УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ НА СЖИЖЕННОМ НЕФТЯНОМ ГАЗЕ
ENGINE CONTROL FOR THE LIQUEFIED PETROLEUM GAS ENGINE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с искровым зажиганием могут быть предрасположены к детонации при сгорании на высоких нагрузках. Вслед за искровым зажиганием, участки несгоревшей топливо/воздушной смеси могут самовоспламеняться, вызывая большую волну давления, которая резонирует с блоком цилиндров двигателя. Повышенные температуры заряда воздуха, повышенные степени повышения давления и более низкие октановые числа топлива могут усугублять проблему. Типичный способ для подавления детонации в двигателе включает в себя осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания, таким образом, замедляя скорость горения при сгорании. Однако это также имеет результат снижения экономии топлива и ухудшения рабочих характеристик двигателя во время условий широко открытого дросселя.
Подобным образом, двигатели с наддувом могут быть предрасположены к преждевременному воспламенению в цилиндре при эксплуатации на высокой нагрузке и относительно низком числе оборотов двигателя. Преждевременное воспламенение в цилиндре может проявляться в качестве «очень большой детонации», создающей пики высокого давления, которые могут повреждать компоненты двигателя. Преждевременное воспламенение в цилиндре типично подвергается принятию ответных мер посредством понижения нагрузки двигателя. Однако это также понижает рабочие характеристики двигателя.
Бензиновые двигатели, использующие позднюю установку момента впрыска, могут быть особенно предрасположены к детонации при сгорании и преждевременному воспламенению в цилиндре. Поздний впрыск бензина может вызывать отложения сажи и/или твердых частиц внутри цилиндра. Это, в свою очередь, может освобождать масло, которое может действовать в качестве источника воспламенения для детонации при сгорании или преждевременного воспламенения в цилиндре.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что вышеприведенные проблемы могут быть подвергнуты частичному принятию ответных мер одним или более способов. В одном из примеров способ для двигателя содержит: во время первого состояния, содержащего высокую температуру двигателя, впрыск первого количества сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя с первой установкой момента во время такта впуска; и впрыск второго количества сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя с второй установкой момента во время такта сжатия, следующего за тактом впуска. Таким образом, детонация при сгорании и преждевременное воспламенение в цилиндре могут подавляться без осуществления запаздывания искрового зажигания и/или ограничения нагрузки двигателя, тем самым предоставляя возможность для максимальных рабочих характеристик двигателя.
В еще одном примере способ подавления детонации при сгорании в двигателе на сжиженном нефтяном газе, содержит: в ответ на выявление детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя осуществление оконного впрыска топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление непосредственного впрыска второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление оконного впрыска топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра; и осуществление непосредственного впрыска топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра. Таким образом, детонация при сгорании может подавляться без осуществления запаздывания искрового зажигания с минимальной наилучшей установки момента, или посредством уменьшения величины запаздывания искрового зажигания от минимальной наилучшей установки момента, тем самым предоставляя возможность для максимальной экономии топлива и максимальных рабочих характеристик двигателя во время условий широко открытого дросселя.
В еще одном другом примере способ подавления преждевременного воспламенения в цилиндре в двигателе на сжиженном нефтяном газе, содержит: в ответ на выявление преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя, осуществление оконного впрыска топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление непосредственного впрыска второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление оконного впрыска топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра; и осуществление непосредственного впрыска топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра. Таким образом, преждевременное воспламенение в цилиндре может подавляться без ограничения нагрузки двигателя или посредством уменьшения величины ограничения нагрузки двигателя, тем самым предоставляя возможность максимальных рабочих характеристик двигателя.
В частности, в настоящей заявке раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: во время первого состояния, содержащего высокую температуру двигателя, впрыскивают первое количество сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя с первой установкой момента во время такта впуска; и впрыскивают второе количество сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя со второй установкой момента во время такта сжатия, следующего за тактом впуска.
В дополнительном аспекте второе количество сжиженного нефтяного газа больше, чем первое количество сжиженного нефтяного газа, и первое и второе количества впрыскиваются в общем четырехтактном цикле сгорания первого цилиндра двигателя.
В другом дополнительном аспекте первое состояние дополнительно включает в себя предвидение события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время второго состояния, следующего за первым состоянием, увеличивают первое количество сжиженного нефтяного газа.
В еще одном дополнительном аспекте второе состояние включает в себя выявление события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время третьего состояния, следующего за вторым состоянием, впрыскивают третье количество сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с третьей установкой момента во время такта впуска; и впрыскивают четвертое количество сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с четвертой установкой момента во время такта сжатия, следующего за тактом впуска.
В еще одном дополнительном третье состояние включает в себя выявление события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте четвертое количество сжиженного нефтяного газа больше, чем третье количество сжиженного нефтяного газа.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время четвертого состояния, следующего за третьим состоянием, осуществляют запаздывание установки момента искрового зажигания первого цилиндра двигателя относительно установки момента искрового зажигания первого состояния.
В еще одном дополнительном аспекте первое состояние дополнительно включает в себя предвидение события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время второго состояния, следующего за первым состоянием, увеличивают первое количество сжиженного нефтяного газа и увеличивают второе количество сжиженного нефтяного газа.
В еще одном дополнительном аспекте второе состояние включает в себя выявление события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время третьего состояния, следующего за вторым состоянием, впрыскивают третье количество сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с третьей установкой момента во время такта впуска; и впрыскивают четвертое количество сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя во время такта сжатия, следующего за тактом впуска.
В еще одном дополнительном аспекте третье состояние включает в себя выявление события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя.
В еще одном дополнительном аспекте четвертое количество сжиженного нефтяного газа больше, чем третье количество нефтяного газа.
В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время четвертого состояния, следующего за третьим состоянием, увеличивают третье количество сжиженного нефтяного газа и увеличивают четвертое количество сжиженного нефтяного газа; и во время пятого состояния, следующего за четвертым состоянием, понижают нагрузку двигателя.
Кроме того, раскрыт способ подавления детонации при сгорании в двигателе на сжиженном нефтяном газе, состоящий в том, что: в ответ на выявление детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя, осуществляют оконный впрыск топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра двигателя; осуществляют непосредственный впрыск топлива второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра двигателя; осуществляют оконный впрыск топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра двигателя; и осуществляют непосредственный впрыск топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра двигателя.
В дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что в ответ на продолженное выявление детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя, увеличивают первое количество топлива; и осуществляют запаздывание установки момента искрового зажигания первого цилиндра двигателя относительно предыдущей установки момента искрового зажигания.
Также раскрыт способ подавления преждевременного воспламенения в цилиндре в двигателе на сжиженном нефтяном газе, состоящий в том, что: в ответ на выявление преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя, осуществляют оконный впрыск топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра двигателя; осуществляют непосредственный впрыск топлива второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра двигателя; осуществляют оконный впрыск топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра двигателя; и осуществляют непосредственный впрыск топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра двигателя.
В дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что в ответ на продолженное выявление преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя, увеличивают первое количество топлива; увеличивают второе количество топлива; и понижают нагрузку двигателя на сжиженном нефтяном газе.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания при восприятии в отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематически изображает примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 схематически изображает примерный вариант осуществления многоцилиндрового двигателя.
Фиг. 3 изображает примерную высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для подавления детонации при сгорании в двигателе на сжиженном нефтяном газе.
Фиг. 4A - графическое представление примерной временной диаграммы для эксплуатации транспортного средства и работы системы впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 4B - графическое представление примерной временной диаграммы для эксплуатации транспортного средства и работы системы впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 5 изображает примерную высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для подавления преждевременного воспламенения в цилиндре в двигателе на сжиженном нефтяном газе.
Фиг. 6A - графическое представление примерной временной диаграммы для эксплуатации транспортного средства и работы системы впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 6B - графическое представление примерной временной диаграммы для эксплуатации транспортного средства и работы системы впрыска топлива согласно настоящему раскрытию.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для принятия мер в ответ на детонацию при сгорании и преждевременное воспламенение в цилиндре в двигателях на LPG, таких как двигатели, схематически изображенные на фиг. 1 и 2. Системы могут включать в себя топливный бак для LPG, присоединенный к топливной форсунке непосредственного впрыска. Контроллер может быть запрограммирован для управления интенсивностью и установкой момента впрыска топлива посредством процедуры управления, такой как процедуры, описанные на фиг. 3 и 5. В случае детонации при сгорании контроллер также может быть запрограммирован для управления установкой момента зажигания. В случае преждевременного воспламенения в цилиндре контроллер также может быть запрограммирован, чтобы регулировать нагрузку двигателя. Установка момента впрыска топлива может устанавливаться, чтобы совпадать с событиями во время цикла сгорания у цилиндра двигателя, как изображено на фиг. 4A, 4B, 6A и 6B.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от отработавших газов, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения 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, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
x
x
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода отработавших газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответственных впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответственными датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на детонацию при сгорании.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, направляющую-распределитель для топлива и формирователь 168. В качестве альтернативы топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана скомпонованной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве оконного впрыска топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, таких как описанные ниже. Относительное распределение совокупного впрыскиваемого топлива среди форсунок 166 и 170 может указываться ссылкой как первое соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 170 (оконного впрыска) может быть примером более высокого первого соотношения оконного и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким первым соотношением оконного и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска. Дополнительно должно быть принято во внимание, что впрыскиваемое оконным впрыском топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, во время такта выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски во время такта сжатия, многочисленные впрыски во время такта впуска или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков во время такта сжатия и некоторого количества во время такта впуска. Когда выполняются многочисленные непосредственные впрыски, относительное распределение совокупного непосредственно впрыскиваемого топлива между (непосредственным) впрыском такта впуска и (непосредственным) впрыском такта сжатия может указываться ссылкой как второе соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества непосредственно впрыскиваемого топлива для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска такта впуска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска такта сжатия. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.
По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными установками момента из форсунки оконного и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.
Топливная система 172 может включать в себя один топливный бак или многочисленные топливные баки. В вариантах осуществления, где топливная система 172 включает в себя многочисленные топливные баки, топливные баки могут содержать в себе идентичное качество топлива или могут вмещать топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинацию и т.д. В одном из примеров топливо с разным содержанием спиртов могло бы включать в себя бы смеси бензина, этилового спирта, метилового спирта или спиртов, такие как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая приблизительно является 85% метилового спирта и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина, и т.д. В некоторых примерах топливная система 172 может включать в себя топливный бак, содержащий в себе жидкое топливо, такое как бензин, а также включает в себя топливный бак, содержащий в себе газовое топливо, такое как CNG. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыскивать топливо из одного и того же топливного бака, из разных топливных баков, из множества одних и тех же топливных баков или из перекрывающегося множества топливных баков.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, дежурную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение всасываемого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на фиг. 3.
Фиг. 2 показывает принципиальную схему многоцилиндрового двигателя 100 в соответствии с настоящим раскрытием. Как изображено на фиг. 1, двигатель 100 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, присоединенные к впускному каналу 144 и выпускному каналу 148. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройство 178 снижения токсичности выбросов.
Цилиндры 14 могут быть сконфигурированы в качестве части головки 201 блока цилиндров. На фиг. 2 показана головка 201 блока цилиндров с 4 цилиндрами в рядной конфигурации. В некоторых примерах головка 201 блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах цилиндры могут быть скомпонованы в V-образной конфигурации или другой пригодной конфигурации.
Головка 201 блока цилиндров показана присоединенной к топливной системе 172. Цилиндр 14 показан присоединенным к топливным форсункам 166 и 170. Хотя показан только один цилиндр, присоединенный к топливным форсункам, должно быть понятно, что все цилиндры 14, заключенные в головке 201 блока цилиндров, также могут быть присоединены к одной или более топливных форсунок. В этом примерном варианте осуществления топливная форсунка 166 изображена в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска, а топливная форсунка 170 изображена в качестве топливной форсунки оконного впрыска. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество топлива в конкретный момент времени в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Одна или обе топливных форсунки могут использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания. Установка момента и количество впрыска топлива могут регулироваться в качестве функции условий эксплуатации двигателя. Регулирование установки момента и количества впрыска топлива будет дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 3-6.
Топливная форсунка 170 показана присоединенной к направляющей-распределителю 206 для топлива. Направляющая-распределитель 206 для топлива может быть присоединена к топливной магистрали 221. Топливная магистраль 221 может быть присоединена к топливному баку 240. Топливный насос 241 может быть присоединен к топливному баку 240 и топливной магистрали 221. Направляющая-распределитель 206 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, топливная магистраль 221 и топливный бак 240 могут включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 240 также может включать в себя отверстие для дозаправки топливом.
В некоторых вариантах осуществления топливный бак 240 может содержать в себе газовое топливо, такое как CNG, метан, LPG, газообразный водород, и т.д. В вариантах осуществления, где топливный бак 240 содержит в себе газовое топливо, клапан 242 бака может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от топливного насоса 241. Магистральный клапан может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от клапана бака. Регулятор давления может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от магистрального клапана. Топливная магистраль 221 также может быть присоединена к коалесцирующему фильтру и, кроме того, может включать в себя клапан сброса давления выше по потоку от направляющей-распределителя 206 для топлива.
Топливная форсунка 166 показана присоединенной к направляющей-распределителю 205 для топлива. Направляющая-распределитель 205 для топлива может быть присоединена к топливной магистрали 220. Топливная магистраль 220 может быть присоединена к топливному баку 250. Топливный насос 251 может быть присоединен к топливному баку 250 и топливной магистрали 220. Направляющая-распределитель 205 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, топливная магистраль 220 и топливный бак 250 могут включать в себя множество датчиков, в том числе датчики температуры и давления. Топливный бак 250 также может включать в себя отверстие для дозаправки топливом. В вариантах осуществления, где топливный бак 250 содержит в себе газовое топливо, клапан 252 бака может быть присоединен к топливной магистрали 220 выше по потоку от топливного насоса 251. Магистральный клапан может быть присоединен к топливной магистрали 220 выше по потоку от клапана бака. Регулятор давления может быть присоединен к топливной магистрали 220 выше по потоку от магистрального клапана. Топливная магистраль 220 также может быть присоединена к коалесцирующему фильтру и, кроме того, может включать в себя клапан сброса давления выше по потоку от направляющей-распределителя 205 для топлива.
В некоторых вариантах осуществления направляющая-распределитель 205 для топлива может быть сконфигурирована в качестве направляющей-распределителя для топлива высокого давления, а направляющая-распределитель 206 для топлива может быть сконфигурирована в качестве направляющей-распределителя для топлива низкого давления. Топливные форсунки 170 и 166 могут быть присоединены к одному и тому же топливному баку через топливные магистрали 221 и 220, соответственно.
Система 14 управления включает в себя контроллер 12, который может принимать информацию с множества датчиков 16 и может отправлять сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81, как описано в материалах настоящей заявки и со ссылкой на фиг. 1. Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя один (как изображено) или более датчиков 90 детонации, распределенных по головке 201 блока цилиндров. Когда включены в состав, множество датчиков детонации могут быть распределены по блоку цилиндров двигателя симметрично или несимметрично. Датчик 90 детонации может быть датчиком вибраций, датчиком давления или датчиком ионизации.
Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выявлять и проводить различие событий аномального сгорания, обусловленных детонацией при сгорании, от указывающих преждевременное воспламенение в цилиндре на основании выходного сигнала (например, временных характеристик, амплитуды, интенсивности, частоты, и т.д. сигнала) одного или более датчиков 90 детонации. В качестве используемой в материалах настоящей заявки, детонация при сгорании указывает ссылкой на самовоспламенение воздуха/топлива внутри цилиндра после искрового зажигания. Преждевременное воспламенение в цилиндре указывает ссылкой на самовоспламенение воздуха/топлива внутри цилиндра до искрового зажигания и типично характеризуется как существование события большей амплитуды, чем детонация при сгорании. В одном из примеров, явление преждевременного воспламенения в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации при сгорании, оцененного в первом, более раннем интервале, являющегося большим, чем первое, более высокое пороговое значение, наряду с тем, что явление детонации при сгорании может определяться на основании сигнала детонации при сгорании, оцененного во втором, более позднем интервале, являющегося большим, чем второе, более низкое пороговое значение. В одном из примеров, интервалы, в которых оцениваются сигналы детонации, могут быть интервалами угла поворота коленчатого вала. Интервалы могут быть частично перекрывающимися или полностью несовпадающими. В некоторых вариантах осуществления система двигателя может включать в себя специализированные датчики преждевременного воспламенения в дополнение к датчикам 90 детонации.
Подавляющие действия, предпринятые контроллером двигателя для принятия мер в ответ на детонацию, также могут отличаться от таковых, предпринятых контроллером для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение. Примеры подавляющих действий описаны в материалах настоящей заявки и со ссылкой на фиг. 3-6.
Фиг. 3 изображает примерный высокоуровневый способ 300 для борьбы с детонацией при сгорании в двигателе внутреннего сгорания на LPG с непосредственным впрыском. Способ 300 может быть сконфигурирован в качестве машинных команд, хранимых системой управления и реализуемых контроллером, например, контроллером 12, как показанный на фиг. 1 и 2. Фиг. 3 будет описан со ссылкой на компоненты и признаки примерного двигателя, детализированного на фиг. 1 и 2, но должно быть принято во внимание, что способ 300 или другие эквивалентные способы могут выполняться в отношении множества конфигураций двигателя, не выходя из объема этого раскрытия. Способ 300 может выполняться повторно на всем протяжении хода работы двигателя.
Способ 300 может начинаться на 305 измерением или оценкой условий эксплуатации двигателя (EOC). В качестве неограничивающих примеров, условия эксплуатации могут включать в себя температуру и давление окружающей среды, положение педали (PP), число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, расход воздуха в коллекторе (MAF), давление воздуха в коллекторе (MAP), температуру заряда в коллекторе (MCT), и т.д. На 310 способ 300 может включать в себя установку профиля впрыска топлива на основании EOC. Профиль впрыска топлива может включать в себя одиночный впрыск или многочисленные впрыски. Профиль впрыска может включать в себя оконные впрыски топлива (PFI), непосредственные впрыски топлива (DI) или комбинацию этих двух.
Продолжая на 315, способ 300 может включать в себя определение, предвидится ли детонация при сгорании. Определение, предвидится ли детонация при сгорании, может включать в себя оценку текущих и предвиденных условий эксплуатации двигателя, таких как температура двигателя и нагрузка двигателя, и дополнительно может включать в себя определение, какие, если таковые имеют место, цилиндры могут быть предрасположены к детонации при сгорании, на основании текущих или предвиденных условий эксплуатации двигателя. Если детонация при сгорании не предвидится, способ 300 может переходить на 325. На 325 способ 300 может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска топлива. Если детонация при сгорании предвидится, способ 300 может переходить на 320.
На 320 способ 300 может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится детонация. Настройка профиля впрыска может включать в себя впрыск первого количества LPG во время такта впуска, сопровождаемый впрыском второго количества LPG во время такта сжатия. Второе количество LPG может быть большим, чем первое количество LPG. В системах двигателя, работающих исключительно на DI, форсунка непосредственного впрыска может производить оба впрыска топлива (в материалах настоящей заявки указываемых ссылкой как разделенный впрыск). В системе двигателя, сконфигурированной форсунками как PFI, так и DI, первое количество LPG может впрыскиваться форсункой PFI, а второе количество LPG может впрыскиваться форсункой DI. Таким образом, детонация при сгорании может подавляться упреждающим образом. Впрыск LPG во время такта сжатия может оказывать охлаждающий эффект на цилиндр двигателя, обусловленный теплотой парообразования жидкости. Отношение первого количества к второму количеству (в материалах настоящей заявки указываемое ссылкой как «соотношение разделения») может быть предопределенным или может быть основано на текущих условиях эксплуатации двигателя. Соотношение разделения может быть установлено, чтобы обеспечивать максимальное охлаждение цилиндра наряду с минимизацией топлива, имеющегося в распоряжении для участия в сгорании с детонацией при сгорании. В некоторых вариантах осуществления на 320 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится детонация, без дополнительной модификации установки момента зажигания одного или более находящихся под влиянием цилиндров и/или без дополнительной модификации установки момента впрыска и/или величин впрыска других, не находящихся под влиянием цилиндров. Дополнительно, способ может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится детонация, без модификации установки момента зажигания других не находящихся под влиянием цилиндров.
Продолжая на 330, способ 300 может включать в себя определение, выявлена ли детонация при сгорании. Детонация при сгорании может выявляться одним или более датчиков детонации, таких как датчик 90 детонации, как обсуждено в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2. Детонация при сгорании может быть локализована в одном или более отдельных цилиндров или в одной или более групп цилиндров. Выявление детонации при сгорании может быть непрерывным процессом. Если профиль впрыска был настроен для одного или более цилиндров, где предвидится детонация, как показано на 320, выявление детонации при сгорании может происходить не позже чем через один цикл сгорания после настройки профиля впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 320 находящийся под влиянием цилиндр в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения детонации. Если детонация при сгорании не выявлена, способ 300 может переходить на 325 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если детонация в двигателе выявлена, способ 300 может переходить на 335.
На 335 способ 300 может включать в себя настройку профиля впрыска находящихся под влиянием цилиндров, где была выявлена детонация. Если детонация при сгорании локализована в одном или более отдельных цилиндров, может настраиваться профиль впрыска отдельных цилиндров. Если сценарии, где детонация при сгорании локализована в одной или более групп цилиндров, может настраиваться профиль впрыска одного или более цилиндров вне находящихся под влиянием групп цилиндров. Настройка профиля впрыска находящихся под влиянием цилиндров может включать в себя изменение установки момента и соотношения разделения впрыска. Профиль(и) впрыска может настраиваться на меняющихся временных горизонтах и может быть разным для разных цилиндров, если более чем один цилиндр находится под влиянием. Установка момента и соотношения разделения впрыска могут настраиваться адаптивным образом, где соотношения разделения изучаются для специфичных условий эксплуатации двигателя и применяются к последующим событиям сгорания. Пример настройки установки момента и соотношений разделения впрыска, таким образом, описан в материалах настоящей заявки и показан на фиг. 4B. Например, величина первого впрыска (во время такта впуска) может увеличиваться для обеспечения дополнительного охлаждения у цилиндра. В некоторых вариантах осуществления на 335 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где была выявлена детонация, без дополнительной модификации установки момента зажигания одного или более находящихся под влиянием цилиндров и/или без дополнительной модификации установки момента впрыска и/или величин впрыска других, не находящихся под влиянием цилиндров. Дополнительно, способ может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится детонация, без модификации установки момента зажигания других не находящихся под влиянием цилиндров.
Продолжая на 340, способ 300 может включать в себя определение, выявляется ли детонация при сгорании по-прежнему после настройки профилей впрыска находящихся под влиянием цилиндров. Если профиль впрыска был настроен для одного или более цилиндров, где выявлена детонация, как показано на 335, продолжающееся выявление детонации при сгорании может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 335 находящийся под влиянием цилиндр(ы) в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения детонации. Если детонация при сгорании не выявлена, способ 300 может переходить на 325 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если детонация при сгорании выявлена, способ 300 может переходить на 345.
На 345 способ 300 может включать в себя настройку профиля впрыска всех цилиндров или подмножества цилиндров, в том числе, цилиндров, которые не должны были настраивать свои профили впрыска, даже если детонация при сгорании не предвиделась и не была обнаружена для таких цилиндров. Настройка профиля впрыска может включать изменение установки момента впрыска и/или соотношения разделения для каждого цилиндра, как описано на 320 и 335. Профили впрыска могут настраиваться на предопределенные или изученные профили впрыска и могут быть основаны на текущих условиях эксплуатации двигателя. В некоторых вариантах осуществления на 345 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска всех цилиндров или подмножества цилиндров, в том числе, цилиндров, которые не должны были настраивать свои профили впрыска, даже если детонация при сгорании не предвиделась и не была обнаружена для таких цилиндров, без дополнительной модификации установки момента зажигания для таких цилиндров.
Продолжая на 350, способ 300 может включать в себя определение, выявляется ли детонация при сгорании по-прежнему после настройки профилей впрыска цилиндров двигателя на 345. Продолжающееся выявление детонации при сгорании может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля(ей) впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 345 находящийся под влиянием цилиндр(ы) в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения детонации. Если детонация при сгорании не выявлена, способ 300 может переходить на 325 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если детонация при сгорании выявлена, способ 300 может переходить на 355.
На 355 способ 300 может включать в себя настройку установки момента зажигания одного или более цилиндров. Цилиндры, где выявлена или предвидится детонация, могут подвергаться настройкам установки момента зажигания. В некоторых сценариях, не находящиеся под влиянием цилиндры также могут подвергаться настройкам установки момента зажигания. Настройка установки момента зажигания может включать в себя осуществление запаздывания установки момента зажигания от минимальной наилучшей установки момента. Способ 300 затем может заканчиваться. В некоторых вариантах осуществления на 355 способ дополнительно включает в себя настройку установки момента зажигания одного или более цилиндров наряду с поддержанием текущей установки опережения зажигания. Что касается цилиндров, где установка момента впрыска были настроены, как показано на 320, 335 и/или 345, установка момента зажигания может настраиваться без дополнительной модификации установки момента впрыска и наряду с поддержанием настроенных установки момента впрыска.
Системы двигателя, описанные в материалах настоящей заявки и показанные на фиг. 1 и 2, и способ 300, описанный в материалах настоящей заявки и показанный на фиг. 3, могут давать возможность одного или более способов. Например, способ подавления детонации при сгорании в двигателе на сжиженном нефтяном газе, содержит: в ответ на выявление детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя, осуществление оконного впрыска топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление непосредственного впрыска второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление оконного впрыска топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра; и осуществление непосредственного впрыска топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра. Способ дополнительно может содержать: в ответ на продолженное выявление детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя, увеличение первого количества топлива; и осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания первого цилиндра двигателя относительно предыдущей установки момента искрового зажигания. Техническим результатом реализации этого способа является уменьшение событий детонации при сгорании посредством охлаждения цилиндра двигателя впрыском LPG. Таким образом, установка момента зажигания может поддерживаться на минимальной наилучшей установке момента, пока возможно, или может сдвигаться ближе к MBT, чем было бы возможным в ином случае, тем самым улучшая экономию топлива и максимизируя рабочие характеристики двигателя наряду с подавлением детонации при сгорании.
Фиг. 4A изображает примерный график 400 временной зависимости для сдерживания детонации при сгорании в двигателе внутреннего сгорания, использующем LPG для топлива, и выполнения способа 300, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 3. График 405 представляет положение поршня для первого цилиндра (цилиндра 1), подвергающегося четырехтактному циклу двигателя, включающему в себя такты впуска, сжатия, рабочий и выпуска, обозначенные соответственно как I, C, P и E. Этот график может рассматриваться образующим бесконечный цикл.
График 410 представляет детонацию при сгорании, локализованную в первом цилиндре. Для простоты этот график изображает, предвидится ли детонация при сгорании, выявлена или не предвидится и не выявлена (нулевая) во время каждого цикла двигателя. На практике специфичные события детонации при сгорании могут выявляться, например, датчиком 90 детонации, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2.
График 415 представляет события впрыска топлива в первый цилиндр. Это может включать в себя события непосредственного впрыска топлива и/или события оконного впрыска топлива. Это относительное количество топлива представлено площадью каждой полосы. Ширина каждой полосы представляет длительность события впрыска относительно цикла сгорания, показанного на графике 405.
График 420 представляет установку момента зажигания для воспламенения в первом цилиндре. В качестве положения по умолчанию искровое зажигание устанавливается на минимальную наилучшую установку момента (MBT) для условий эксплуатации двигателя в попытке максимизировать крутящий момент на выходном валу и экономию топлива двигателя. В большинстве сценариев это включает в себя искровое зажигание, происходящее за несколько градусов до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ, TDC) такта сжатия. Установка момента искрового зажигания может подвергаться опережению или запаздыванию от этого положения, как диктуют условия эксплуатации двигателя.
Графики 425, 430, 435 и 440 представляют положение поршня, детонацию при сгорании, профиль впрыска топлива и установку момента зажигания, соответственно, для второго цилиндра (цилиндра 2), работающего в том же самом двигателе, что и первый цилиндр. Параметры являются такими же, как для графиков 405, 410, 415 и 420 соответственно. Цикл сгорания для второго цилиндра смещен от цикла сгорания для первого цилиндра на два такта, например, когда первый цилиндр находится в такте выпуска, второй цилиндр находится в такте сжатия.
0
В момент t времени цилиндр 1 начинает такт впуска, а цилиндр 2 начинает рабочий такт, как показано на графиках 405 и 425, соответственно. Детонация при сгорании не предвидится и не выявляется для каждого цилиндра, как показано на графиках 410 и 430. Оба цилиндра являются использующими MBT для установки момента искрового зажигания, как показано на графиках 420 и 440. По существу, оба цилиндра используют одиночный непосредственный впрыск LPG во время такта сжатия.
1
В момент t времени детонация при сгорании предвидится в цилиндре 1 на основании условий эксплуатации двигателя. Как показано на 315 и 320 на фиг. 3, предвидение детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 415. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. Первый впрыск может выполняться топливной форсункой оконного впрыска, если двигатель оборудован таким образом. Если двигатель выполнен с возможностью включать в себя только топливную форсунку непосредственного впрыска, оба впрыска могут производиться топливной форсункой непосредственного впрыска. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (в материалах настоящей заявки указываемый ссылкой как впрыск с открытым клапаном, или OVI). Никаких настроек не производится в отношении установки момента зажигания цилиндра 1, как показано графиком 420. Дополнительно, профиль впрыска и установка момента зажигания цилиндра 2 поддерживаются, как показано графиками 435 и 440.
2
В момент t времени детонация при сгорании выявляется в цилиндре 1. Как показано на 330 и 335 на фиг. 3, выявление детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 415. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта впуска. В этом примере количество топлива, впрыскиваемого во время второго впрыска, поддерживается, но в других сценариях может увеличиваться. Подобным образом, установка момента впрыска первого и второго впрысков поддерживаются, но в других сценариях установка момента впрысков может настраиваться. Никаких настроек не производится в отношении установки момента зажигания цилиндра 1, как показано графиком 420. Дополнительно, профиль впрыска и установка момента зажигания цилиндра 2 поддерживаются, как показано графиками 435 и 440.
3
В момент t времени детонация при сгорании не выявляется и не предвидится в цилиндре 1 и цилиндре 2. Как показано на 340 и 325 по фиг. 3, это дает в результате поддержание текущего профиля впрыска для цилиндра 1. Никаких настроек не производится в отношении установки момента зажигания цилиндра 1, как показано графиком 420. Дополнительно, профиль впрыска и установка момента зажигания цилиндра 2 поддерживаются, как показано графиками 435 и 440.
Фиг. 4B изображает примерный график 450 временной зависимости для сдерживания детонации при сгорании в двигателе внутреннего сгорания, использующем LPG для топлива, и выполнения способа 300, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 3. График 455 представляет положение поршня для первого цилиндра (цилиндра 1), подвергающегося четырехтактному циклу двигателя, включающему в себя такты впуска, сжатия, рабочий и выпуска, обозначенные соответственно как I, C, P и E. Этот график может рассматриваться образующим бесконечный цикл.
График 460 представляет детонацию при сгорании, локализованную в первом цилиндре. Для простоты этот график изображает, предвидится ли детонация при сгорании, выявлена или не предвидится и не выявлена (нулевая) во время каждого цикла двигателя. На практике специфичные события детонации при сгорании могут выявляться, например, датчиком 90 детонации, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2.
График 465 представляет события впрыска топлива в первый цилиндр. Это может включать в себя события непосредственного впрыска топлива и/или события оконного впрыска топлива. Это относительное количество топлива представлено площадью каждой полосы. Ширина каждой полосы представляет длительность события впрыска относительно цикла сгорания, показанного на графике 455.
График 470 представляет установку момента зажигания для воспламенения в первом цилиндре. В качестве положения по умолчанию искровое зажигание устанавливается на минимальную наилучшую установку момента (MBT) для условий эксплуатации двигателя в попытке максимизировать крутящий момент на выходном валу и экономию топлива двигателя. В большинстве сценариев это включает в себя искровое зажигание, происходящее за несколько градусов до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ, TDC) такта сжатия. Установка момента искрового зажигания может подвергаться опережению или запаздыванию от этого положения, как диктуют условия эксплуатации двигателя.
Графики 475, 480, 485 и 490 представляют положение поршня, детонацию при сгорании, профиль впрыска топлива и установку момента зажигания, соответственно, для второго цилиндра (цилиндра 2), работающего в том же самом двигателе, что и первый цилиндр. Параметры являются такими же, как для графиков 455, 460, 465 и 470 соответственно. Цикл сгорания для второго цилиндра смещен от цикла сгорания для первого цилиндра на два такта, например, когда первый цилиндр находится в такте выпуска, второй цилиндр находится в такте сжатия.
0
В момент t времени цилиндр 1 начинает такт впуска, а цилиндр 2 начинает рабочий такт, как показано на графиках 455 и 475, соответственно. Детонация при сгорании не предвидится и не выявляется для каждого цилиндра, как показано на графиках 460 и 480. Оба цилиндра сначала являются использующими установку момента зажигания, слегка подвергнутую запаздыванию, как показано на графиках 470 и 490. По существу, оба цилиндра используют одиночный непосредственный впрыск LPG во время такта сжатия.
1
В момент t времени детонация при сгорании выявляется в цилиндре 1. Как показано на 330 и 335 на фиг. 3, выявление детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 465. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. Первый впрыск может выполняться топливной форсункой оконного впрыска, если двигатель оборудован таким образом. Если двигатель выполнен с возможностью включать в себя только топливную форсунку непосредственного впрыска, оба впрыска могут производиться топливной форсункой непосредственного впрыска. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (в материалах настоящей заявки указываемый ссылкой как впрыск с открытым клапаном, или OVI). Никаких настроек не производится в отношении установки момента зажигания цилиндра 1, как показано графиком 470. Дополнительно профиль впрыска и установка момента зажигания цилиндра 2 подвергаются опережению относительно MBT, как показано графиками 485 и 490.
2
В момент t времени детонация при сгорании по-прежнему выявляется в цилиндре 1. Как показано на 340 и 345 на фиг. 3, продолжающееся выявление детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска всех цилиндров. По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 465, а профиль впрыска цилиндра 2 настраивается, как показано графиком 485.
В этом сценарии настройка профиля впрыска цилиндра 1 включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта впуска. В этом примере количество топлива, впрыскиваемого во время второго впрыска, поддерживается, но в других сценариях может увеличиваться. Подобным образом, установка момента впрыска первого и второго впрысков поддерживаются, но в других сценариях установка момента впрысков может настраиваться.
В этом сценарии настройка профиля впрыска цилиндра 2 включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (OVI). Установки момента зажигания цилиндра 1 и цилиндра 2 не настраиваются, как показано графиками 470 и 490.
3
В момент t времени детонация при сгорании по-прежнему выявляется в цилиндре 1. Как показано на 350 и 355 на фиг. 3, продолжающееся выявление детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля установки момента зажигания находящихся под влиянием цилиндров. По существу, установка момента зажигания цилиндра 1 подвергается запаздыванию от MBT, как показано графиком 470. Профили впрыска цилиндров 1 и 2 поддерживаются на своем предыдущем профиле, как показано графиками 465 и 485. Установка момента зажигания цилиндра 2 не настраивается, как показано графиком 490.
4
В момент t времени детонация при сгорании не выявляется и не предвидится в цилиндре 1 и цилиндре 2. Как показано на 340 и 325 по фиг. 3, это дает в результате поддержание текущего профиля впрыска для цилиндров 1 и 2. В других сценариях профили впрыска могут настраиваться. В этом сценарии установка момента зажигания цилиндра 1 возвращается на MBT, как показано графиком 470. В других сценариях установка момента зажигания цилиндра 1 может оставаться подвергнутой запаздыванию или дополнительно настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя. Никаких настроек не производится в отношении установки момента зажигания цилиндра 2, как показано графиком 490.
Фиг. 5 изображает примерный высокоуровневый способ 500 для борьбы с преждевременным воспламенением в цилиндре в двигателе внутреннего сгорания на LPG с непосредственным впрыском. Способ 500 может быть сконфигурирован в качестве машинных команд, хранимых системой управления и реализуемых контроллером, например, контроллером 12, как показанный на фиг. 1 и 2. Фиг. 5 будет описан со ссылкой на компоненты и признаки примерного двигателя, детализированного на фиг. 1 и 2, но должно быть принято во внимание, что способ 500 или другие эквивалентные способы могут выполняться в отношении множества конфигураций двигателя, не выходя из объема этого раскрытия. Способ 500 может выполняться повторно на всем протяжении хода работы двигателя. Способ 500 может выполняться вместе со способом 300 или другими способами для борьбы с детонацией при сгорании.
Способ 500 может начинаться на 505 измерением или оценкой условий эксплуатации двигателя (EOC). В качестве неограничивающих примеров условия эксплуатации могут включать в себя температуру и давление окружающей среды, положение педали (PP), число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, расход воздуха в коллекторе (MAF), давление воздуха в коллекторе (MAP), и т.д. На 510 способ 500 может включать в себя установку профиля впрыска топлива на основании EOC. Профиль впрыска топлива может включать в себя одиночный впрыск или многочисленные впрыски. Профиль впрыска может включать в себя оконные впрыски топлива (PFI), непосредственные впрыски топлива (DI) или комбинацию этих двух.
Продолжая на 515, способ 500 может включать в себя определение, предвидится ли преждевременное воспламенение в двигателе. Определение, предвидится ли преждевременное воспламенение в цилиндре, может включать в себя оценку текущих и предвиденных условий эксплуатации двигателя, таких как температура двигателя и нагрузка двигателя, и дополнительно может включать в себя определение, какие, если таковые имеют место, цилиндры могут быть предрасположены к преждевременному воспламенению, на основании текущих или предвиденных условий эксплуатации двигателя. Если преждевременное воспламенение в цилиндре не предвидится, способ 500 может переходить на 525. На 525 способ 500 может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска топлива. Если преждевременное воспламенение в цилиндре предвидится, способ 500 может переходить на 520.
На 520 способ 500 может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится преждевременное воспламенение. Настройка профиля впрыска может включать в себя впрыск первого количества LPG во время такта впуска, сопровождаемый впрыском второго количества LPG во время такта сжатия. Второе количество LPG может быть большим, чем первое количество LPG. В системах двигателя, работающих исключительно на DI, форсунка непосредственного впрыска может производить оба впрыска топлива (в материалах настоящей заявки указываемых ссылкой как разделенный впрыск). В системе двигателя, сконфигурированной форсунками как PFI, так и DI, первое количество LPG может впрыскиваться форсункой PFI, а второе количество LPG может впрыскиваться форсункой DI. Таким образом, преждевременное воспламенение в цилиндре может подавляться упреждающим образом. Впрыск LPG во время такта сжатия может оказывать охлаждающий эффект на цилиндр двигателя, обусловленный теплотой парообразования жидкости. Отношение первого количества к второму количеству (в материалах настоящей заявки указываемое ссылкой как «соотношение разделения») может быть предопределенным или может быть основано на текущих условиях эксплуатации двигателя. Соотношение разделения может быть установлено, чтобы обеспечивать максимальное охлаждение цилиндра наряду с минимизацией топлива, имеющегося в распоряжении для участия в сгорании с преждевременным воспламенением в цилиндре. В некоторых вариантах осуществления на 520 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится преждевременное воспламенение, без дополнительной модификации нагрузки двигателя и/или без дополнительной модификации установки момента впрыска и/или величин впрыска других, не находящихся под влиянием цилиндров. Дополнительно способ может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится преждевременное воспламенение, без модификации нагрузки двигателя.
Продолжая на 530, способ 500 может включать в себя определение, выявлено ли преждевременное воспламенение в цилиндре. Преждевременное воспламенение в цилиндре может выявляться одним или более датчиков детонации, таких как датчик 90 детонации, как обсуждено в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2. Событие преждевременного воспламенения в цилиндре может идентифицироваться и отличаться от детонации в двигателе на основании выходного сигнала датчика детонации. Например, в ответ на сигнал детонации, выдаваемый датчиком детонации, являющийся большим, чем верхнее пороговое значение в интервале более ранних углов поворота коленчатого вала, может определяться преждевременное воспламенение. Выявление преждевременного воспламенения дополнительно может включать в себя подсчет количества событий преждевременного воспламенения, которые происходят за период времени или количество циклов сгорания. Преждевременное воспламенение в цилиндре может быть локализовано в одном или более отдельных цилиндров или в одной или более групп цилиндров. Выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может быть непрерывным процессом. Если профиль впрыска был настроен для одного или более цилиндров, где предвидится преждевременное воспламенение, как показано на 520, выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 520 находящийся под влиянием цилиндр в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения. Если преждевременное воспламенение в цилиндре не выявлено, способ 500 может переходить на 525 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если детонация в двигателе выявлена, способ 500 может переходить на 535.
На 535 способ 500 может включать в себя настройку профиля впрыска находящихся под влиянием цилиндров, где было выявлено преждевременное воспламенение. Если преждевременное воспламенение в цилиндре локализовано в одном или более отдельных цилиндров, может настраиваться профиль впрыска отдельных цилиндров. Если сценарии, где преждевременное воспламенение в цилиндре локализовано в одной или более групп цилиндров, может настраиваться профиль впрыска одного или более цилиндров вне находящихся под влиянием групп цилиндров. Настройка профиля впрыска находящихся под влиянием цилиндров может включать в себя изменение установки момента и соотношения разделения впрыска. Профиль(и) впрыска может настраиваться на меняющихся временных горизонтах и может быть разным для разных цилиндров, если более чем один цилиндр находится под влиянием. Установка момента и соотношения разделения впрыска могут настраиваться адаптивным образом, где соотношения разделения изучаются для специфичных условий эксплуатации двигателя и применяются к последующим событиям сгорания. Пример настройки установки момента и соотношений разделения впрыска таким образом описан в материалах настоящей заявки и показан на фиг. 6A-6B. Например, величина первого впрыска (во время такта впуска) может увеличиваться для обеспечения дополнительного охлаждения у цилиндра. Кроме того, величина второго впрыска может увеличиваться для обеспечения дополнительного охлаждения у цилиндра. Установка момента второго впрыска также могут задерживаться, чтобы находился ближе к искровому зажиганию. Таким образом, меньшее количество топлива будет иметься в распоряжении для потенциальных событий сгорания с преждевременным воспламенением. Эта стратегия также может предотвращать пачки преждевременного воспламенения, сопровождающие начальное событие преждевременного воспламенения. Несмотря на то что поздний впрыск бензина может создавать остаточные твердые частицы или сажу внутри цилиндра сгорания, LPG может полностью испаряться до события искрового зажигания с поздней установкой момента впрыска. В некоторых вариантах осуществления на 535 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где было выявлено преждевременное воспламенение, без дополнительной модификации нагрузки двигателя и/или без дополнительной модификации установки момента впрыска и/или величин впрыска других, не находящихся под влиянием цилиндров. Дополнительно, способ может включать в себя настройку профиля впрыска одного или более находящихся под влиянием цилиндров, где предвидится преждевременное воспламенение, без модификации нагрузки двигателя.
Продолжая на 540, способ 500 может включать в себя определение, выявляется ли преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему после настройки профилей впрыска находящихся под влиянием цилиндров. Если профиль впрыска был настроен для одного или более цилиндров, где выявлено преждевременное воспламенение, как показано на 535, продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 535 находящийся под влиянием цилиндр(ы) в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения. Выявление преждевременного воспламенения может включать в себя подсчет количества событий преждевременного воспламенения, которые происходят за период времени или количество циклов сгорания. Если преждевременное воспламенение в цилиндре не выявлено, способ 500 может переходить на 525 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если выявлено преждевременное воспламенение в цилиндре, способ 500 может переходить на 545.
На 545 способ 500 может включать в себя настройку профиля впрыска всех цилиндров или подмножества цилиндров, в том числе цилиндров, которые не должны были настраивать свои профили впрыска, даже если преждевременное воспламенение в цилиндре не предвиделось и не было обнаружено для таких цилиндров. Настройка профиля впрыска может включать изменение установки момента впрыска, соотношения разделения и/или величины первого и второго впрыска для каждого цилиндра, как описано на 520 и 535. Профили впрыска могут настраиваться на предопределенные или изученные профили впрыска и могут быть основаны на текущих условиях эксплуатации двигателя. Профили впрыска могут настраиваться на основании количества событий преждевременного воспламенения, которые были выявлены за период времени или за некоторое количество циклов сгорания. В некоторых вариантах осуществления на 545 способ дополнительно включает в себя настройку профиля впрыска всех цилиндров или подмножества цилиндров, в том числе, цилиндров, которые не должны были настраивать свои профили впрыска, даже если детонация при сгорании не предвиделась и не была обнаружена для таких цилиндров, без дополнительной модификации нагрузки двигателя.
Продолжая на 550, способ 500 может включать в себя определение, выявляется ли преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему после настройки профилей впрыска цилиндров двигателя на 545. Продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля(ей) впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладила ли настройка профиля впрыска на 545 находящийся под влиянием цилиндр(ы) в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения. Если преждевременное воспламенение в цилиндре не выявлено, способ 500 может переходить на 525 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если детонация в двигателе выявлена, способ 500 может переходить на 555.
На 555 способ 500 может включать в себя обогащение профиля впрыска одного или более цилиндров. Обогащение профиля впрыска одного или более цилиндров может включать в себя увеличение первого количества топлива, впрыскиваемого в один или более цилиндров, и/или увеличение второго количества топлива, впрыскиваемого в один или более цилиндров. Обогащение профиля впрыска одного или более цилиндров может включать в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого в один или более цилиндров, без ограничения нагрузки двигателя. Например, может увеличиваться первое и второе количества топлива, впрыскиваемого в один или более находящихся под влиянием цилиндров. Обогащение профиля впрыска одного или более цилиндров дополнительно может включать в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого в один или более находящихся под влиянием цилиндров. Способ дополнительно может включать в себя обогащение профиля впрыска всех цилиндров или подмножества цилиндров. Процесс может быть итерационным или основанным на предопределенной последовательности профилей впрыска. Способ 500 затем может переходить на 560.
Продолжая на 560, способ 500 может включать в себя определение, выявляется ли преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему после обогащения профилей впрыска одного или более цилиндров двигателя на 555. Продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может происходить не позже, чем через один цикл сгорания после настройки профиля(ей) впрыска. В некоторых примерах может быть предоставлена возможность постоянного количества циклов сгорания для определения, охладило ли обогащение профиля впрыска на 555 находящийся под влиянием цилиндр(ы) в достаточной мере, перед действием по выявлению преждевременного воспламенения. Если преждевременное воспламенение в цилиндре не выявлено, способ 500 может переходить на 525 и может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Если преждевременное воспламенение в двигателе выявлено, способ 500 может переходить на 5655.
На 565 способ 500 может включать в себя ограничение нагрузки двигателя. Ограничение нагрузки двигателя может включать в себя одно или более из уменьшения открывания впускного дросселя, увеличения открывания перепускной заслонки для отработавших газов турбонагнетателя, настройки установки фаз клапанного распределения цилиндра для уменьшения всасываемого заряда воздуха и повышения величины рециркуляции отработавших газов. Например, величина всасываемого заряда воздуха, направленного в двигатель, может уменьшаться на первую величину, например, до тех пор пока нагрузка двигателя не снижена ниже первого порогового значения. Процедуры ограничения нагрузки могут определяться условиями эксплуатации двигателя и количеством выявленных событий преждевременного воспламенения. Способ 500 затем может заканчиваться. В некоторых вариантах осуществления на 555 способ дополнительно включает в себя ограничение нагрузки двигателя наряду с поддержанием текущей установки момента впрыска. Что касается цилиндров, где установка момента впрыска была настроена, как показано на 320, 335 и/или 345, нагрузка двигателя может ограничиваться без дополнительной модификации установки момента впрыска и наряду с поддержанием настроенной установки момента впрыска.
Системы двигателя, описанные в материалах настоящей заявки и показанные на фиг. 1 и 2, и способ 500, описанный в материалах настоящей заявки и показанный на фиг. 5, могут давать возможность одного или более способов. Например, способ подавления преждевременного воспламенения в цилиндре в двигателе на сжиженном нефтяном газе, содержит: в ответ на выявление преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя, осуществление оконного впрыска топлива первого количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление непосредственного впрыска второго количества топлива в первый цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан первого цилиндра; осуществление оконного впрыска топлива третьего количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда открыт впускной клапан второго цилиндра; и осуществление непосредственного впрыска топлива четвертого количества топлива во второй цилиндр двигателя, когда закрыт впускной клапан второго цилиндра. Способ дополнительно может содержать: в ответ на продолженное выявление преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя, увеличение первого количества топлива; увеличение второго количества топлива; и понижение нагрузки двигателя на сжиженном нефтяном газе. Техническим результатом реализации этого способа является уменьшение событий преждевременного воспламенения в цилиндре посредством охлаждения цилиндра двигателя впрыском LPG. Таким образом, нагрузка двигателя может поддерживаться на требуемых уровнях, пока возможно, тем самым максимизируя рабочие характеристики двигателя наряду с подавлением преждевременного воспламенения в цилиндре.
Фиг. 6A изображает примерный график 600 временной зависимости для сдерживания детонации при сгорании в двигателе внутреннего сгорания, использующем LPG для топлива, и выполнения способа 500, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 5. График 605 представляет положение поршня для первого цилиндра (цилиндра 1), подвергающегося четырехтактному циклу двигателя, включающему в себя такты впуска, сжатия, рабочий и выпуска, обозначенные соответственно как I, C, P и E. Этот график может рассматриваться образующим бесконечный цикл.
График 610 представляет преждевременное воспламенение в цилиндре, локализованное в первом цилиндре. Для простоты, этот график изображает, предвидится ли детонация преждевременного воспламенения, выявлена или не предвидится и не выявлена (нулевая) во время каждого цикла двигателя. На практике специфичные события преждевременного воспламенения могут выявляться и подсчитываться, например, датчиком 90 детонации, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2.
График 615 представляет события впрыска топлива в первый цилиндр. Это может включать в себя события непосредственного впрыска топлива и/или события оконного впрыска топлива. Это относительное количество топлива представлено площадью каждой полосы. Ширина каждой полосы представляет длительность события впрыска относительно цикла сгорания, показанного на графике 605.
Графики 620, 625 и 630 представляют положение поршня, преждевременное воспламенение в цилиндре и профиль впрыска топлива, соответственно, для второго цилиндра (цилиндра 2), работающего в том же двигателе, что и первый цилиндр. Параметры являются такими же, как для графиков 605, 610 и 615 соответственно. Цикл сгорания для второго цилиндра смещен от цикла сгорания для первого цилиндра на два такта, например, когда первый цилиндр находится в такте выпуска, второй цилиндр находится в такте сжатия. График 635 представляет нагрузку двигателя для двигателя, содержащего цилиндры 1 и 2.
0
В момент t времени цилиндр 1 начинает такт впуска, а цилиндр 2 начинает рабочий такт, как показано на графиках 605 и 620, соответственно. Преждевременное воспламенение в цилиндре не предвидится и не выявляется для каждого цилиндра, как показано на графиках 610 и 625. Оба цилиндра являются использующими MBT для установки момента искрового зажигания. По существу, оба цилиндра используют одиночный непосредственный впрыск LPG во время такта сжатия.
1
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре предвидится в цилиндре 1 на основании условий эксплуатации двигателя. Как показано на 515 и 520 на фиг. 5, предвидение детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 615. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. Первый впрыск может выполняться топливной форсункой оконного впрыска, если двигатель оборудован таким образом. Если двигатель выполнен с возможностью включать в себя только топливную форсунку непосредственного впрыска, оба впрыска могут производиться топливной форсункой непосредственного впрыска. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (OVI). Никаких настроек не производится в отношении профиля впрыска цилиндра 2, как показано графиком 630.
2
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре выявляется в цилиндре 1. Как показано на 530 и 535 на фиг. 5, выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 615. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта впуска, увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта сжатия и задержку установки момента второго впрыска топлива, помещающую второй впрыск топлива ближе к искровому зажиганию. Профиль впрыска цилиндра 2 поддерживается, как показано графиком 630.
3
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре не выявляется и не предвидится в цилиндре 1 и цилиндре 2. Как показано на 540 и 525 по фиг. 5, это дает в результате поддержание текущего профиля впрыска для цилиндра 1, как показано графиком 615. Дополнительно, профиль впрыска цилиндра 2 поддерживается, как показано графиком 630.
Фиг. 6B изображает примерный график 650 временной зависимости для сдерживания детонации при сгорании в двигателе внутреннего сгорания, использующем LPG для топлива, и выполнения способа 500, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 5. График 655 представляет положение поршня для первого цилиндра (цилиндра 1), подвергающегося четырехтактному циклу двигателя, включающему в себя такты впуска, сжатия, рабочий и выпуска, обозначенные соответственно как I, C, P и E. Этот график может рассматриваться образующим бесконечный цикл.
График 660 представляет преждевременное воспламенение в цилиндре, локализованное в первом цилиндре. Для простоты этот график изображает, предвидится ли детонация преждевременного воспламенения, выявлена или не предвидится и не выявлена (нулевая) во время каждого цикла двигателя. На практике специфичные события преждевременного воспламенения могут выявляться и подсчитываться, например, датчиком 90 детонации, как описано в материалах настоящей заявки и показано на фиг. 2.
График 665 представляет события впрыска топлива в первый цилиндр. Это может включать в себя события непосредственного впрыска топлива и/или события оконного впрыска топлива. Это относительное количество топлива представлено площадью каждой полосы. Ширина каждой полосы представляет длительность события впрыска относительно цикла сгорания, показанного на графике 655.
Графики 670, 675 и 680 представляют положение поршня, преждевременное воспламенение в цилиндре и профиль впрыска топлива, соответственно, для второго цилиндра (цилиндра 2), работающего в том же двигателе, что и первый цилиндр. Параметры являются такими же, как для графиков 655, 660 и 665 соответственно. Цикл сгорания для второго цилиндра смещен от цикла сгорания для первого цилиндра на два такта, например, когда первый цилиндр находится в такте выпуска, второй цилиндр находится в такте сжатия. График 685 представляет нагрузку двигателя для двигателя, содержащего цилиндры 1 и 2.
0
В момент t времени цилиндр 1 начинает такт впуска, а цилиндр 2 начинает рабочий такт, как показано на графиках 605 и 620, соответственно. Преждевременное воспламенение в цилиндре не предвидится и не выявляется для каждого цилиндра, как показано на графиках 610 и 625. Оба цилиндра являются использующими MBT для установки момента искрового зажигания. По существу, оба цилиндра используют одиночный непосредственный впрыск LPG во время такта сжатия.
1
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре выявляется в цилиндре 1. Как показано на 530 и 535 на фиг. 5, выявление детонации при сгорании может сопровождаться настройкой профиля впрыска находящегося под влиянием цилиндра(ов). По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 665. В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. Первый впрыск может выполняться топливной форсункой оконного впрыска, если двигатель оборудован таким образом. Если двигатель выполнен с возможностью включать в себя только топливную форсунку непосредственного впрыска, оба впрыска могут производиться топливной форсункой непосредственного впрыска. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (OVI). Профиль впрыска цилиндра 2 поддерживается, как показано графиком 680.
2
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему выявляется в цилиндре 1. Как показано на 540 и 545 на фиг. 5, продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может сопровождаться настройкой профиля впрыска всех цилиндров. По существу, профиль впрыска цилиндра 1 настраивается, как показано графиком 665, а профиль впрыска цилиндра 2 настраивается, как показано графиком 680.
В этом сценарии настройка профиля впрыска включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта впуска, увеличение количества топлива, впрыскиваемого во время такта сжатия и задержку установки момента второго впрыска топлива, помещающую второй впрыск топлива ближе к искровому зажиганию, как показано графиком 665.
В этом сценарии настройка профиля впрыска цилиндра 2 включает в себя разделение впрыска топлива на два отдельных события впрыска: первый впрыск во время такта впуска и второй впрыск во время такта сжатия. В этом примере второй впрыск содержит в себе большее количество LPG, чем первый впрыск. Первый впрыск может происходить, в то время как впускной клапан открыт (OVI). Настройка профилей впрыска цилиндров 1 и 2 в этом сценарии может быть основана на количестве событий преждевременного воспламенения за период времени или заданное количество циклов сгорания.
В момент t3 времени преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему выявляется в цилиндре 1. Как показано на 550 и 555 на фиг. 5, продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может сопровождаться обогащением профилей впрыска одного или более цилиндров. Количество первых и вторых впрысков для цилиндров 1 и 2 увеличивается, как показано графиками 665 и 680. В других сценариях может обогащаться только цилиндр 1 (находящийся под влиянием цилиндр). В некоторых сценариях может увеличиваться только величина первого или второго впрыска.
4
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре по-прежнему выявляется в цилиндре 1. Как показано на 560 и 565 на фиг. 5, продолжающееся выявление преждевременного воспламенения в цилиндре может сопровождаться уменьшением нагрузки двигателя, как показано графиком 685. Профили впрыска цилиндров 1 и 2 поддерживаются на своем предыдущем профиле, как показано графиками 665 и 680, но, в других сценариях также может настраиваться один или более профилей впрыска.
5
В момент t времени преждевременное воспламенение в цилиндре не выявляется и не предвидится в цилиндре 1 и цилиндре 2. Как показано графиками 665 и 680, профили впрыска цилиндров 1 и 2 поддерживаются, но, в других сценариях один или более профилей впрыска могут настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя. Подобным образом, нагрузка двигателя поддерживается, как показано графиком 685, но, в других сценариях нагрузка двигателя может повышаться на основании условий эксплуатации двигателя.
Системы двигателя, описанные в материалах настоящей заявки и показанные на фиг. 1 и 2, и способы 300 и 500, описанные в материалах настоящей заявки и показанные на фиг. 3 и 5, соответственно могут давать возможность одного или более способов. Например, способ для двигателя содержит: во время первого состояния, содержащего высокую температуру двигателя, впрыск первого количества сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя с первой установкой момента во время такта впуска; и впрыск второго количества сжиженного нефтяного газа в первый цилиндр двигателя с второй установкой момента во время такта сжатия, следующего за тактом впуска. В некоторых вариантах осуществления второе количество сжиженного нефтяного газа больше, чем первое количество сжиженного нефтяного газа, и первое и второе количества впрыскиваются в общем четырехтактном цикле сгорания первого цилиндра двигателя. В некоторых вариантах осуществления первое состояние дополнительно включает в себя предвидение события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя. Способ дополнительно может содержать: во время второго состояния, следующего за первым состоянием, увеличивают первое количество сжиженного нефтяного газа. Второе состояние может включать в себя выявление события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя. Способ дополнительно может содержать: во время третьего состояния, следующего за вторым состоянием, впрыск третьего количества сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с третьей установкой момента во время такта впуска; и впрыск четвертого количества сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с четвертой установкой момента во время такта сжатия, следующего за тактом впуска. В некоторых вариантах осуществления третье состояние включает в себя выявление события детонации при сгорании в первом цилиндре двигателя. Четвертое количество сжиженного нефтяного газа может быть большим, чем третье количество сжиженного нефтяного газа. Способ дополнительно может содержать: во время четвертого состояния, следующего за третьим состоянием, осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания первого цилиндра двигателя относительно установки момента искрового зажигания первого состояния.
В некоторых вариантах осуществления первое состояние дополнительно включает в себя предвидение события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя. Способ дополнительно может содержать: во время второго состояния, следующего за первым состоянием, увеличение первого количества сжиженного нефтяного газа и увеличение второго количества сжиженного нефтяного газа. В некоторых вариантах осуществления второе состояние включает в себя выявление события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя. Способ дополнительно может содержать: во время третьего состояния, следующего за вторым состоянием, впрыск третьего количества сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя с третьей установкой момента во время такта впуска; и впрыск четвертого количества сжиженного нефтяного газа во второй цилиндр двигателя во время такта сжатия, следующего за тактом впуска. В некоторых вариантах осуществления третье состояние включает в себя выявление события преждевременного воспламенения в цилиндре в первом цилиндре двигателя. Четвертое количество сжиженного нефтяного газа может быть большим, чем третье количество нефтяного газа. Способ дополнительно может содержать: во время четвертого состояния, следующего за третьим состоянием, увеличение третьего количества сжиженного нефтяного газа и увеличение четвертого количества сжиженного нефтяного газа; и во время пятого состояния, следующего за четвертым состоянием, понижение нагрузки двигателя.
Техническим результатом реализации этого способа является упреждающий механизм охлаждения цилиндров двигателя, где детонация при сгорании и/или преждевременное воспламенение в цилиндре предвидится и/или выявляется. Посредством охлаждения цилиндров двигателя исключительно с помощью настройки установки момента и количества впрыскиваемого топлива, установка момента зажигания двигателя и нагрузка двигателя могут поддерживаться, улучшая экономию топлива и доводя до максимума рабочие характеристики двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Объект патентования настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в объект патентования настоящего раскрытия.