в настоящем описании также именуемого «пуск необкатанного двигателя»), топливная рампа 250 НВ может содержать воздух и недостаточное количество топлива. Поэтому во время события первоначального включения зажигания транспортного средства непосредственный впрыск может быть нежелателен (или даже невозможен) до тех пор, пока из топливной рампы не будет удален воздух, и в ней не будет создано достаточно высокое давление (например, пока давление в топливной рампе непосредственного впрыска не вырастет до порогового). В качестве другого примера, во время события включения зажигания воздух из топливной рампы НВ может быть удален, однако давление в топливной рампе непосредственного впрыска может оставаться ниже порогового значения для непосредственного впрыска (например, 15 бар). Следовательно, непосредственный впрыск может быть невозможен до тех пор, пока давление в топливной рампе не вырастет как минимум до порогового. В связи с этим, может потребоваться заправка топливной рампы непосредственного впрыска.
Заправка топливной рампы непосредственного впрыска может включать в себя как повышение давления топлива в топливной рампе до как минимум порогового значения для непосредственного впрыска, так и продувка воздуха из топливной рампы. Следует понимать, что во время события заправки распределенный впрыск можно использовать для запуска двигателя и, тем самым, приведения в действие насоса высокого давления. После нескольких событий сгорания с подачей топлива только распределенным впрыском давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска может вырасти до давления, необходимого для непосредственного впрыска. Количество событий сгорания только с распределенным впрыском топлива во время события заправки может зависеть от одного или нескольких из следующих параметров: давления в топливной рампе НВ во время события включения зажигания, нагрузки двигателя, частоты вращения двигателя, необходимого давления и температуры двигателя. Кроме того, воздух из топливной рампы непосредственного впрыска можно удалять путем прокрутки двигателя с удерживанием форсунок 252 непосредственного впрыска в открытом положении. В качестве другого примера, воздух из топливной рампы непосредственного впрыска можно удалять, включив топливоподкачивающий насос, одновременно удерживая форсунки непосредственного впрыска в открытом положении. В качестве еще одного примера, воздух из системы можно удалять с помощью внешнего вакуумного насоса. Заправляя топливную рампу непосредственного впрыска до включения форсунок непосредственного впрыска, можно улучшить показатели по выбросам сажи. Снизив выбросы сажи, можно улучшить качество воздуха, в частности, на месте изготовления транспортных средств.
Также следует понимать, что сразу после события первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства, контроллер транспортного средства может выполнить ряд обкаточных диагностических испытаний для проверки правильности функционирования подсистем транспортного средства. Некоторые из этих испытаний могут предусматривать работу двигателя (например, вращение коленчатого вала) для их начала и (или) выполнения (например, для диагностики РОГ, диагностики генератора переменного тока или диагностики фаз кулачкового распределения). Если двигатель работает с РВТ во время заправки топливной рампы НВ, как минимум некоторые обкаточные испытания можно выполнять до того, как форсунки непосредственного впрыска будут готовы к работе. Так можно сократить период пуска необкатанного двигателя и, тем самым, общую продолжительность нахождения транспортного средства на предприятии до его продажи.
Пример процесса заправки для топливной системы 200 может включать в себя, после события первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства, включение форсунок 262 распределенного впрыска топлива и отключение форсунок 252 непосредственного впрыска топлива перед началом заправки топливной рампы 250 НВ. Форсунки непосредственного впрыска можно оставить в отключенном состоянии до завершения заправки (например, до тех пор, пока давление в топливной рампе 250 НВ не превысит пороговое или не сравняется с ним). Во время заправки топливной рампы НВ можно выполнить несколько обкаточных испытаний. После того, как топливная рампа НВ будет заправлена, соотношение масс топлива НВ и РВТ можно регулировать в зависимости от параметров работы двигателя. Такой алгоритм подробно раскрыт ниже на примерах ФИГ. 3-5.
На ФИГ. 3 предложен алгоритм 300 для заправки топливной системы с двумя типами впрыска и управления подачей топлива из топливной системы с двумя типами впрыска во время пуска двигателя. С помощью алгоритма 300 можно определять соотношение долей топлива в зависимости от того, имеет ли место режим пуска необкатанного двигателя, и в зависимости от параметров работы двигателя, например, температуры двигателя. Инструкции для реализации способа 300 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, может выполнять контроллер в соответствии с инструкциями, хранящимися в памяти контроллера, и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примерах ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы системы двигателя согласно раскрытым ниже способам.
Выполнение алгоритма 300 начинают на шаге 302 с проверки того, имеет ли место событие включения зажигания. Событие включения зажигания на шаге 302 может представлять собой событие первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства или любое последующее событие включения зажигания. В одном примере событие включения зажигания можно констатировать на основании того, что водитель вставляет ключ транспортного средства в замок зажигания. В других вариантах, например, если транспортное средство выполнено с пассивным ключом, событие включения зажигания можно констатировать на основании того, что водитель транспортного средства сидит на водительском сидении, и пассивный ключ находится в салоне транспортного средства. Событие включения зажигания также можно констатировать, когда водитель транспортного средства устанавливает кнопку включения/выключения зажигания в положение включения. Если на шаге 302 будет установлено, что происходит включение зажигания, алгоритм 300 следует на шаг 304. В противном случае алгоритм 300 следует на шаг 303 и оставляет двигатель в заглушенном состоянии. После шага 303 выполнение алгоритма 300 завершают.
На шаге 304 можно оценить и (или) измерить параметры работы двигателя (и транспортного средства). Оценка и (или) измерение параметров работы транспортного средства и двигателя может включать в себя, например, оценку и (или) измерение частоты вращения двигателя, температуры двигателя, параметров окружающей среды (температуры, давления, влажности окружающей среды и т.п.), потребности в крутящем моменте, давления в коллекторе, расхода подачи воздуха в коллектор, загрязненности канистры, состояния каталитического нейтрализатора отработавших газов, температуры масла, давления масла, времени прогрева, положения топливопровода в топливной системе и т.п. Оценка и (или) измерение параметров работы транспортного средства и двигателя может включать в себя получение сигналов от множества датчиков, например, датчиков на ФИГ. 1-2, и соответствующую обработку этих сигналов в контроллере двигателя.
Затем алгоритм 300 следует на шаг 306, где определяет, имеет ли место пуск необкатанного двигателя. В одном примере наличие режима пуска необкатанного двигателя можно определить по количеству прошедших событий включения зажигания. Например, событие пуска необкатанного двигателя может представлять собой первый пуск двигателя (или первое количество пусков двигателя) после сборки транспортного средства и до его отправки со сборочного предприятия. В качестве другого примера, констатировать пуск необкатанного двигателя можно на основании давления в топливной рампе непосредственного впрыска (например, во время пуска необкатанного двигателя давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска может быть ниже порогового). Следует понимать, что режим пуска необкатанного двигателя не зависит от температуры двигателя.
Конкретный пример определения того, что имеет место режим пуска необкатанного двигателя (то есть пуска не бывшего в эксплуатации двигателя), по количеству событий включения зажигания может включать в себя определение того, истек ли заданный период обкатки двигателя после события первоначального включения зажигания. Констатировать, что имеет место режим пуска необкатанного двигателя можно во время события первоначального включения зажигания и в течение любого количества последующих событий включения зажигания, происходящих в течение заданного периода обкатки двигателя. Таким образом, в первом конкретном примере, если событие первоначального включения зажигания включает в себя работу двигателя в течение заданного периода, под режимом пуска необкатанного двигателя можно понимать только событие первоначального включения зажигания. Или же, во втором конкретном примере, если период обкатки двигателя истекает по прошествии первого количества событий включения зажигания, под режимом пуска необкатанного двигателя можно понимать первое количество событий включения зажигания. В другом примере в основе этого количества может лежать расчетное количество событий включения зажигания, достаточное для заправки топливной рампы НВ и повышения давления в топливной рампе НВ до уровня выше порогового.
В еще одном примере можно установить, что имеет место режим пуска необкатанного двигателя, по давлению в топливной рампе непосредственного впрыска. Например, режим пуска необкатанного двигателя может иметь место, если по результатам измерения (например, датчиком 248 давления на ФИГ. 2) давление в топливной рампе НВ ниже порогового после пуска двигателя. На примере топливной системы 200 на ФИГ. 2 можно установить, что имеет место режим пуска необкатанного двигателя, если давление в топливной рампе 250 НВ равно давлению на выходе топливоподкачивающего насоса 212, при этом первое пороговое давление представляет собой давление, превышающее пороговое давление обратного клапана 232. В основе первого порогового давления может лежать минимально необходимое давление для непосредственного впрыска. В дополнительном примере, по прошествии порогового количества событий сгорания после события первоначального включения зажигания, количество топлива непосредственного впрыска можно пошагово увеличивать, одновременно отслеживая сигнал датчика отработавших газов (например, датчика 128 на ФИГ. 1). В рассматриваемом примере, если сигнал датчика отработавших газов указывает на то, что воздушно-топливное отношение остается в допустимых пределах пороговых стехиометрических значений в течение порогового количества событий впрыска, можно установить, что режим пуска необкатанного двигателя истек (например, более не имеет место). Соответственно, если давление в топливной рампе НВ ниже первого порогового давления, можно будет установить, что режим пуска необкатанного двигателя завершился, когда давление в топливной рампе НВ превысит первое пороговое давление.
Следует понимать, что, несмотря на то, что режим пуска необкатанного двигателя может всегда включать в себя событие первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства, режим пуска необкатанного двигателя может также включать в себя некоторое количество последующих и следующих одно за другим событий включения зажигания, зависящее от количества параметров, примеры которых приведены выше. Если режим пуска необкатанного двигателя имеет место, алгоритм 300 следует на шаг 308; в противном случае, алгоритм 300 следует на шаг 322.
На шаге 308 двигатель прокручивают только с распределенным впрыском топлива, одновременно заправляя топливную рампу НВ. Иначе говоря, алгоритм 300 содержит шаг, на котором прокручивают двигатель с подачей топлива форсункой распределенного впрыска, одновременно заправляя топливную рампу непосредственного впрыска. Заправка топливной рампы непосредственного впрыска согласно алгоритму 300 может также включать в себя то, что топливо не подают в двигатель через форсунки непосредственного впрыска во время заправки. Подача топлива распределенным впрыском может включать в себя только подачу необходимого массового количества топлива в цилиндр сгорания двигателя (например, цилиндр 14 сгорания на ФИГ. 1) в необходимом положении во время хода поршня двигателя. Например, как будет раскрыто на примере ФИГ. 4, момент распределенного впрыска может меняться в зависимости от температуры двигателя во время пусков необкатанного двигателя, а соотношение долей топлива при осуществлении только распределенного впрыска может оставаться неизменным от начала до конца пуска необкатанного двигателя. Иначе говоря, в режимах пуска необкатанного двигателя, когда происходит заправка топливной рампы НВ, соотношение долей топлива может не зависеть от таких факторов, как температура двигателя и (или) температура в коллекторе. После того, как топливная рампа НВ будет заправлена во время пуска необкатанного двигателя, соотношение долей впрыскиваемого топлива можно изменить. Кроме того, на шаге 308 форсунки непосредственного впрыска можно отключить, если они уже не были отключены в текущем ездовом цикле. Отключение форсунок непосредственного впрыска может включать в себя удержание их в закрытом или отключенном состоянии для уменьшения (например, предотвращения) поступления топлива из топливной рампы НВ в цилиндр через форсунки непосредственного впрыска. Следует понимать, что отключенные форсунки непосредственного впрыска можно периодически и временно включать во время заправки для пропуска удаляемого из топливной рампы НВ воздуха в цилиндр.
Заправка топливной системы НВ также может включать в себя продувку воздуха из топливной рампы НВ и повышение давления в топливной рампе НВ путем подачи в нее топлива с помощью топливного насоса высокого давления. На примере топливной системы 200 с двумя типами впрыска, раскрытой на ФИГ. 2, заправка топливной рампы НВ может включать в себя управление перепускным клапаном 236 для подачи первой порции топлива, перекачиваемого под давлением при каждом ходе поршня топливного насоса высокого давления, в топливную рампу РВТ для обеспечения распределенного впрыска, с одновременной подачей оставшейся порции топлива, вытесняемой при каждом ходе поршня топливного насоса ВД, в топливную рампу НВ для повышения давления топлива в ней. Иначе говоря, давление как в топливной рампы распределенного впрыска, соединенной с форсункой распределенного впрыска, так и в топливной рампе непосредственного впрыска, может повышать общий топливный насос высокого давления. В качестве другого примера, заправка топливной рампы НВ может включать в себя управление перепускным клапаном для подачи всего топлива, перекачиваемого под давлением при каждом ходе поршня топливного насоса высокого давления в топливную рампу НВ, с одновременным поддержанием давления топлива РВТ на уровне давления на выходе топливоподкачивающего насоса.
Также на примере топливной системы 200 с двумя типами впрыска, заправка топливной системы НВ на шаге 406 может дополнительно включать в себя продувку воздуха из топливного канала 278 и из топливной рампы 250 путем направления потока жидкого топлива под давлением из ТНВД по топливному каналу 278 в топливную рампу 250, вытесняя, тем самым, весь воздух, находящийся в топливном канале и топливной рампе.
Так, прокручивая двигатель с подачей топлива только распределенным впрыском с одновременной заправкой топливной рампы НВ, можно сократить время заправки топливной рампы. Кроме того, отключив форсунки непосредственного впрыска до тех пор, пока топливная рампа НВ не будет заправлена, можно уменьшить выбросы сажи.
Затем, на шаге 310, проверяют, превысило ли давление в топливной рампе НВ первое пороговое давление. Проверка того, превысило ли давление в топливной рампе НВ первое пороговое давление, может включать в себя проверку того, держалось ли давление в топливной рампе НВ выше первого порогового давления в течение заданного периода. Так можно определять давление в топливной рампе НВ с большей достоверностью. Иначе говоря, можно идентифицировать временные превышения первого порогового давления и отличить их от сигнала более стабильного давления топлива, превышающего первое пороговое давление.
Если будет установлено, что давление в топливной рампе НВ выше порогового, на шаге 312 алгоритм 300 может известить о том, что заправка топливной рампы НВ необкатанного двигателя завершена. В некоторых примерах давление в топливной рампе НВ может превысить пороговое по прошествии порогового количества событий сгорания. Затем алгоритм 300 следует на шаг 314, на котором можно изменять профиль впрыска топлива в зависимости от параметров работы двигателя. Изменение профиля впрыска топлива может включать в себя изменение профиля впрыска топлива с профиля впрыска при пуске необкатанного двигателя на один из следующих: профиль впрыска при пуске двигателя из очень холодного состояния, профиль впрыска при пуске двигателя из холодного состояния или профиль впрыска при пуске двигателя из горячего состояния в зависимости от температуры двигателя. Как более подробно раскрыто на примере ФИГ. 4, изменение профиля впрыска топлива после того, как давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска превысит пороговое, может включать в себя переход к впрыску как минимум некоторого количества топлива в двигатель через форсунку непосредственного впрыска.
Если давление в топливной рампе НВ не превысило первое пороговое давление на шаге 310, алгоритм 300 следует на шаг 316, где проверяют, прошло ли пороговое количество событий сгорания или пороговое количество событий пуска необкатанного двигателя. Если на шаге 316 будет установлено, что такое пороговое количество не прошло, алгоритм 300 возвращается на шаг 308 для продолжения прокрутки двигателя только с распределенным впрыском топлива и продолжения заправки топливной рампы НВ. Таким образом, алгоритм 300 может дополнительно содержать шаг, на котором продолжают подавать топливо распределенным впрыском до тех пор, пока давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска не превысит пороговое, или пока не пройдет пороговое количество событий сгорания после пуска необкатанного двигателя.
В одном примере, в режиме пуска необкатанного двигателя, подачу топлива через форсунку распределенного впрыска с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска можно продолжать до тех пор, пока не будет пройдена суммарная величина, в основе которой лежит количество событий пуска необкатанного двигателя и продолжительность каждого такого события. В этом примере определение того, истек ли режим пуска необкатанного двигателя, на шаге 316 может включать в себя сравнение указанной суммарной величины с пороговой величиной, а подачу топлива только через форсунку распределенного впрыска топлива можно продолжать до тех пор, пока суммарная величина не превысит пороговую.
Если давление в топливной рампе НВ не выросло во время осуществления распределенного впрыска в течение порогового количества событий сгорания или порогового количества событий пуска необкатанного двигателя, можно установить, что топливная рампа НВ не заправлена, и перейти на шаг 318 для запуска длительной процедуры продувки для заправки топливной рампы НВ. Запуск длительной процедуры продувки может включать в себя, после порогового количества событий сгорания, приращение количества топлива непосредственного впрыска с одновременным отслеживанием сигнала датчика отработавших газов (например, датчика 128 на ФИГ. 1). Например, долю непосредственного впрыска в общей массе впрыскиваемого топлива (то есть процентную долю НВ) можно приращивать без изменения необходимой общей массы впрыскиваемого топлива. Процедуру продувки можно завершить при получении сигнала датчика отработавших газов, указывающего на то, что воздушно-топливное отношение остается в допустимых пределах пороговых стехиометрических значений в течение порогового количества событий впрыска. В одном примере, если показание датчика отработавших газов выходит за пределы допустимых стехиометрических значений (например, при отклонении воздушно-топливного отношения от ожидаемой величины), контроллер транспортного средства может изменить (например, обновить) карту впрыска в зависимости от сигнала датчика отработавших газов и продолжить процедуру продувки в соответствии с обновленной картой впрыска. Обновление карты впрыска можно продолжать до тех пор, пока не будет установлено, что воздушно-топливное отношение находится в допустимых пределах пороговых стехиометрических значений. Таким образом, в некоторых примерах процедура продувки может охватывать большой период (т.е. может быть длительной) из-за необходимости обеспечить стехиометрическое сгорание. Поэтому целесообразно выполнять процедуру продувки только в том случае, если топливная рампа НВ не была заправлена путем заправки во время пуска необкатанного двигателя.
Вернемся на шаг 306: если будет установлено, что режим пуска необкатанного двигателя не имеет место, алгоритм 300 следует на шаг 322 для проверки того, имеет ли место режим пуска двигателя из холодного состояния. В одном примере проверка того, имеет ли место режим пуска двигателя из холодного состояния, может включать в себя определение того, находится ли температура двигателя (например, выведенная из температуры хладагента, измеренной датчиком 116 температуры на ФИГ. 1) ниже пороговой, например, ниже температуры активации каталитического нейтрализатора отработавших газов. В некоторых примерах режим пуска двигателя из холодного состояния может представлять собой режим пуска двигателя из очень холодного состояния, в котором температура двигателя как минимум на пороговую величину ниже пороговой температуры.
Если на шаге 322 будет установлено, что имеет место режим пуска двигателя из холодного состояния, алгоритм 300 следует на шаг 324, на котором двигатель прокручивают с подачей топлива согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из холодного состояния. Профиль впрыска топлива при пуске двигателя из холодного состояния может включать в себя регулирование соотношения массовых долей топлива распределенного и непосредственного впрыска в зависимости от температуры двигателя, при этом долю топлива распределенного впрыска увеличивают при снижении температуры двигателя для уменьшения выбросов твердых частиц при пуске двигателя из холодного состояния. Следует понимать, что подача топлива согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из холодного состояния может включать в себя подачу как минимум некоторого количества топлива через форсунку непосредственного впрыска и как минимум некоторого количества топлива через форсунку распределенного впрыска. В примере режима пуска двигателя из очень холодного состояния, раскрытом выше для шага 322, топливо можно подавать согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из очень холодного состояния, в котором соотношение долей топлива и моменты впрыска отличаются от профиля при пуске двигателя из холодного состояния. Примеры профиля впрыска при пуске двигателя из холодного состояния и профиля впрыска при пуске двигателя из очень холодного состояния подробно раскрыты в описании ФИГ. 4.
Кроме того, на шаге 324 топливную рампу НВ можно заправлять до достижения второго, более низкого порогового давления. Следует понимать, что второе пороговое давление может зависеть от текущей частоты вращения двигателя, и (или) нагрузки двигателя, и (или) содержания спирта в топливе в топливной рампе НВ, и (или) температуры двигателя. Следует понимать, что второе пороговое давление ниже первого порогового давления, до достижения которого топливную рампу НВ заправляют во время пуска необкатанного двигателя. В одном примере второе пороговое давление может представлять собой минимальное стандартное давление в заправленной топливной рампе НВ, а первое пороговое давление (например, раскрытое для шага 310) может представлять собой давление в топливной рампе, дополнительно оптимизированное с учетом уменьшения выбросов сажи. Заправка топливной рампы НВ до достижения второго порогового давления может включать в себя заправку в течение второго, меньшего, количества событий сгорания (например, меньшего, чем первое количество событий сгорания, раскрытом для пуска необкатанного двигателя на шаге 316). Второе количество событий сгорания можно определить в зависимости от разности текущего давления в топливной рампе (например, измеренного датчиком 248 давления в топливной рампе на ФИГ. 2) и вторым пороговым давлением. Таким образом, заправка топливной рампы НВ на шаге 324 может включать в себя заправку топливной рампы НВ до достижения более низкого давления топлива, чем при заправке топливной рампы до первого порогового давления, как раскрыто в описании шага 310. После шага 324 выполнение алгоритма 300 завершают.
Вернемся на шаг 322: если будет установлено, что пуск двигателя из холодного состояния не имеет место, алгоритм 300 следует на шаг 326, где проверяют, имеет ли место пуск двигателя из горячего состояния (т.е. пуск горячего двигателя). В одном примере проверка того, имеет ли место режим пуска двигателя из горячего состояния, может включать в себя определение того, превышает ли температура двигателя (например, выведенная из температуры хладагента, измеренной датчиком 116 температуры на ФИГ. 1) пороговую (например, пороговую величину, о которой идет речь в описании шага 322). Если пуск двигателя из горячего состояния не имеет место, выполнение алгоритма 300 завершают; если имеет место пуск двигателя из горячего состояния, алгоритм 300 следует на шаг 328.
На шаге 328 двигатель прокручивают с подачей топлива согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из горячего состояния. Следует понимать, что подача топлива согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из горячего состояния может включать в себя подачу как минимум некоторого количества топлива через форсунку непосредственного впрыска. Пример профиля впрыска при пуске из горячего состояния подробнее раскрыт на примере ФИГ. 4.
Кроме того, на шаге 328 топливную рампу НВ можно заправлять до достижения второго, более низкого порогового давления. Аналогично заправке, о которой идет речь в описании шага 324, заправка топливной рампы НВ до второго порогового давления на шаге 328 может включать в себя заправку в течение второго периода. Второе количество событий сгорания можно определить в зависимости от разности текущего давления в топливной рампе и второго порогового давления. Таким образом, заправка топливной рампы НВ на шаге 328 может представлять собой заправку топливной рампы НВ до достижения более низкого давления топлива, чем при заправке топливной рампы до первого порогового давления, как раскрыто в описании шага 310. Кроме того, во время заправки топливной рампы НВ в режиме пуска из горячего состояния, непосредственный впрыск и распределенный впрыск топлива может быть отключен (например, форсунки непосредственного впрыска и форсунки распределенного впрыска могут оставаться в отключенном состоянии). Иначе говоря, в режиме пуска обкатанного двигателя подачу топлива можно отсрочить до тех, пока топливная рампа НВ не будет заправлена путем прокрутки двигателя. В одном примере подачу топлива можно отсрочить на период, определенный в зависимости от давления в топливной рампе НВ. Следует понимать, что период отсрочки подачи топлива может быть меньше периода заправки во время пуска необкатанного двигателя (например, периода, указанного в описании шага 316). После шага 328 выполнение алгоритма 300 завершают.
В одном примере, в случае пуска необкатанного двигателя, двигатель можно прокручивать, подавая топливо только из форсунки распределенного впрыска, одновременно заправляя топливную рампу непосредственного впрыска. В некоторых примерах, если заправка топливной рампы непосредственного впрыска во время прокрутки двигателя с подачей топлива распределенным впрыском не приводит к тому, что давление в топливной рампе непосредственного впрыска превышает первое, более высокое, пороговое давление по прошествии первого периода (например, после порогового количества событий сгорания или событий пуска необкатанного двигателя), топливную рампу непосредственного впрыска можно заправлять, используя процесс продувки. Когда топливная рампа непосредственного впрыска будет заправлена, как минимум некоторое количество топлива можно подавать через форсунку непосредственного впрыска. В качестве другого примера, в случае пуска двигателя из холодного состояния, двигатель можно прокручивать, подавая топливо согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из холодного состояния, могущего включать в себя подачу как минимум некоторого количества топлива из форсунки непосредственного впрыска. В качестве еще одного примера, в случае пуска двигателя из горячего состояния, двигатель можно прокручивать, подавая топливо согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из горячего состояния, могущего включать в себя подачу как минимум некоторого количества топлива из форсунки непосредственного впрыска. В режимах пуска двигателя из холодного и из горячего состояния, топливную рампу НВ можно заправлять до достижения второго, более низкого порогового давления до тех пор, пока не станет возможным впрыск топлива (например, по прошествии второго периода).
Обратимся к ФИГ. 4, на которой представлена таблица 400, содержащая профили 410, 420, 430, 440, 450 и 460 впрыска для топливной системы с двумя типами впрыска (например, топливной системы 200 на ФИГ. 2). Профиль впрыска топлива можно выбирать в зависимости от температурного режима и режима пуска двигателя. А именно, на примере алгоритма 300, контроллер двигателя выполнен с возможностью выбирать один из профилей 410, 430 и 450 в режимах пуска, отличных от режимов пуска необкатанного двигателя (например, выбираемые на шаге 324 или 328 в случае холодного пуска или горячего пуска), при этом конкретный профиль можно выбирать в зависимости от температуры двигателя. Схожим образом, контроллер двигателя может выбрать один из профилей 420, 440 и 460 впрыска во время режимов пуска необкатанного двигателя в зависимости от температуры двигателя. Следует понимать, что соотношения долей топлива, раскрытые в таблице 400, являются примерами долей топлива того или иного типа впрыска, а точные значения долей можно корректировать в зависимости от температуры двигателя и (или) содержания спирта в топливе.
Каждый профиль впрыска включает в себя одно или несколько событий впрыска, характеризующихся количеством впрыскиваемого топлива и моментом впрыска. События впрыска через форсунку распределенного впрыска обозначены заштрихованными столбиками, а события непосредственного впрыска обозначены сплошными столбиками. Количество (например, масса) впрыскиваемого топлива обозначено определенной зоной каждого столбика, соответствующего каждому событию впрыска в составе профиля впрыска, а моменты впрыска нанесены по горизонтальной оси листа относительно такта впуска и такт сжатия рабочего цикла поршня. События впрыска, происходящие раньше по ходу поршня (например, во время такта впуска), обозначены ближе к левой стороне каждого профиля, а события, происходящие позже по ходу поршня (например, во время такта сжатия) -ближе к правой стороне каждого профиля.
Профиль 410 впрыска можно выбирать в режимах пуска обкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как очень низкую (например, пуск двигателя из очень холодного состояния, о котором шла речь в описании шагов 322 и 324). Профиль 410 впрыска содержит единственное событие 412 впрыска. Событие 412 впрыска включает в себя подачу первого количества топлива распределенным впрыском во время такта впуска рабочего цикла поршня. Относительный момент события 412 впрыска имеет место раньше во время такта впуска, чем моменты событий впрыска профилей 430 и 450 впрыска. Подавая первое количество топлива распределенным впрыском в более ранней части такта впуска, можно уменьшить выбросы твердых частиц во время холодного пуска.
Профиль 420 впрыска можно выбирать в режимах пуска необкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как очень низкую (например, пуск необкатанного двигателя, как раскрыто выше в описании шагов 306 и 308, и очень низкая температура двигателя, как раскрыто выше в описании шага 322). В качестве другого примера, профиль 420 впрыска можно выбирать в режимах пуска двигателя из очень холодного состояния, когда давление в топливной рампе ниже второго, более высокого, порогового давления (например, когда топливную рампу НВ заправляют в течение второго, меньшего, количества событий сгорания, как раскрыто в описании шага 324 на ФИГ. 3). Профиль 420 впрыска содержит единственное событие 422 впрыска. Событие 422 впрыска включает в себя подачу второго количества топлива распределенным впрыском во время такта впуска рабочего цикла поршня. Второе количество топлива меньше первого количества топлива события 412 впрыска.
Кроме того, во время пуска как необкатанного, так и обкатанного двигателя из очень холодного состояния, момент зажигания можно изменять в сторону запаздывания, при этом величину запаздывания увеличивают по мере снижения температуры двигателя.
Профиль 430 впрыска можно выбирать в режимах пуска обкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как низкую (например, пуск двигателя из холодного состояния, о котором идет речь выше в описании шагов 322 и 324). Профиль 430 впрыска содержит событие 432 распределенного впрыска и событие 433 непосредственного впрыска. Событие 432 распределенного впрыска включает в себя подачу третьего количества топлива распределенным впрыском во время такта впуска рабочего цикла поршня. Третье количество топлива меньше первого количества топлива, впрыскиваемого во время события 412 впрыска. Относительный момент события 432 впрыска имеет место позднее во время такта впуска, чем момент события 412 впрыска. Изменяя момент события распределенного впрыска в сторону запаздывания по мере увеличения температуры двигателя (например, от очень низкой до низкой), можно уменьшить выбросы при пуске из холодного состояния. Событие 433 непосредственного впрыска включает в себя подачу четвертого количества топлива через форсунки непосредственного впрыска в момент, имеющий место во время такта сжатия рабочего цикла цилиндра. Следует понимать, что относительные величины третьего количества топлива и четвертого количества топлива (т.е. соотношение долей топлива профиля 430 впрыска) можно менять в зависимости от температуры двигателя. Например, относительное количество топлива непосредственного впрыска можно увеличивать, а относительное количество топлива распределенного впрыска - уменьшать, по мере роста температуры двигателя. Кроме того, моменты каждого из событий 432 впрыска и 433 можно изменять в зависимости от температуры двигателя. Впрыскивая порцию топлива во время такта сжатия, можно улучшить нагрев двигателя. Подавая первое количество топлива распределенным впрыском во время такта впуска, а второе количество топлива - непосредственным впрыском во время такта сжатия, улучшают парообразование топлива при пуске из холодного состояния.
Профиль 440 впрыска можно выбирать в режимах пуска необкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как низкую (например, пуск необкатанного двигателя, о котором речь идет выше в описании шагов 306 и 308, и низкая температура двигателя, речь о которой идет выше в описании шага 322 на ФИГ. 3). В качестве другого примера, профиль 440 впрыска можно выбирать в режимах пуска двигателя из холодного состояния, когда давление в топливной рампе ниже второго, более высокого, порогового давления (например, когда топливную рампу НВ заправляют в течение второго количества событий сгорания). Профиль 440 впрыска содержит единственное событие 442 впрыска. Событие 442 впрыска включает в себя впрыск второго количества топлива (например, того же количества топлива, что и в событии 422 впрыска) распределенным впрыском во время такта впуска рабочего цикла поршня. Момент впрыска события 442 может иметь место позднее во время такта впуска, чем момент события 422 впрыска. Однако следует понимать, что в других примерах момент впрыска события 442 может иметь место в то же время такта впуска, что и момента события 422 впрыска. Поэтому следует понимать, что профиль 430 впрыска включает как РВТ, так и НВ топлива в цилиндр в режимах с низкой температурой двигателя, а профиль 440 впрыска включает в себя подачу топлива только распределенным впрыском, когда имеет место режим пуска необкатанного двигателя.
Профиль 450 впрыска можно выбирать в режимах пуска обкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как высокую (например, пуск двигателя из горячего состояния, речь о котором идет выше в описании шагов 326 и 328). Профиль 450 впрыска содержит первое событие 451 непосредственного впрыска и второе событие 453 непосредственного впрыска. Первое событие 451 НВ представляет собой непосредственный впрыск пятого количества топлива в первый момент во время такта впуска рабочего цикла поршня, а второе событие 453 НВ представляет собой непосредственный впрыск шестого количества топлива во второй момент во время такта впуска. Как пятое, так и шестое, количества топлива меньше первого количества топлива, впрыскиваемого во время события 412 впрыска. Относительный момент события 432 впрыска имеет место позднее во время такта впуска, чем момент события 412 впрыска.
Профиль 460 впрыска можно выбирать в режимах пуска необкатанного двигателя, в которых температуру двигателя определяют как высокую (например, пуск необкатанного двигателя, речь о котором идет выше в описании шагов 306 и 308, и высокая температура двигателя, речь о которой идет выше в описании шага 326 на ФИГ. 3). В качестве другого примера, профиль 460 впрыска можно выбирать в режимах пуска двигателя из горячего состояния, когда давление в топливной рампе ниже второго, более высокого, порогового давления (например, когда топливную рампу НВ заправляют в течение второго количества событий сгорания, как раскрыто в описании шага 328 на ФИГ. 3). Профиль 460 впрыска содержит единственное событие 462 впрыска. Событие 462 впрыска включает в себя впрыск второго количества топлива (например, того же количества топлива, что и события 422 и 442 впрыска) распределенным впрыском во время такта впуска рабочего цикла поршня.
Момент впрыска события 462 впрыска имеет место позднее во время такта впуска, чем момент события 422 впрыска и события 442 впрыска. Однако следует понимать, что в других примерах момент впрыска события 462 может иметь место в то же время такта впуска, что и моменты событий 422 и 442 впрыска. Поэтому следует понимать, что, в то время как профиль 450 впрыска включает в себя подачу топлива в цилиндр только непосредственным впрыском в режимах с высокой температурой двигателя, профиль 460 впрыска включает в себя только распределенный впрыск в связи с тем, что имеет место режим пуска необкатанного двигателя.
Следует понимать, что в режимах пуска необкатанного двигателя соотношение долей топлива и количество впрыскиваемого топлива не зависят от температуры двигателя, температуры окружающей среды и (или) прочих параметров, обычно используемых для определения такого соотношения. Однако также следует понимать, что момент впрыска топлива может зависеть от одного из вышеуказанных параметров в режимах пуска необкатанного двигателя.
В некоторых примерах во время ездовых циклов, в которых режим пуска необкатанного двигателя истекает, контроллер может изменить профиль впрыска с профиля для пуска необкатанного двигателя (например, 420, 440 или 460) на профиль для режима пуска обкатанного двигателя (например, 410, 430 или 450). На примере алгоритма 300 на ФИГ. 3 такое изменение профиля может происходить на шаге 314. В подобной ситуации, если событие непосредственного впрыска имеет место в профиле для режима пуска обкатанного двигателя, количества топлива событий НВ можно уменьшить для оставшейся части ездового цикла. То есть во время начальных событий впрыска после сборки транспортного средства относительное количество топлива НВ может быть меньше, чем при последующих событиях впрыска. Иначе говоря, алгоритм управления форсунками может содержать шаги, на которых: в режиме пуска необкатанного двигателя, по прошествии первого количества событий сгорания переходят к подаче топлива с первым соотношением массы топлива непосредственного впрыска к массе топлива распределенного впрыска; и во втором режиме пуска двигателя, по прошествии второго количества событий сгорания, переходят к подаче топлива со вторым, другим, соотношением массы топлива непосредственного впрыска к массе топлива распределенного впрыска, причем первое соотношение меньше второго соотношения. Так можно повысить эффективность управления форсунками непосредственного впрыска.
В некоторых примерах после перехода от режима пуска необкатанного двигателя к стандартной работе форсунок, соотношение долей топлива в каком-либо профиле впрыска можно изменять в зависимости от температуры двигателя и (или) содержания спирта в топливе. В этом случае соотношение можно изменять на величины, меньшие по сравнению с теми, которые бы применялись в других случаях (например, меньшие, чем при изменении после пуска двигателя при выявлении режима пуска из горячего состояния или пуска из холодного состояния). Так можно повысить эффективность управления форсунками.
Обратимся к ФИГ. 5, изображающей возможную последовательность изменения соотношения топлива, впрыскиваемого форсунками разных типов, в зависимости от режима пуска двигателя, выборочной заправки топливной рампы НВ в зависимости от давления в топливной рампе НВ и эксплуатации форсунки распределенного впрыска топлива и форсунки непосредственного впрыска в зависимости от соотношения долей впрыскиваемого топлива. Хотя это и не показано явным образом, соотношение долей впрыскиваемого топлива также можно изменять в зависимости от содержания спирта в топливе. Последовательности на ФИГ. 5 может выполнять система на ФИГ. 1 согласно способу на ФИГ. 3.
Вертикальные указатели t1-t9 представляют рассматриваемые моменты рабочей последовательности. В одном примере периоды режима пуска необкатанного двигателя, режима пуска двигателя из холодного состояния и режима пуска двигателя из горячего состояния указаны по оси X под четвертым графиком 540. Следует понимать, что двумя параллельными диагональными линиями по оси X между моментами t5 и t6 обозначен временной разрыв.
Первый график 510 на ФИГ. 5 представляет собой график изменения (например, как раскрыто в предыдущем параграфе) соотношения 512 долей топлива по времени. В одном примере соотношение долей топлива может увеличиваться с ростом температуры двигателя и уменьшаться с падением температуры двигателя. Ось Y представляет соотношение долей топлива (например, 240 на ФИГ. 2), увеличивающееся в сторону исключительно непосредственного впрыска в направлении стрелки оси Y. Следует понимать, что график 510 не предназначен для указания точных соотношений в диапазоне между опорными значениями 1:0 и 0:1. Кроме того, график 510 не содержит какой-либо информации касательно общей массы впрыскиваемого топлива, а только отношение доли распределенного впрыска к доле непосредственного впрыска. Также следует понимать, что контроллер двигателя (например, 222 на ФИГ. 2) может изменять долю топлива непосредственного впрыска, направляя соответствующие сигналы на формирователи 237 и 238 импульсов впрыска, в свою очередь выполненные с возможностью включать форсунки 252 непосредственного впрыска топлива и форсунки 262 распределенного впрыска топлива с необходимыми длительностями импульса для достижения необходимого соотношения долей впрыскиваемого топлива. Ось X представляет время, изменяющееся в направлении стрелки оси X.
Второй график 520 на ФИГ. 5 представляет собой график изменения давления 522 в топливной рампе НВ по времени. В одном примере давление в топливной рампе может расти во время события заправки топливной рампы НВ и падать во время события непосредственного впрыска. Также следует понимать, что давление в топливной рампе НВ может расти, когда давление в топливной рампе повышает топливный насос высокого давления. Ось Y представляет давление в топливной рампе НВ (например, давление топлива в топливной рампе 250 на ФИГ. 2, измеряемое соединенным с ней датчиком 248 давления), при этом давление топлива растет в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, изменяющееся в направлении стрелки оси X.
Горизонтальная линия 521 представляет нижнее пороговое давление, которое, как показано, может меняться в зависимости от состояния двигателя. Например, нижнее пороговое давление 521 может представлять собой первое, более высокое, давление в режимах пуска необкатанного двигателя и второе, более низкое, давление в режимах пуска двигателя из холодного состояния и (или) пуска двигателя из горячего состояния, как показано на графике 520.
Третий график 530 на ФИГ. 5 представляет собой график изменения температуры двигателя по времени. Ось Y представляет температуру двигателя (например, измеряемую датчиком 116 ТХД на ФИГ. 1 или выводимую из его показаний), при этом температура растет в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, изменяющееся в направлении стрелки оси X. Горизонтальная линия 531 представляет пороговую температуру, например, пороговую температуру, речь о которой идет в описании шагов 322 и 326 на ФИГ. 3.
Четвертый график 540 на ФИГ. 5 представляет собой график изменения частоты вращения двигателя (например, в оборотах коленчатого вала за единицу времени) по времени. В одном примере частота вращения двигателя может расти и падать в течение ездового цикла, и может равняться нулю в период между событиями выключения зажигания и включения зажигания. Ось Y представляет частоту вращения двигателя (например, выводимую из сигнала профиля зажигания (ПЗ), формируемого датчиком 120 ТХД на эффекте Холла (или иного типа), соединенного с коленчатым валом 140 на ФИГ. 1), при этом частота вращения двигателя изменяется в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, изменяющееся в направлении стрелки оси X. Горизонтальная линия 541 представляет минимальную частоту вращения двигателя (например, нулевую или частоту холостого хода).
Момент t1 представляет событие пуска двигателя (например, событие включения зажигания). А именно, пуск двигателя в момент t1 представляет собой событие первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства. Иначе говоря, режим пуска необкатанного двигателя имеет место в момент t1. Давление 522 топлива меньше порогового давления 521. Поэтому необходима заправка топливной рампы НВ. Соответственно, соотношение 512 долей топлива предусматривает только РВТ, на что указывает полностью горизонтальный ход линии 512 в нижнем конце графика 510. В одном примере в момент t1 топливо можно подавать согласно профилю 420 впрыска на ФИГ. 4.
Между t1 и t2, с ростом частоты 542 вращения двигателя, растет давление 522 в топливной рампе НВ. Осуществляют только РВТ для каждой возможной последовательности между моментами t1 и t2. Кроме того, ездовой цикл, начатый в t1, завершают между моментами t1 и t2.
Момент t2 представляет второе событие включения зажигания. Поэтому следует понимать, что любой режим пуска необкатанного двигателя может охватывать несколько ездовых циклов, а не только первое событие включения зажигания. Между моментами t2 и t3 частота вращения двигателя растет, и давление 522 в топливной рампе НВ растет, оставаясь при этом ниже порогового давления 521. Поэтому сохраняют соотношение 512 долей впрыскиваемого топлива, предусматривающее только распределенный впрыск с одновременным продолжением заправки топливной рампы НВ. Кроме того, температура 532 двигателя растет между моментами t2 и t3, но все еще ниже пороговой температуры 531.
Момент t3 представляет третье событие включения зажигания. Между моментами t3 и t4 частота вращения двигателя растет, и давление 522 в топливной рампе НВ растет, все еще оставаясь ниже порогового давления 521. Поэтому сохраняют соотношение 512 долей впрыскиваемого топлива, предусматривающее только распределенный впрыск, одновременно продолжая заправку топливной рампы НВ. Температура 532 двигателя также растет между моментами t3 и t4, но все еще ниже пороговой температуры 531.
В момент t4 давление 522 в топливной рампе НВ возрастает выше порогового давления 521. В связи с этим, включают форсунки непосредственного впрыска, на что указывает изменение соотношения 512 долей впрыскиваемого топлива со значения, предусматривающего только распределенный впрыск, до соотношения, предусматривающего долю распределенного впрыска, превышающую долю непосредственного впрыска (например, переход от впрыска согласно профилю 440 впрыска к впрыску согласно профилю 430 впрыска). Следует понимать, что в момент t4 режим пуска необкатанного двигателя уже не имеет место, а заправка топливной рампы НВ завершена в момент t4. После момента t4 температура 532 двигателя растет, в связи с чем увеличивается и соотношение 512 долей впрыскиваемого топлива. Также, после момента t4, частота 542 вращения двигателя возвращается на базовый уровень 541, что указывает на окончание третьего ездового цикла.
Временной разрыв обозначен разрывом оси X между моментами t4 и t5. Между моментами t4 и t5 транспортное средство может уже находиться за пределами сборочного предприятия и быть проданным конечному пользователю. Кроме того, в течение временного разрыва пороговое давление 521 топлива могло упасть с первого, более высокого, порогового давления до второго, более низкого, порогового давления в связи с завершением режима пуска необкатанного двигателя. Таким образом, в первом режиме пуска необкатанного двигателя топливную рампу непосредственного впрыска можно заправлять до достижения более высокого давления в топливной рампе, а во втором режиме пуска двигателя (например, в режиме пуска из горячего состояния или режиме пуска из холодного состояния, как будет подробнее раскрыто ниже), топливную рампу непосредственного впрыска можно заправлять до достижения более низкого давления в топливной рампе.
Момент t5 представляет четвертое событие включения зажигания. Имеет место холодное состояние двигателя, на что указывает температура 532 двигателя, остающаяся ниже пороговой температуры 531. Давление 522 в топливной рампе непосредственного впрыска ниже порогового давления 521, в связи с чем форсунки непосредственного впрыска топлива можно отключить и подавать топливо в двигатель только путем РВТ (например, форсунки могут подавать топливо в двигатель согласно профилю 440 впрыска на ФИГ. 4).
Между моментами t5 и t6 заправка топливной рампы НВ происходит в течение второго количества событий сгорания (например, второе количество событий сгорания может закончиться между моментами t5 и t6). В результате, давление в топливной рампе 522 возрастает сверх порогового давления 521. Поэтому в момент t6 форсунки непосредственного впрыска вновь включают. Температура 532 двигателя также остается ниже пороговой температуры 531. Поэтому в момент t6 топливо можно подавать согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из холодного состояния, например, профилю 430 впрыска на ФИГ. 4.
Между моментами t6 и t7 температура 532 двигателя растет, но все еще ниже пороговой температуры 531. В связи с этим, соотношение 512 долей впрыскиваемого топлива изменяют в сторону увеличения доли НВ относительно РВТ. В момент t7 температура 532 двигателя достигает пороговой температуры 531. В результате, топливо можно подавать в двигатель согласно профилю впрыска при пуске из горячего состояния. Это отражает рост соотношения 512 долей впрыскиваемого топлива с первого соотношения долей впрыскиваемого топлива (например, предусматривающего и РВТ, и НВ, согласно профилю 430 впрыска на ФИГ. 4) до второго соотношения долей топлива (например, предусматривающего только НВ согласно профилю 450 впрыска на ФИГ. 4).
Между моментами t7 и t8 частота вращения двигателя возвращается на базовый уровень 541. Кроме того, давление 522 в топливной рампе НВ падает ниже порогового давления 521. Момент t8 обозначает пятое событие включения зажигания. Поскольку давление в топливной рампе НВ ниже порогового давления 521, осуществляют только РВТ. Между моментами t7 и t8 заправка топливной рампы НВ происходит в течение второго количества событий сгорания (например, второе количество событий сгорания может закончиться между моментами t5 и t6). В связи с этим, давление в топливной рампе 522 превышает пороговое давление 521. Поэтому в момент t8 форсунки непосредственного впрыска вновь включают. Температура 532 двигателя также все еще выше пороговой температуры 531. Поэтому в момент t8 топливо можно подавать согласно профилю впрыска топлива при пуске двигателя из горячего состояния, например, профилю 450 впрыска на ФИГ. 4.
Итак, как раскрыто на ФИГ. 5, способ для управления двигателем транспортного средства может содержать шаги, на которых: в первом режиме пуска необкатанного двигателя заправляют топливную рампу непосредственного впрыска, одновременно подавая топливо через форсунку распределенного впрыска, в течение первого, большего, количества событий сгорания (например, количества событий сгорания, заканчивающегося между моментами t1 и t4); и во втором режиме пуска обкатанного двигателя способ может содержать шаги, на которых: заправляют топливную рампу непосредственного впрыска, одновременно подавая топливо через форсунку распределенного впрыска, в течение второго, меньшего, количества событий сгорания (например, количества событий сгорания, заканчивающегося между t5 и t6 или между t8 и t9).
Также, как раскрыто на ФИГ. 5, способ для управления двигателем транспортного средства может дополнительно содержать шаги, на которых: после осуществления впрыска в течение первого количества событий сгорания в случае пуска необкатанного двигателя, топливо можно подавать с первым соотношением долей впрыскиваемого топлива, а после осуществления впрыска в течение второго количества событий сгорания в случае второго режима пуска, топливо можно подавать со вторым соотношением долей впрыскиваемого топлива, при этом указанное первое соотношение меньше указанного второго соотношения. А именно, это отражено на графике 510 в виде первого соотношения долей топлива в момент t4 и второго соотношения долей топлива в момент t6 или момент t9.
В первом примере настоящее изобретение предусматривает способ для регулирования впрыска топлива в двигатель, содержащий шаги, на которых: в случае пуска необкатанного двигателя, прокручивают двигатель с подачей топлива форсункой распределенного впрыска, одновременно заправляя топливную рампу непосредственного впрыска. В первом варианте осуществления способ по первому примеру включает в себя то, что двигатель установлен в транспортном средстве, причем событие пуска необкатанного двигателя представляет собой первый пуск двигателя транспортного средства после сборки транспортного средства. Во втором варианте осуществления, необязательно включающем в себя первый вариант осуществления, способ по первому примеру дополнительно содержит шаг, на котором не подают топливо в двигатель через форсунку непосредственного впрыска, когда осуществляют заправку топливной рампы непосредственного впрыска. В третьем варианте осуществления, необязательно включающем в себя первый и (или) второй варианты осуществления, первый пример способа включает в себя то, что давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска в меньшей степени ниже порогового давления во время пуска необкатанного двигателя. В четвертом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по третий, первый пример способа дополнительно содержит шаг, на котором продолжают подачу топлива через форсунку распределенного впрыска до тех пор, пока давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска не превысит пороговое давление, или пока не пройдет пороговое количество событий сгорания после пуска необкатанного двигателя. В пятом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по четвертый, первый пример способа дополнительно содержит шаг, на котором переходят к подаче как минимум некоторого количества топлива в двигатель через форсунку непосредственного впрыска после того, как давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска превысит пороговое давление, или после того, как пройдет пороговое количество событий сгорания после пуска необкатанного двигателя. В шестом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по пятый, первый пример способа содержит то, что переход включает в себя изменение соотношения масс топлива непосредственного впрыска и распределенного впрыска в зависимости от температуры двигателя, при этом долю топлива, подаваемого через форсунку непосредственного впрыска, увеличивают по мере роста температуры двигателя. В седьмом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по шестой, первый пример способа включает в себя то, что указанное соотношение также изменяют в зависимости от содержания спирта в топливе. В восьмом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по седьмой, первый пример способа дополнительно содержит шаг, на котором повышают давление как в топливной рампе распределенного впрыска, соединенной с форсункой распределенного впрыска, так и в топливной рампе непосредственного впрыска, с помощью общего топливного насоса высокого давления. В девятом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по восьмой, пуск необкатанного двигателя по первому примеру способа представляет собой одно или несколько событий пуска необкатанного двигателя, а подачу топлива через форсунку распределенного впрыска с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска продолжают до тех пор, пока суммарная величина, в основе которой лежат количество событий пуска необкатанного двигателя и продолжительность каждого события пуска необкатанного двигателя, не превысит пороговую.
Во втором примере настоящее изобретение предусматривает способ для управления двигателем транспортного средства, содержащий шаги, на которых: в первом режиме пуска необкатанного двигателя заправляют топливную рампу непосредственного впрыска, одновременно подавая топливо через форсунку распределенного впрыска, в течение первого периода; и во втором режиме пуска обкатанного двигателя заправляют топливную рампу непосредственного впрыска, одновременно подавая топливо через форсунку распределенного впрыска, в течение второго, меньшего, периода. В первом варианте осуществления первый режим пуска необкатанного двигателя по второму примеру представляет собой пуск двигателя после сборки транспортного средства на предприятии и до того, как транспортное средство покинет предприятие, при этом первый режим пуска необкатанного двигателя не зависит от температуры двигателя во время пуска двигателя, причем второй режим пуска обкатанного двигателя представляет собой режим пуска двигателя из холодного состояния или режим пуска двигателя из горячего состояния. Во втором варианте осуществления, необязательно включающем в себя первый вариант осуществления, второй пример способа дополнительно содержит шаги, на которых: в первом режиме пуска необкатанного двигателя, по прошествии первого периода, переходят к подаче топлива с первым соотношением массы топлива непосредственного впрыска к массе топлива распределенного впрыска. В третьем варианте осуществления, необязательно включающем в себя первый и (или) второй варианты осуществления, второй пример способа содержит шаг, на котором: во втором режиме пуска обкатанного двигателя по прошествии второго периода, переходят к подаче топлива со вторым, другим, соотношением массы топлива непосредственного впрыска к массе топлива распределенного впрыска, причем первое соотношение меньше второго соотношения. В четвертом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по третий, второй пример способа включает в себя то, что в первом режиме пуска двигателя топливную рампу непосредственного впрыска заправляют до достижения более высокого давления в топливной рампе, причем во втором режиме пуска двигателя топливную рампу непосредственного впрыска заправляют до достижения более низкого давления в топливной рампе. В пятом варианте осуществления, необязательно включающем в себя один или несколько вариантов осуществления с первого по четвертый, второй пример способа дополнительно включает в себя то, что в основе первого периода лежит пороговое количество событий сгорания, и то, что в первом режиме пуска необкатанного двигателя, если давление топлива в топливной рампе непосредственного впрыска остается ниже порогового давления по прошествии первого количества событий сгорания, запускают алгоритм продувки топливной рампы непосредственного впрыска.
В качестве третьего примера, топливная система по настоящему изобретению содержит: первую топливная рампу, соединенную с форсункой непосредственного впрыска, вторую топливную рампу, соединенную с форсункой распределенного впрыска, первый датчик давления топлива, соединенный с первой топливной рампой, второй датчик давления топлива, соединенный со второй топливной рампой, механический насос высокого давления, подающий топливо как в первую, так и во вторую топливные рампы, при этом указанный топливный насос высокого давления электрически не связан с контроллером. В одном примере осуществления первая топливная рампа соединена с выходом топливного насоса высокого давления, а вторая топливная рампа соединена с входом топливного насоса высокого давления. В другом примере осуществления любой из предыдущих вариантов осуществления по третьему примеру может дополнительно или в качестве альтернативы содержать систему управления с машиночитаемыми инструкциями для: в случае выявления пуска необкатанного двигателя (например, режим пуска необкатанного двигателя), выборочного включения первой форсунки распределенного впрыска, оставляя вторую форсунку непосредственного впрыска отключенной, и подачи топлива в первую и вторую топливные рампы с помощью механического насоса высокого давления (например, путем регулирования положения перепускного клапана) до тех пор, пока давление топлива в первой топливной рампе не превысит пороговое. В другом примере осуществления любой из предыдущих вариантов осуществления по третьему примеру может дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнен с возможностью периодического включения форсунки непосредственного впрыска для продувки первой топливной рампы в двигатель. В другом примере осуществления система управления в одном или нескольких из вышеуказанных вариантов осуществления по третьему примеру может дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнена с возможностью определения режима пуска необкатанного двигателя по количеству событий включения зажигания и периоду, прошедшему после события первоначального включения зажигания после сборки транспортного средства. В другом примере осуществления система управления в одном или нескольких из вышеуказанных вариантов осуществления по третьему примеру может дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнена с возможностью определения режима пуска необкатанного двигателя по сигналу от датчика давления в первой топливной рампе. В другом примере осуществления контроллер в одном или нескольких из вышеуказанных вариантов осуществления по третьему примеру может дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнен с возможностью включения форсунки непосредственного впрыска, если давление в первой топливной рампе превысит пороговое.
Другой вариант реализации предусматривает способ для регулирования соотношения долей топлива в топливной система с двумя типами впрыска, содержащий шаг, на котором подают всю массу впрыскиваемого топлива через первую форсунку распределенного впрыска, если во время события пуска двигателя давление в топливной рампе непосредственного впрыска ниже порогового. В первом примере, способ может дополнительно содержать шаги, на которых: подают большую долю общей массы впрыскиваемого топлива через первую форсунку и подают меньшую долю общей массы впрыскиваемого топлива через вторую форсунку, если во время события пуска двигателя давление в топливной рампе непосредственного впрыска выше порогового, а температура двигателя ниже пороговой. Во втором примере, необязательно включающем в себя первый пример, способ дополнительно содержит шаги, на которых: подают меньшую долю общей массы впрыскиваемого топлива через первую форсунку и подают большую долю общей массы впрыскиваемого топлива через вторую форсунку, если во время события пуска двигателя давление в топливной рампе непосредственного впрыска выше порогового, и температура двигателя выше пороговой. В третьем примере, необязательно включающем в себя первый и (или) второй пример, соотношение долей впрыскиваемого топлива можно также определять в зависимости от содержания спирта в топливе. В четвертом примере, необязательно включающем в себя один, несколько или любой из примеров с первого по третий, способ включает в себя то, что пороговое давление определяют по необходимой массе впрыскиваемого топлива и по необходимому соотношению долей топлива. В пятом примере, необязательно включающем в себя один, несколько или любой из примеров с первого по четвертый, способ дополнительно содержит шаг, на котором уменьшают долю общей масса впрыскиваемого топлива, подаваемую через первую форсунку распределенного впрыска, и увеличивают долю общего количества впрыскиваемого топлива, подаваемую через вторую форсунку непосредственного впрыска, когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска превысит пороговое. В шестом примере, необязательно включающем в себя один, несколько или любой из примеров с первого по пятый, способ дополнительно содержит шаг, на котором уменьшают долю общей массы впрыскиваемого топлива, подаваемую через первую форсунку распределенного впрыска, на заданную величину, и увеличивают долю общей массы впрыскиваемого топлива, подаваемую через вторую форсунку непосредственного впрыска, на такую заданную величину, если температура двигателя превысит пороговую, а давление топливной рампы непосредственного впрыска остается выше порогового. В седьмом примере, необязательно включающем в себя один, несколько или любой из примеров с первого по шестой, заданная величина, на которую увеличивают соотношение долей впрыскиваемого топлива, зависит от предыдущего соотношения долей топлива.
Таким образом, выполняя обкаточные испытания с подачей топлива только распределенным впрыском и одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска, можно сократить время, необходимое для заправки, и время нахождения транспортного средства на предприятии после сборки/изготовления. Кроме того, подавая топливо только непосредственным впрыском после того, как топливная рампа НВ будет заправлена до достижения порогового давления, можно уменьшить выбросы сажи.
Технический эффект подачи топлива только распределенным впрыском с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска в режимах пуска необкатанного двигателя состоит в сокращении сроков изготовления транспортных средств. При подаче топлива только распределенным впрыском с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска в режимах пуска необкатанного двигателя уменьшаются выбросы сажи, возникающие при непосредственном впрыске, когда количество топлива и давление в топливной рампе НВ находятся на низких уровнях. Технический эффект подачи топлива с меньшей долей непосредственного впрыска относительно доли распределенного впрыска после перехода от режима пуска необкатанного двигателя к стандартной процедуре впрыска топлива состоит в повышении эффективности управления форсункой непосредственного впрыска. Дополнительный технический эффект подачи топлива только распределенным впрыском с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска в режимах пуска необкатанного двигателя состоит в уменьшении образования нагара на свечах зажигания. Еще один дополнительный технический эффект подачи топлива распределенным впрыском с одновременной заправкой топливной рампы непосредственного впрыска в режимах пуска необкатанного двигателя состоит в снижении вероятности остановок двигателя во время изготовления транспортного средства, приводящих к увеличению сроков изготовления транспортных средств.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти с возможностью выполнения их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения инструкций, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.