СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ
ENGINE FUEL SUPPLY METHOD AND DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам для подачи топлива в двигатель транспортного средства после сборки транспортного средства.
Уровень техники
Системы зажигания двигателя могут содержать искровую свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием с целью воспламенения воздушно-топливной смеси и инициирования ее сгорания. В зависимости от условий работы двигателя может возникать засорение свечи зажигания, при котором на зажигательном наконечнике изолятора свечи зажигания возникает слой постороннего вещества, например, масла или сажи. В случае такого засорения свеча зажигания может не выдавать напряжения, необходимого для инициирования сгорания в цилиндре, до тех пор, пока свеча зажигания не будет достаточно очищена или заменена. Очистка свечи зажигания может быть произведена, например, путем сжигания сажи, накопившейся на засоренной свече зажигания, при работе двигателя в таких условиях частоты вращения и нагрузки, которые обеспечивают достаточное повышение температуры наконечника свечи зажигания.
Одно из решений для очистки свечи зажигания, раскрыто, например, в патентном документе США №8132556 авторов Glugla и др. В соответствии с данным решением, последовательно принимают все более интенсивные меры для сжигания накопившейся сажи в зависимости от степени засорения свечи зажигания. В частности, температуру наконечника свечи зажигания повышают с использованием сочетания опережения зажигания, увеличения нагрузки на двигатель, увеличения частоты вращения двигателя и т.д.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки такого решения. Например, засорение свечи зажигания может произойти еще во время нахождения двигателя на сборочном предприятии, до поставки транспортного средства потребителю. На сборочном предприятии могут быть произведены многократные запуски транспортного средства на короткие временные интервалы в связи с перемещением транспортного средства между различными рабочими местами или участками. Кроме того, периодически могут производить запуск транспортного средства для испытаний компонентов двигателя. Частые и кратковременные включения двигателя в работу могут вызывать образование избыточной сажи, которая может накапливаться на свечах зажигания. Однако, так как достаточно долгой работы двигателя при соотношениях частоты вращения и нагрузки, обеспечивающих возможность нагревания свечи зажигания, не происходит, не происходит и достаточного сгорания накопившейся сажи, что приводит к засорению свечи зажигания. Более низкие температуры наконечника свечи зажигания могут усиливать засорение свечи зажигания. В результате этого на момент выхода транспортного средства со сборочного предприятия свеча зажигания может быть засорена или иметь тенденцию к засорению. Засорение свечи зажигания может затруднять запуск двигателя. Кроме того, засорение свечи зажигания может вызывать возникновение предусмотренных гарантией неисправностей при малом пробеге.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из примеров осуществления, вышеописанные недостатки могут быть устранены при помощи способа управления впрыском топлива в двигателе посредством инжектора прямого впрыска (ИПВ), включающего в себя эксплуатацию двигателя по первой схеме подачи топлива посредством прямого впрыска, включающей в себя единый прямой впрыск топлива на такте впуска, при запуске двигателя в предпоставочном состоянии и эксплуатацию двигателя по второй, отличной от первой, схеме подачи топлива посредством прямого впрыска, включающей в себя раздельный прямой впрыск топлива при запуске двигателя в послепоставочном состоянии. Таким образом, может быть уменьшено засорение сажей свечей зажигания нового двигателя, оборудованного только ИПВ. Однако в двигателях, оборудованных как ИПВ, так и инжекторами распределенного впрыска (ИРВ), впрыск топлива в двигатель может производиться через инжектор распределенного впрыска с заправкой топливной рампы прямого впрыска во время нахождения двигателя в предпоставочном состоянии. Впрыск топлива только методом распределенного впрыска с заправкой топливной рампы прямого впрыска обеспечивает сокращение времени заправки и сокращение длительности пребывания транспортного средства на сборочном предприятии по окончании сборки. Таким образом, схемы подачи топлива в предпоставочном состоянии могут быть скорректированы в зависимости от имеющихся в двигательной системе средств подачи топлива. В соответствии с одним из примеров осуществления, после сборки транспортного средства на сборочном предприятии (например, когда двигатель новый и находится в предпоставочном состоянии) транспортное средство может быть доставлено в пункт, в котором должен быть произведен первый запуск двигателя (то есть должно произойти самое первое событие сгорания в двигателе, в котором до этого не происходило событий сгорания, причем самое первое событие сгорания должно произойти при самом первом запуске двигателя после исходной сборки транспортного средства). При самом первом событии сгорания в таком пункте подача топлива в двигатель может быть произведена по первой схеме прямого впрыска топлива, включающей в себя единый прямой впрыск топлива на такте впуска. Кроме того, момент впрыска топлива на такте впуска может быть установлен с опережением, в результате чего впрыск топлива на такте впуска первого события сгорания производят в более ранний момент такта впуска. Это обеспечивает наличие достаточного времени для тщательного смешивания топлива с воздухом перед образованием искры, что уменьшает скопления топлива в камере, которые в противном случае могли бы вызвать засорение свечи зажигания. В необязательном варианте осуществления применение единого прямого впрыска на такте впуска может быть продолжено в течение первого числа событий сгорания после самого первого события сгорания в новом двигателе или в течение первого числа запусков двигателя после самого первого запуска двигателя после сборки транспортного средства. После первого запуска (или первого числа запусков) или после выхода двигателя со сборочного предприятия (например, доставки потребителю или продавцу), когда двигатель находится в послепоставочном состоянии, подача топлива в двигатель может быть переведена на вторую, отличную от первой, схему. В таком случае при запуске двигателя подача топлива в двигатель при первом событии сгорания может быть произведена посредством прямого впрыска, причем схема прямого впрыска включает в себя первый впрыск на такте впуска с последующим вторым впрыском на такте сжатия. Кроме того, раздельный прямой впрыск может включать в себя один или несколько впрысков с обеднением смеси на такте впуска и один или несколько впрысков с обогащением смеси на такте сжатия для обогащения воздушно-топливной смеси вблизи свечи по сравнению с общим состоянием смеси. Разделение прямого впрыска в послепоставочном состоянии двигателя обеспечивает возможность достижения температуры включения каталитического нейтрализатора без увеличения выбросов твердых частиц в составе отработавших газов и снижения устойчивости сгорания в двигателе.
Таким образом, схема подачи топлива в системах, содержащих только ИПВ, может быть скорректирована во время нахождения двигателя в предпоставочном состоянии. Технический эффект применения схемы подачи топлива с единым прямым впрыском на такте впуска с установкой момента впрыска с опережением при предпоставочном состоянии двигателя состоит в обеспечении достаточного времени для смешивания впрыскиваемого топлива с воздухом внутри цилиндра до события зажигания в цилиндре. В результате этого число областей с обогащенной смесью может быть уменьшено, что приводит к сокращению выбросов сажи несмотря на многократные запуски двигателя в течение короткого времени. Сокращение выбросов сажи приводит к уменьшению вероятности засорения свечей зажигания. Однако в двигательных системах, оборудованных как ИПВ, так и ИРВ, подача топлива в предпоставочном состоянии может производиться через ИРВ с последующим переключением на ИПВ в послепоставочном состоянии. Таким образом, схемы подачи топлива могут быть скорректированы в зависимости от имеющихся в двигательной системе средств подачи топлива. В целом может быть достигнуто увеличение срока службы компонентов двигателя и снижение вероятности возникновения предусмотренных гарантией неисправностей.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема одного из вариантов осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 2А представлена блок-схема способа выбора схемы подачи топлива в зависимости от наличия в двигателе одинарной или двойной системы подачи топлива.
На фиг. 2 В представлена блок-схема способа эксплуатации двигателя с ИПВ с разными схемами подачи топлива до поставки и после поставки в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 представлен пример профилей впрыска топлива при начальном запуске и последующих запусках двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для корректировки схемы подачи топлива с целью уменьшения выбросов сажи в двигателе, например, в двигательной системе по фиг. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, например, представленной на фиг. 2А, для определения схемы впрыска топлива в зависимости от наличия в двигательной системе одинарной или двойной системы подачи топлива. Если двигательная система содержит инжектор распределенного впрыска топлива (ИРВ) и инжектор прямого впрыска (ИПВ), то, как показано на фиг. 2А, во время нахождения транспортного средства на сборочном предприятии контроллер двигателя может подавать топливо в двигатель через ИРВ с периодическими включениями ИПВ. Однако если двигательная система содержит только инжекторы прямого впрыска, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, например, представленной на фиг. 2В, для работы по схеме единого прямого впрыска на такте впуска во время запусков двигателя, при которых вероятность засорения свечи зажигания более высока, например, во время начального запуска двигателя после сборки на сборочном предприятии. После этого контроллер может перейти к подаче топлива в двигатель по схеме раздельного прямого впрыска, включающего в себя прямой впрыск на такте впуска и прямой впрыск на такте сжатия, во время запусков двигателя, при которых вероятность засорения свечи зажигания менее высока, например, во время запусков двигателя после выхода со сборочного предприятия. Примеры профилей впрыска топлива, которые могут быть использованы при различных запусках двигателей, содержащих ИРВ и ИПВ и только ИПВ, показаны со ссылками на фиг. 3.
На фиг. 1 представлен пример камеры сгорания цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Управление двигателем 10 может быть по меньшей мере частично обеспечено системой управления, содержащей контроллер 12, и сигналами, вводимыми оператором 130 транспортного средства через средства 132 ввода. В соответствии с настоящим примером осуществления, в состав средств 132 ввода входят педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала ПП положения педали. Цилиндр (также называемый в настоящем описании «камерой сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания, между которыми расположен поршень 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, с коленчатым валом 140 может быть соединен через маховик электромотор стартера (не представлен) для обеспечения возможности запуска двигателя 10 в работу.
Впускаемый воздух может поступать в цилиндр 14 через ряд впускных каналов 142, 144 и 146. В дополнение к цилиндру 14 впускной канал 146 может находиться в сообщении и с другими цилиндрами двигателя 10. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, один или несколько впускных каналов могут содержать средства наддува, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель. Например, на фиг. 1 представлен двигатель 10, оборудованный турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, установленный между впускными каналами 142 и 144, и выхлопную турбину 176, установленную в выхлопном канале 148. В случае использования средств наддува по схеме турбонаддува приведение в действие компрессора 174 может быть по меньшей мере частично обеспечено выхлопной турбиной 176 через вал 180. Однако в соответствии с другими примерами осуществления, например, в случае использования в двигателе 10 механического нагнетателя, выхлопная турбина 176 может отсутствовать, а приведение в действие компрессора 174 может быть обеспечено механической энергией, поступающей от электромотора или двигателя. Во впускном канале двигателя может быть предусмотрена дроссельная заслонка 162 с дроссельной пластиной 164 для регулирования расхода и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссельная заслонка 162 может быть расположена ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в альтернативном варианте осуществления, выше по потоку от компрессора 174.
x
x
Отработавшие газы могут поступать в выхлопной канал 148 из цилиндра 14 и других цилиндров двигателя 10. Как показано на схеме, к выхлопному каналу 148 подсоединен газоанализатор 128 отработавших газов, установленный выше по потоку от средств 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может представлять собой любой соответствующий датчик для измерения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, линейный кислородный датчик или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухпозиционный кислородный датчик или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), или датчик содержания оксидов азота (NO), углеводородов (HC) или угарного газа (CO). Средства 178 снижения токсичности выбросов могут представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NO, различные другие средства снижения токсичности выбросов или их сочетания.
Каждый из цилиндров двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выхлопных клапанов. Например, представленный на схеме цилиндр 14 содержит по меньшей мере один тарельчатый впускной клапан 150 и по меньшей мере один тарельчатый выхлопной клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 14. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, каждый из цилиндров двигателя 10, в том числе и цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два тарельчатых впускных клапана и по меньшей мере два тарельчатых выхлопных клапана, расположенных в верхней части цилиндра.
Контроллер 12 может управлять впускным клапаном 150 через привод 152. Аналогичным образом контроллер 12 может управлять выхлопным клапаном 156 через привод 154. В некоторых условиях контроллер 12 может изменять сигналы, передаваемые приводам 152 и 154 для регулирования открытия и закрытия соответствующих впускного и выхлопного клапанов. Положение впускного клапана 150 и выхлопного клапана 156 может быть определено соответствующими датчиками положения клапанов (не представлены). Приводы клапанов могут представлять собой электрические клапанные приводы, кулачковые клапанные приводы или их сочетания. Фазы впускного и выхлопного газораспределения могут быть установлены синхронными или с использованием любых из методов изменения фаз впускного кулачкового распределения, изменения фаз выхлопного кулачкового распределения, двойного независимого изменения фаз кулачкового распределения или фиксированного кулачкового распределения. Каждая из кулачковых приводных систем может содержать один или несколько кулачков и может использовать для регулирования работы клапанов одну или несколько из систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), работой которых может управлять контроллер 12. Например, цилиндр 14 может содержать впускной клапан, управляемый электромеханическим клапанным приводом, и выхлопной клапан, управляемый кулачковым приводом, содержащим системы ППК и/или ИФКР. В соответствии с другими примерами осуществления, управление впускными и выхлопными клапанами может быть обеспечено общим клапанным приводом или приводной системой или же приводом или приводной системой с изменением фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может обеспечивать некоторую степень сжатия, равную отношению объема цилиндра при нахождении поршня 138 в нижней мертвой точке к его объему при нахождении поршня в верхней мертвой точке. В соответствии с одним из примеров осуществления, степень сжатия может составлять от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых из примеров осуществления, в которых используют другие виды топлива, степень сжатия может быть увеличена. Такое возможно, например, в случае использования топлива с более высоким октановым числом или более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при использовании прямого впрыска в связи с ее влиянием на детонацию в двигателе.
В соответствии с некоторыми примерами осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может содержать искровую свечу 192 зажигания для запуска сгорания. В некоторых режимах работы система 190 зажигания может создавать в камере 14 сгорания искру зажигания при помощи свечи 192 зажигания при поступлении от контроллера 12 сигнала 03 опережения зажигания. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, в случае способности двигателя 10 запускать сгорание методом автоматического зажигания или посредством впрыска топлива, что возможно, например, в дизельных двигателях.
В общем случае свеча зажигания может подавать в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием электрический ток для воспламенения воздушно-топливной смеси и запуска ее сгорания. Однако в случае образования на зажигательном наконечнике изолятора свечи зажигания слоя постороннего вещества, например, топлива, масла или сажи, может возникать засорение свечи зажигания. Нежелательные последствия засорения свечи зажигания могут быть усилены, когда двигатель (например, новый двигатель) находится в предпоставочном состоянии, то есть когда двигатель установлен в транспортном средстве на сборочном предприятии до поставки потребителю. На сборочном предприятии может быть произведено несколько запусков и остановов транспортного средства. Такой режим работы приводит к чрезмерному образованию сажи, что, в свою очередь, может вызывать засорение свечи зажигания. Поскольку длительность работы двигателя при соотношениях частоты вращения и нагрузки, позволяющих обеспечить нагревание свечи зажигания и сжигание накопившейся сажи, может быть недостаточной, более низкие температуры наконечника свечи зажигания могут вызвать усиление нежелательных эффектов засорения свечи зажигания. Авторы настоящего изобретения выявили возможность корректировки схем подачи топлива в зависимости от возможностей двигателя по впрыску топлива, как показано на фиг. 2А. Например, если транспортное средство оборудовано двигателем, выполненным с возможностью использования двух вариантов впрыска топлива, то в случае констатации предпоставочного состояния двигателя может быть произведено включение топливных инжекторов распределенного впрыска, причем включение топливных инжекторов прямого впрыска может производиться кратковременно для обеспечения возможности вывода воздуха из топливной рампы в камеру сгорания. В двигателях, содержащих только инжекторы прямого впрыска (ПВ), засорение свечей перед поставкой может быть уменьшено путем использования в первом событии сгорания в предпоставочном состоянии (например, при начальном запуске двигателя после сборки транспортного средства на предприятии) прямого впрыска только на такте впуска и использования по меньшей мере в первом событии сгорания после поставки (например, после выхода транспортного средства со сборочного предприятия и его доставки потребителю) раздельного прямого впрыска, как раскрыто более подробно со ссылками на фиг. 2В и 3. В случае применения раздельного ПВ смесь, впрыскиваемая на такте впуска, может быть обеднена по сравнению со стехиометрическим состоянием, а смесь, впрыскиваемая на такте сжатия, может быть обогащена по сравнению со стехиометрическим состоянием, что обеспечивает обогащение воздушно-топливного отношения вблизи свечи с целью облегчения сгорания.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, каждый из цилиндров двигателя 10 может быть оборудован одним или несколькими топливными инжекторами для подачи в него топлива. В представленном примере, не налагающем каких-либо ограничений, цилиндр 14 содержит два топливных инжектора 166 и 170. Топливные инжекторы 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, поступающего из топливной системы 8. Топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливный инжектор 166 представлен связанным с цилиндром 14 непосредственно для прямого впрыска в него топлива, количество которого пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-1, получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливный инжектор 166 производит так называемый прямой впрыск (обозначаемый далее аббревиатурой «ПВ») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на фиг. 1 топливный инжектор 166 представлен установленным на боковой поверхности цилиндра, в альтернативном варианте осуществления он может быть расположен над поршнем, например, вблизи свечи 192 зажигания. Такое положение может способствовать смешиванию и сгоранию при работе двигателя на топливе на спиртовой основе в связи с более низкой летучестью некоторых видов топлива на спиртовой основе. В альтернативном варианте осуществления инжектор может быть расположен над поршнем и вблизи впускного клапана для усиления смешивания. Топливо может поступать в топливный инжектор 168 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Кроме того, топливный бак может содержать датчик давления, передающий сигналы в контроллер 12.
Топливный инжектор 170 представлен установленным не в цилиндре 14, а во впускном канале 146, в соответствии с конфигурацией так называемого распределенного впрыска топлива во впускной порт, расположенный выше по потоку от цилиндра 14. Топливный инжектор 170 может производить впрыск поступающего из топливной системы 8 топлива, количество которого пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ-2, получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 171. Топливный инжектор 170 может быть назван инжектором распределенного впрыска (ИРВ) топлива. Следует отметить, что в обеих системах впрыска может быть использован один и тот же драйвер 168 или 171, или же может быть использовано несколько драйверов, например, драйвер 168 для топливного инжектора 166 и драйвер 171 для топливного инжектора 170, как показано на схеме.
В альтернативных примерах осуществления оба топливных инжектора 166 и 170 могут быть выполнены в конфигурации прямого впрыска (ПВ) для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 14. В соответствии с другим примером осуществления, оба топливных инжектора 166 и 170 могут быть выполнены в конфигурации распределенного впрыска для впрыска топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В соответствии с другими примерами осуществления, цилиндр 14 может содержать лишь один топливный инжектор, выполненный с возможностью приема из разных топливных систем разных видов топлива с формированием топливной смеси с переменным относительным содержанием разных видов топлива, а также с возможностью впрыска такой топливной смеси либо непосредственно в цилиндр по схеме прямого впрыска, либо выше по потоку от впускного клапана по схеме распределенного впрыска. Таким образом, следует понимать, что описываемые топливные системы могут не быть ограничены конкретными конфигурациями топливных инжекторов, раскрытыми в настоящем описании в качестве примера.
Оба инжектора могут производить подачу топлива в цилиндр в течение одного и того же рабочего цикла цилиндра. Например, каждый из инжекторов может подавать в цилиндр часть суммарного количества топлива, сгорающего в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или соотношение количества топлива между инжекторами может зависеть от условий работы, например, от предпоставочного/послепоставочного состояния, нагрузки на двигатель, детонации и температуры отработавших газов, как описано ниже, ввод топлива по схеме распределенного впрыска может быть произведен при открытом впускном клапане, при закрытом впускном клапане (например, по существу, до такта впуска), а также как при открытом, так и при закрытом впускном клапане. Аналогичным образом ввод топлива по схеме прямого впрыска может быть произведен, например, на такте впуска, а также частично на предыдущем такте выхлопа, на такте впуска и частично на такте сжатия. Таким образом, инжекторы распределенного и прямого впрыска могут производить впрыск топлива даже для одного и того же события сгорания в разные моменты времени. Кроме того, в течение одного рабочего цикла цилиндра может быть произведено несколько впрысков подаваемого топлива для одного и того же события сгорания. Такие несколько впрысков могут быть произведены на такте сжатия, на такте впуска или в течение любого соответствующего сочетания этих тактов. В соответствии с одним из примеров осуществления, когда двигатель находится в предпоставочном состоянии, схема подачи топлива может быть скорректирована в зависимости от того, содержит ли двигательная система только ИПВ или ИПВ и ИРВ, как показано на фиг. 2А. В двигателях с двойной системой подачи топлива (например, оборудованных ИПВ и ИРВ) в предпоставочном состоянии подача топлива в двигатель может быть обеспечена с использованием ИРВ и кратковременными включениями ИПВ для обеспечения возможности вывода воздуха из топливной рампы в камеру сгорания (фиг. 2А). В системах, содержащих только ИПВ, вся подача топлива в двигатель может быть обеспечена в соответствии с первой схемой подачи топлива с ПВ, включающей в себя единый ПВ топлива на такте впуска по меньшей мере для первого события сгорания для уменьшения засорения свечи зажигания, как описано со ссылками на фиг. 2В. В таком случае в первом событии сгорания всю подачу топлива производят в более ранний момент во время такта впуска для максимизации смешивания воздуха с топливом, что приводит к уменьшению количества топлива, находящегося вблизи свечи зажигания. В то же время, когда двигатель находится в послепоставочном состоянии, подача топлива может производиться с использованием второй, отличной от первой, схемы подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя раздельный прямой впрыск топлива во время первого события сгорания (см. фиг. 2В). Например, когда двигатель находится в послепоставочном состоянии, прямой впрыск топлива может быть разделен и включать в себя первый прямой впрыск топлива, производимый на такте впуска, и второй и прямой впрыск топлива, производимый на такте сжатия.
Прямой впрыск по меньшей мере некоторой части топлива в двигатель на такте сжатия включает в себя корректировку соотношения раздельного впрыска при раздельном прямом впрыске (ПВ), в соответствии с которым топливный инжектор вводит некоторую долю топлива во время такта впуска, а оставшуюся часть топлива - во время такта сжатия. Таким образом, относительное распределение всего впрыскиваемого топлива между (прямым) впрыском на такте впуска и (прямым) впрыском на такте сжатия может быть названо долей раздельного ПВ. Например, прямой впрыск большего количества топлива на такте впуска события сгорания может соответствовать более высокой доле раздельного ПВ, а прямой впрыск большего количества топлива на такте сжатия события сгорания может соответствовать менее высокой доле раздельного ПВ. При этом раздельный ПВ может быть применен как в системах, содержащих только ИПВ, так и в системах, содержащих ИПВ и ИРВ. Например, раздельный прямой впрыск может быть использован в системах ИПВ-ИРВ после поставки транспортного средства, если раздельный впрыск обеспечивает более быстрое нагревание катализатора, в то же время обеспечивая выполнение других требований по уровням выбросов сажи.
Как было указано выше, на фиг. 1 представлен лишь один из цилиндров многоцилиндрового двигателя. При этом каждый из цилиндров может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выхлопных клапанов, один или несколько топливных инжекторов, свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое требуемое число цилиндров, в том числе 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров. Кроме того, каждый из таких цилиндров может содержать некоторые из различных компонентов, представленных на фиг. 1 и раскрытых в описании цилиндра 14.
Топливные инжекторы 166 и 170 могут обладать разными характеристиками. В частности, они могут иметь разные размеры; например, один из инжекторов может иметь инжекционное отверстие большего диаметра, чем второй. В число других возможных различий в частности, но не исключительно, входят разные углы впрыскивания, разные рабочие температуры, разные направления впрыска, разные длительности впрыска, разные характеристики струи, разные расположения и т.д. Кроме того, разные эффекты могут быть получены в зависимости от соотношения количества топлива, впрыскиваемого инжекторами 170 и 166.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать разные виды топлива, например, виды топлива с разными топливными характеристиками и разными составами. Разные виды топлива могут различаться в частности по содержанию спирта, содержанию воды, октановому числу, теплоте парообразования, составу топливной смеси и/или сочетаниям этих характеристик и т.д. Например, виды топлива с разной теплотой парообразования могут представлять собой используемый в качестве первого топлива с более низкой теплотой парообразования бензин и используемый в качестве второго топлива с более высокой теплотой парообразования этанол. В соответствии с другим примером осуществления, двигатель может использовать в качестве первого вида топлива бензин, а в качестве второго вида топлива - спиртосодержащую смесь, например, Е85 (содержащую приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (содержащую приблизительно 85% метанола и 15% бензина). В число других пригодных к использованию веществ входят вода, метанол, смесь спирта с водой, смесь воды с метанолом, смесь спиртов и т.д.
В соответствии с другим примером осуществления, оба вида топлива могут представлять собой спиртосодержащие смеси с разным содержанием спиртов, причем первый вид топлива может представлять собой смесь бензина со спиртом с менее высоким содержанием спирта, например, E10 (содержащую приблизительно 10% этанола), а второй вид топлива может представлять собой смесь бензина со спиртом с более высоким содержанием спирта, например, Е85 (содержащую приблизительно 85% этанола). Кроме того, первый и второй вид топлива также могут быть различными по другим характеристикам, например, по температуре, вязкости, октановому числу и т.д. Кроме того, характеристики топлива в одном или обоих топливных баках могут часто изменяться, например, в связи с изменениями параметров заливки баков в разные дни.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства 110, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных.
Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК давления воздуха в коллекторе от датчика ДВК можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 может определять температуру двигателя по температуре хладагента двигателя, определяемой датчиком 116 температуры. В соответствии с одним из примеров осуществления, при запуске двигателя контроллер может получать информацию о температуре двигателя и передавать сигнал топливному инжектору прямого впрыска для корректировки импульса впрыска топлива и момента впрыска в соответствии с первой или второй схемой подачи топлива.
В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер может отслеживать число запусков двигателя, например, по включениям ключа зажигания. В соответствии с одним из примеров осуществления, при числе запусков двигателя, меньшем порогового, контроллер может констатировать, что двигатель находится в предпоставочном состоянии и использовать первую схему подачи топлива, включающую в себя единый прямой впрыск на такте впуска. В соответствии с другим примером осуществления, при пробеге (то есть суммарном расстоянии, пройденном транспортным средством в данной поездке/ездовом цикле, или суммарном расстоянии, пройденном транспортным средством после сборки транспортного средства на предприятии), меньшем порогового, контроллер может констатировать, что двигатель находится в предпоставочном состоянии. Если число запусков двигателя превышает пороговое, контроллер может констатировать, что двигатель находится в послепоставочном состоянии и использовать вторую схему подачи топлива, включающую в себя первый прямой впрыск на такте впуска и второй прямой впрыск на такте сжатия. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления продавец транспортного средства (или обслуживающий его техник) может отключить предпоставочную схему, путем задействования последовательности исполнительных механизмов или проведения диагностики и отключения предпоставочного режима при помощи программной функции. В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может быть выполнен с возможностью определения температуры свечи зажигания по выходному сигналу датчика 116. Если определенная таким образом температура свечи зажигания превышает пороговую, контроллер может произвести переход с первой схемы подачи топлива, включающей в себя единый прямой впрыск на такте впуска, на вторую схему подачи топлива, включающую в себя раздельный прямой впрыск на тактах впуска и сжатия. В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может получать сигнал от датчика 120 на эффекте Холла для определения положений коленчатого вала и распределительного вала. Отслеживая положение коленчатого вала, контроллер может определить, например, порядковый номер события сгорания. В таком случае контроллер может корректировать схемы подачи топлива в зависимости от суммарного числа события сгорания после первого запуска (или начального запуска) двигателя. Например, при использовании двигателей с двойной системой подачи топлива (например, содержащих ИПВ и ИРВ) до поставки подача топлива в двигатель может быть исходно обеспечена (только) с использованием ПВ, причем возможны кратковременные включения распределенного впрыска (РВ) для вывода воздуха из топливной рампы в камеру сгорания. Кроме того, контроллер может корректировать ширину импульсов сигналов ДИВТ-1 и ДИВТ-2 для регулировки соотношения количества топлива, впрыскиваемого через инжектор распределенного впрыска и инжекторы прямого впрыска. При использовании систем, содержащих только ИПВ, контроллер может производить перевод двигателя, использующего только ПВ, с единого прямого впрыска на такте впуска на прямой впрыск по меньшей мере части топлива на такте сжатия в зависимости от суммарного числа события сгорания после первого запуска (или начального запуска) двигателя.
Таким образом, в соответствии с решением по фиг. 1, предлагается система, содержащая двигатель, содержащий цилиндр, инжектор прямого впрыска и контроллер, содержащий сохраненные в долговременной памяти машиночитаемые инструкции для: эксплуатации двигателя с единым прямым впрыском топлива на такте впуска при первом запуске двигателя после сборки транспортного средства и эксплуатации двигателя с некоторым соотношением раздельного впрыска топлива, впрыскиваемого прямым впрыском на такте впуска, и топлива, впрыскиваемого прямым впрыском на такте сжатия, после истечения порогового числа запусков двигателя. Дополнительно или альтернативно, каждое из среднего момента впрыска топлива из инжектора прямого впрыска и соотношения раздельного впрыска могут быть скорректированы в зависимости от числа событий сгорания после первого запуска двигателя. Дополнительно или альтернативно, контроллер содержит дополнительные инструкции для задержки среднего момента впрыска топлива из инжектора прямого впрыска после достижения числом запусков двигателя после первого запуска двигателя порогового числа. Дополнительно или альтернативно, контроллер содержит дополнительные инструкции для увеличения соотношения раздельного впрыска после достижения числом запусков двигателя порогового числа.
На фиг. 2А представлен пример способа 200 для определения схемы подачи топлива в двигатель (например, двигатель 10 по фиг. 1) транспортного средства по настоящему изобретению. Схема подачи топлива может быть скорректирована при помощи способа 200 в зависимости от наличия или отсутствия в двигателе двойной системы подачи топлива. Инструкции для выполнения способов 200 и других способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть выполнены контроллером в соответствии с инструкциями, сохраненными в памяти контроллера, и с учетом сигналов, поступающих от датчиков двигательной системы, например, датчиков, описанных выше со ссылками на фиг. 1. Контроллер может использовать для регулирования работы двигателя в соответствии с нижеописанными способами исполнительные механизмы двигателя двигательной системы.
Недавно изготовленное транспортное средство считают находящимся в предпоставочном состоянии во время его пребывания на сборочном предприятии и до его поставки потребителю. В случае нахождения транспортного средства в предпоставочном состоянии контроллер транспортного средства может задействовать предпоставочный статус транспортного средства. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, предпоставочный статус может представлять собой исходную настройку недавно собранного двигателя, отключаемую после выхода транспортного средства со сборочного предприятия. В соответствии с другими примерами осуществления, оператор транспортного средства может задействовать предпоставочный статус (или предпоставочное состояние) при первой эксплуатации транспортного средства после его сборки в конечном пункте производственного конвейера сборочного предприятия. После окончания срока действия и/или отключения предпоставочного статуса транспортное средство может перейти из предпоставочного в послепоставочное состояние (или может быть задействован послепоставочный статус). Контроллер выполняет способ 200 для определения предпоставочного или послепоставочного состояния транспортного средства и дополнительной регулировки подачи топлива в двигатель в зависимости от имеющейся системы подачи топлива (например, одинарной или двойной).
На начальном этапе 202 способа 200 определяют, истекло ли пороговое число запусков двигателя. Например, запуск двигателя может быть необходим в одном или нескольких разных пунктах сборочного предприятия, и может быть определено, превышает на данный момент ли число запусков двигателя после самого первого запуска двигателя после сборки транспортного средства, пороговое число запусков двигателя. Так, число запусков двигателя может быть определено, например, по числу включений электромотора стартера. В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер может определить, представляет ли собой требуемый в данный момент запуск двигателя на сборочном предприятии самый первый запуск двигателя после сборки транспортного средства при отсутствии предыдущих запусков двигателя. Таким образом, может быть определено, затребовано ли первое сгорание топлива в двигателе после сборки двигательной системы без предыдущих затребованных или завершенных событий сгорания. В таком примере осуществления пороговое число запусков двигателя может быть установлено равным двум, и если число запусков двигателя, произведенных на сборочном предприятии, меньше двух, то контроллер может констатировать, что данный запуск двигателя представляет собой самый первый запуск двигателя, и начать подачу топлива в двигатель с использованием предпоставочной калибровки. В таком случае двигатель может представлять собой новый двигатель, и самый первый запуск нового двигателя может быть назван начальным запуском. В соответствии с другим примером осуществления, пороговое число запусков двигателя может быть установлено равным альтернативному числу. Если суммарное число запусков двигателя, произведенных после самого первого запуска двигателя, меньше такого альтернативного числа, а транспортное средство по-прежнему находится на сборочном предприятии, то контроллер может констатировать, что транспортное средство находится в предпоставочном состоянии (или состоянии начального запуска) и начать подачу топлива в двигатель с использованием предпоставочной калибровки. В соответствии с одним из примеров осуществления, альтернативное число может представлять собой число запусков, установленное по умолчанию производителем с учетом типа и модели транспортного средства. В соответствии с другим примером осуществления, альтернативное число может быть введено оператором транспортного средства.
Если на этапе 202 определяют, что двигатель уже совершил пороговое число запусков («ДА»), то двигатель считают находящимся в послепоставочном состоянии, и способ 200 переходит к этапу 214, на котором подачу топлива в двигатель настраивают с использованием послепоставочной калибровки, как будет подробнее описано ниже.
Если на этапе 202 определяют, что двигатель еще не совершил порогового числа запусков («НЕТ»), то способ 200 переходит к этапу 204 для выбора схемы подачи топлива в двигатель. В соответствии с одним из примеров осуществления, завершение предпоставочной фазы может быть установлено по одному или нескольким из критериев достижения заранее определенного пробега (проверяемого на этапе 204), отключения предпоставочного статуса калибровки (проверяемого на этапе 206), падения уровня топлива в топливном баке ниже порогового значения, достижения числом событий сгорания порогового числа, достижения наконечником свечи зажигания заранее определенной температуры и т.п.
На этапе 204 способа 200 определяют, достиг ли пробег транспортного средства порогового значения. Контроллер может регистрировать и обновлять информацию о пробеге транспортного средства, начиная с момента сборки транспортного средства. В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может проверять, превышает ли суммарный пробег (например, суммарное число пройденных километров) за одну поездку или один ездовой цикл транспортного средства пороговое значение. Так, одна поездка может происходить от запуска двигателя до следующего за ним останова двигателя, если между этими событиями нет других запусков и остановов. В альтернативном варианте осуществления может быть определено, превышает ли суммарный пробег за несколько ездовых циклов после сборки транспортного средства на предприятии пороговую величину пробега. Если на этапе 204 устанавливают, что пробег не достигает пороговой величины, или суммарный пробег за одну поездку ниже пороговой величины («НЕТ»), то способ 200 переходит к этапу 206 для дополнительной проверки предпоставочного статуса. Однако если на этапе 204 устанавливают, что пробег достиг пороговой величины, или суммарный пробег за одну поездку превышает пороговую величину («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 214, на котором контроллер может настроить схему подачи топлива с использованием послепоставочной калибровки.
На этапе 206 способа 200 производят проверку выхода из предпоставочного статуса. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, обслуживающий техник может отключить предпоставочную калибровку путем приведения в действие нескольких исполнительных механизмов в заранее определенной последовательности или путем проведения диагностики и запуска программной функции отключения предпоставочной калибровки. Если на этапе 206 устанавливают, что предпоставочный статус все еще действует («НЕТ»), то способ 200 переходит к этапу 208. Однако если на этапе 206 устанавливают, что предпоставочный статус уже не действует («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 214.
На этапе 208 способа 200 производят проверку наличия оборудования РВ. Так, двигательная система может быть оборудована одинарной или двойной системой подачи топлива. Если на этапе 208 определяют, что двигатель оборудован для подачи топлива только системой ПВ («НЕТ»), констатируют, что двигатель оборудован одинарной системой подачи топлива. В таком случае способ 200 переходит к этапу 210, на котором контроллер может использовать для подачи топлива в двигатель первую схему подачи топлива, причем первая схема подачи топлива включает в себя запуск двигателя с использованием единого прямого впрыска на такте впуска, как будет более подробно описано со ссылками на фиг. 2В. Затем способ 200 завершает работу.
Если на этапе 208 определяют, что оборудование РВ присутствует («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 212. При наличии инжекторов РВ и ПВ констатируют, что двигатель оборудован двойной системой подачи топлива. Наличие оборудования РВ может быть установлено по наличию электронного драйвера РВ (например, драйвера 171 по фиг. 1). Если на этапе 208 определяют, что оборудование РВ присутствует («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 212, на котором контроллер может произвести включение ИРВ с кратковременными включениями ИПВ по мере необходимости. Например, контроллер может произвести включение ИРВ и временное отключение ИПВ с кратковременными повторными включениями ИПВ для предотвращения засорения инжектора ПВ сажей. В случае превышения нижних пороговых значений температуры и времени могут быть произведены временные включения ПВ для поддержания чистоты системы. Например, контроллер может производить периодические включения ИПВ во время впрыска с использованием ИРВ (например, каждый пятый или десятый впрыск топлива может быть произведен при помощи инжектора ПВ) для поддержания чистоты наконечника инжектора ПВ. Контроллер также может производить кратковременные включения ИПВ в предпоставочном состоянии для обеспечения возможности вывода воздуха из топливной рампы в камеру сгорания. В соответствии с другим примером осуществления, ИПВ может быть задействован, если контроллер устанавливает, что насос ПВ был выключен в течение значительного времени. В соответствии с другими примерами осуществления, контроллер может включать ИПВ в случае превышения температурой двигателя (определенной по температуре хладагента, измеряемой датчиком температуры, например, датчиком 116 по фиг. 1) порогового значения. Затем способ 200 завершает работу.
Если же на этапе 202 определяют, что пороговое число запусков уже исчерпано («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 214, на котором контроллер производит настройку подачи топлива в двигатель с использованием послепоставочной калибровки. Контроллер также может перейти к этапу 214 в случае выполнения других условий (например, превышения порогового пробега или выхода из предпоставочного статуса). Например, если на этапе 204 определяют, что транспортное средство уже набрало пороговый пробег («ДА»), то способ 200 также переходит к этапу 214. Аналогичным образом, если на этапе 206 констатируют выход из предпоставочного статуса («ДА»), то способ 200 переходит к этапу 214.
В соответствии с одним из примеров осуществления, послепоставочная калибровка может быть задействована и включена только после отключения предпоставочной калибровки. Кроме того, нахождение транспортного средства в послепоставочной фазе может быть констатировано только после завершения предпоставочной фазы. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, предпоставочное состояние может быть задействовано в недавно изготовленном транспортном средстве после производства и сборки транспортного средства в предпоставочной фазе, а послепоставочное состояние может быть задействовано автоматически по истечении заранее определенного времени эксплуатации транспортного средства или после прохождения им заранее определенного расстояния.
На этапе 214 контроллер может настроить схему подачи топлива в двигатель с использованием послепоставочной калибровки. В случае использования двигателя с двойной системой подачи топлива настройка подачи топлива с использованием послепоставочной калибровки может включать в себя впрыск топлива при помощи только ИРВ; однако в случае превышения температурой двигателя определенного порога контроллер может производить временное переключение с РВ на ПВ. Следует понимать, что во время впрыска при помощи ИРВ контроллер может производить кратковременные включения ИПВ во избежание засорения инжектора.
Например, в системе РВ/ПВ настройка подачи топлива с использованием послепоставочной калибровки может включать в себя подачу некоторой части топлива методом распределенного впрыска и включение ранее отключенного инжектора прямого впрыска. В соответствии с одним из примеров осуществления, если температура двигателя превышает пороговую, контроллер может произвести переключение с РВ на раздельный РВ/ПВ. В соответствии с другим примером осуществления, если температура свечи зажигания выше пороговой температуры свечи зажигания, контроллер может произвести переключение с РВ на раздельный РВ/ПВ. В соответствии с другим примером осуществления, если число событий сгорания после первого события сгорания при запуске двигателя превосходит пороговое число, контроллер может произвести переключение с РВ на раздельный РВ/ПВ.
Кроме того, контроллер может корректировать ширину импульса сигналов, передаваемых топливным инжекторам распределенного и прямого впрыска, для корректировки соотношения РВ/ПВ для топлива, впрыскиваемого топливным инжектором распределенного впрыска и топливным инжектором прямого впрыска. В таком случае соотношение раздельного впрыска РВ/ПВ может быть определено как отношение количества топлива, впрыскиваемого инжектором распределенного впрыска (ИРВ), к количеству топлива, впрыскиваемого инжектором прямого впрыска (ИПВ). Например, впрыск большего количества топлива инжектором распределенного впрыска, чем инжектором прямого впрыска, для одного и того же события сгорания может соответствовать более высокому соотношению раздельного впрыска РВ/ПВ. При этом впрыск топлива инжектором распределенного впрыска может быть произведен на такте выхлопа предыдущего рабочего цикла двигателя. На такте выхлопа впускной клапан может быть закрыт, что дает впрыскиваемому топливу достаточно времени для смешивания с воздухом перед поступлением в камеру сгорания через впускной клапан, открытый на такте впуска.
Однако в системах, оборудованных только ИПВ, настройка подачи топлива с использованием послепоставочной калибровки может включать в себя впрыск части топлива во время такта сжатия, как описано со ссылками на фиг. 2 В. Так, впрыск на такте сжатия может быть использован в режиме включения каталитического нейтрализатора для поддержания устойчивого сгорания при работе в общем режиме, обедненным по сравнению со стехиометрическим. Затем способ 200 завершает работу.
На фиг. 2 В представлен пример способа 250 для определения схемы подачи топлива в двигателе транспортного средства, содержащем только ИПВ, в соответствии с настоящим изобретением. Схема подачи топлива может быть скорректирована при помощи способа 250 в зависимости от того, находится ли двигатель ПВ в предпоставочном или послепоставочном состоянии, а также в зависимости от условий работы двигателя, например, температуры двигателя, номера события сгорания, отсчитанного от запуска двигателя, и т.д. Инструкции для выполнения способов 250 могут быть выполнены контроллером в соответствии с инструкциями, сохраненными в памяти контроллера, и с учетом сигналов, поступающих от датчиков двигательной системы, например, датчиков, описанных выше со ссылками на фиг. 1. Контроллер может использовать для регулирования работы двигателя в соответствии с нижеописанными способами исполнительные механизмы двигателя двигательной системы.
На начальном этапе 252 способа 250 производят оценку и/или измерение условий работы двигателя. В число условий работы двигателя могут входить частота вращения двигателя, температура двигателя, наличие событий сгорания, параметры окружающей среды (температура, давление, влажность и т.д. окружающей среды), требуемый крутящий момент, давление в коллекторе, расход воздуха в коллекторе, нагрузка на фильтры, состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов, температура масла, давление масла, время выдержки, место установки топливной трубки в топливной системе (учитываемое при определении температуры топлива), температура свечи зажигания и т.п. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, способ 250 может включать в себя оценку и/или измерение контроллером условий работы транспортного средства и двигателя. При этом оценка условий работы двигателя может включать в себя прием сигналов от нескольких датчиков, например, представленных на фиг. 1, и соответствующую обработку этих сигналов в контроллере двигателя.
Затем способ 250 переходит к этапу 254, на котором определяют, находится ли двигатель, содержащий только ИПВ, в предпоставочном состоянии. Как было описано выше со ссылками на фиг. 2А, контроллер может определить, находится ли двигатель, содержащий только ИПВ, в предпоставочном состоянии, по одному или нескольким из критериев включения предпоставочной калибровки, пробега транспортного средства, меньшего заранее определенного порогового пробега, количества топлива, израсходованного транспортным средством, меньшего порогового количества, числа событий сгорания, меньшего порогового числа, и температуры свечи зажигания, меньшей пороговой температуры.
Если контроллер устанавливает на этапе 254, что двигатель, содержащий только ИПВ, находится в предпоставочном состоянии («ДА»), то способ 250 переходит к этапу 256. На этапе 256 способа 250 производят запуск двигателя в соответствии с первой схемой подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя единый прямой впрыск топлива на такте впуска. Как было описано выше со ссылками на фиг. 2А, запуск двигателя в соответствии с первой схемой подачи топлива с прямым впрыском может включать в себя включение инжектора прямого впрыска (например, инжектора 166) двигателя. Вкратце, контроллер может передавать импульс впрыска топлива электронному драйверу (например, электронном драйверу 168 по фиг. 1) для запуска двигателя путем подачи всего топлива в двигатель только с использованием инжектора прямого впрыска на такте впуска рабочего цикла двигателя. При этом в первом событии сгорания запуска двигателя прямой впрыск всего топлива в цилиндр сгорания (например, цилиндр 14 по фиг. 1) производят единым впрыском на такте впуска. Таким образом, впрыск происходит во время перемещения поршня (например, поршня 138 по фиг. 1) от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) и при открытом впускном клапане (например, впускном клапане 150 по фиг. 1). Таким образом, при самом первом событии сгорания в двигателе подача топлива в двигатель может быть произведена в соответствии с первой установленной по умолчанию схемой подачи топлива, включающей в себя единый прямой впрыск топлива на такте впуска. Кроме того, контроллер может скорректировать момент прямого впрыска топлива во время такта впуска. В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер может скорректировать момент прямого впрыска топлива так, чтобы впрыск топлива происходил непосредственно после открытия впускного клапана (например, когда поршень находится ближе к ВМТ). Технический эффект эксплуатации двигателя с единым впрыском топлива на такте впуска и увеличения опережения единого прямого впрыска топлива на такте впуска состоит в обеспечении возможности более ранней подачи топлива, что обеспечивает возможность тщательного смешивания воздуха с топливом в течение такта впуска. Тщательное смешивание воздуха с топливом позволяет уменьшить остаточное количество топлива, находящегося вблизи свечи зажигания. Это, в свою очередь, может уменьшить степень засорения свечи зажигания недавно собранного транспортного средства во время начального запуска двигателя. Затем способ 250 может перейти к этапу 258.
На этапе 258 способа 250 может быть произведен переход к прямому впрыску по меньшей мере некоторой части топлива на такте сжатия в зависимости от условий работы двигателя и номера события сгорания, отсчитанного от первого события сгорания после запуска двигателя. В число условий работы двигателя могут входить температура двигателя и температура свечи зажигания. Например, контроллер может определить температуру двигателя по температуре хладагента двигателя, определенной датчиком температуры. После повышения температуры двигателя транспортного средства с превышением первой пороговой температуры (например, превышающей температуру запуска каталитического нейтрализатора отработавших газов) во время первого запуска двигателя на сборочном предприятии (например, при самом первом запуске двигателя или при последующих запусках двигателя в разных пунктах сборочного конвейера) контроллер может переключить двигатель из режима единого прямого впрыска топлива на такте впуска в режим прямого впрыска по меньшей мере некоторой части топлива на такте сжатия. Такое прекращение единого прямого впрыска топлива на такте впуска после достижения температурой двигателя порогового уровня может обеспечить сокращение выбросов твердых частиц при холодном запуске.
В соответствии с другим примером осуществления, после увеличения температуры свечи зажигания камеры сгорания с превышением первой пороговой температуры свечи зажигания (например, равной 500°С) во время запуска двигателя на сборочном предприятии контроллер может переключить двигатель из режима единого прямого впрыска топлива на такте впуска в режим прямого впрыска по меньшей мере некоторой части топлива на такте сжатия. Контроллер может определить температуру свечи зажигания, например, по данным датчика температуры, расположенного внутри камеры сгорания. В другом варианте осуществления температура свечи зажигания может быть определена по току ионизации в свече зажигания во время такта впуска и/или по предполагаемой температуре наконечника свечи зажигания (которую, в свою очередь, определяют по частоте вращению двигателя и нагрузке на двигатель, а также длительности работы двигателя в данной области соотношений частоты вращения и нагрузки). Так, сгорание топлива в камере сгорания может вызывать ионизацию свечи зажигания. Измерение тока ионизации в зависимости от напряжения, прилагаемого к свече зажигания (например, по методик ионных измерений) обеспечивает возможность определения степени ионизации свечи зажигания, по которой может быть определена температура свечи зажигания. В соответствии с другим примером осуществления, температура свечи зажигания может быть измерена непосредственно при помощи термопары, встроенной в поверхность свечи зажигания. Если температура свечи зажигания превышает первую пороговую температуру свечи зажигания, контроллер может произвести переключение из режима единого прямого впрыска топлива на такте впуска в режим прямого впрыска по меньшей мере некоторой части топлива на такте сжатия.
В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может произвести переключение из режима единого прямого впрыска топлива на такте впуска в режим прямого впрыска по меньшей мере некоторой части топлива на такте сжатия в зависимости от номера события сгорания в двигателе, отсчитанного от первого события сгорания при запуске двигателя.
Прямой впрыск по меньшей мере некоторой части топлива в двигатель на такте сжатия включает в себя корректировку соотношения раздельного прямого впрыска (ПВ), в соответствии с которым топливный инжектор вводит некоторую долю топлива во время такта впуска, а оставшуюся часть топлива - во время такта сжатия. Таким образом, относительное распределение впрыскиваемого топлива между (прямым) впрыском на такте впуска и (прямым) впрыском на такте сжатия может быть названо долей раздельного ПВ. Например, прямой впрыск большего количества топлива на такте впуска события сгорания может соответствовать более высокой доле раздельного ПВ, а прямой впрыск большего количества топлива на такте сжатия события сгорания может соответствовать менее высокой доле раздельного ПВ.
В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер может увеличивать соотношение раздельного ПВ так, чтобы количество топлива, впрыскиваемого на такте сжатия, превышало количество топлива, впрыскиваемого на такте впуска. Контроллер может корректировать ширину импульса впрыска топлива прямого впрыска для изменения количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр на такте впуска и на такте сжатия. Ширина импульса впрыска топлива на такте сжатия может быть больше, чем ширина импульса впрыска топлива на такте впуска, что обеспечивает впрыск большего количества топлива на такте сжатия, чем на такте впуска. Например, соотношение раздельного ПВ может быть установлено равным 0,7, что обеспечивает возможность ввода 70% топлива на такте впуска, а оставшихся 30% топлива -на такте сжатия. Кроме того, момент прямого впрыска топлива на такте впуска может быть установлен с задержкой относительно единого прямого впрыска топлива, использованного для запуска двигателя на этапе 256. Так, средний момент впрыска может быть установлен ближе к началу такта сжатия (например, при положении поршня, близком к НМТ), чем к началу такта впуска (например, при положении поршня, близком к ВМТ).
Кроме того, соотношение раздельного ПВ может быть дополнительно скорректировано в зависимости от содержания спирта в топливе. Например, соотношение раздельного ПВ может быть уменьшено по мере увеличения содержания спирта в топливе так, чтобы обеспечить впрыск большей части топлива на такте сжатия при более высоком содержании спирта в топливе. Кроме того, может быть скорректировано воздушно-топливное отношение события сгорания. Например, на такте впуска воздушно-топливное отношение может быть обеднено по сравнению со стехиометрическим, а на такте сжатия воздушно-топливное отношение может быть обогащено по сравнению со стехиометрическим с сохранением стехиометрического суммарного воздушно-топливного отношения сгорающей смеси для всего события сгорания. Прямой впрыск обедненной смеси на такте впуска и прямой впрыск обогащенной смеси на такте сжатия могут обеспечить существование вблизи свечи зажигания воздушно-топливного отношения, обогащенного по сравнению с общим уровнем смеси, что облегчает сгорание. Затем способ 250 завершает работу.
Если на этапе 254 контроллер устанавливает, что двигатель, оборудованный только ИПВ, находится в послепоставочном состоянии («НЕТ»), то способ 250 переходит к этапу 260, на котором контроллер использует для запуска двигателя в послепоставочном состоянии вторую, отличную от первой, схему/калибровку подачи топлива. В соответствии с одним из примеров осуществления, послепоставочная калибровка может быть задействована и включена только после отключения предпоставочной калибровки. Кроме того, нахождение транспортного средства в послепоставочной фазе может быть констатировано только после завершения предпоставочной фазы. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, предпоставочное состояние может быть задействовано в недавно изготовленном транспортном средстве после производства и сборки транспортного средства в предпоставочной фазе, а послепоставочное состояние может быть задействовано автоматически по истечении заранее определенного времени эксплуатации транспортного средства или после прохождения им заранее определенного расстояния.
В соответствии с одним из примеров осуществления, контроллер может применять вторую схему подачи топлива с использованием доли впрыска на такте сжатия до достижения запуска каталитического нейтрализатора. При этом вторая схема подачи топлива может быть отличной от первой схемы подачи топлива, как объяснено ниже. Эксплуатация двигателя с применением второй схемы подачи топлива с раздельным прямым впрыском может дополнительно включать в себя эксплуатацию двигателя с первым впрыском топлива на такте впуска и последующим вторым впрыском топлива на такте сжатия. В отличие от первой схемы подачи топлива, по которой подачу всего топлива производят на такте впуска, вторая схема подачи топлива включает в себя разделение подачи топлива в камеру сгорания. Как описано выше на этапе 256, соотношение раздельного ПВ определяют как отношение количества топлива, впрыскиваемого на первом татке впуска, к количеству топлива, впрыскиваемого на втором такте сжатия. Соотношение раздельного ПВ может иметь более высокое значение, когда на такте впуска производят впрыск большего количества топлива, чем на такте сжатия. Соотношение раздельного ПВ может иметь менее высокое значение, когда на такте сжатия производят впрыск большего количества топлива, чем на такте впуска цилиндра. Кроме того, момент впрыска на первом такте впуска устанавливают с задержкой относительно момента единого впрыска на такте впуска, используемого в первой схеме подачи топлива. Например, первый впрыск топлива на такте впуска может быть задержан (например, на 20-100 градусов поворота коленчатого вала) в зависимости от количества топлива, впрыскиваемого на такте сжатия.
На этапе 262 способа 250 производят корректировку соотношения раздельного ПВ топлива, подаваемого на первом такте впуска, по сравнению с количеством топлива, подаваемого на втором такте сжатия, в зависимости от каждого из следующего: числа событий сгорания с момента запуска двигателя, и температуры двигателя. Например, по мере увеличения числа событий сгорания контроллер может корректировать соотношение раздельного впрыска топлива так, чтобы количество топлива, подаваемого на такте сжатия, возрастало по сравнению с количеством топлива, подаваемого на такте впуска. Для этого может быть использовано, например, уменьшение соотношения раздельного ПВ. В зависимости от соотношения раздельного ПВ контроллер может корректировать ширину импульса впрыска топлива для изменения количества топлива, подаваемого в цилиндр. Так, ширина импульса, подаваемого на инжектор прямого впрыска, может быть изменена для изменения соотношения раздельного ПВ. При этом настройка соотношения раздельного ПВ на этапе 260 может быть отличной от настройки соотношения раздельного ПВ на этапе 258, на котором транспортное средство еще находится в предпоставочном состоянии. Так, разделение впрыска топлива в предпоставочном состоянии может быть использовано для минимизации образования сажи и предотвращения засорения свечи зажигания, а разделение впрыска топлива в послепоставочном состоянии может быть использовано для разогрева катализатора при минимальном уровне выбросов несгоревших углеводородов, оксидов азота и сажи. В обоих случаях впрыск на такте сжатия может быть сведен к минимуму для повышения устойчивости сгорания без чрезмерного увеличения выбросов.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, соотношение раздельного ПВ может быть дополнительно скорректировано в зависимости от содержания спирта в топливе. При этом соотношение раздельного ПВ может быть уменьшено по мере увеличения содержания спирта в топливе. При уменьшении соотношения раздельного впрыска топлива может быть произведена корректировка впрыска для сохранения неизменными времени начала впрыска на такте впуска и времени окончания впрыска на такте сжатия даже при изменении содержания спирта в топливе, изменении соотношения раздельного впрыска и изменении суммарного количества впрыскиваемого топлива. Затем способ 250 завершает работу.
Таким образом, при первом запуске двигателя, содержащем только ИПВ, на сборочном предприятии двигатель может быть запущен с подачей топлива по первой схеме, включающей в себя прямой впрыск топлива на акте впуска. Это обеспечивает тщательное смешивание топлива с воздухом в камере и минимизирует возможность засорения свечи зажигания в недавно собранном транспортном средстве.
Таким образом, схема подачи топлива в двигатель для первого события сгорания (или нескольких первых событий сгорания) в двигателе может быть скорректирована в зависимости от того, находится ли двигатель в пред- или послепоставочном состоянии, а также в зависимости от того, оборудован ли двигатель одинарной или двойной системой подачи топлива. Применение разных схем подачи топлива в разных состояниях обеспечивает возможность минимизации засорения свечи зажигания. Например, использование единого прямого впрыска топлива на такте впуска в двигателе, оборудованном только ИПВ, в предпоставочном состоянии обеспечивает возможность более тщательного смешивания воздуха с топливом, что позволяет уменьшить количество остаточного топлива, находящегося вблизи свечи зажигания. В соответствии с другим примером осуществления, в двигателях, оборудованных ИРВ и ИПВ, подача топлива в предпоставочном состоянии может быть обеспечена с использованием ИРВ и кратковременными включениями ИПВ для очистки наконечника инжектора или охлаждения инжектора прямого впрыска. Таким образом, степень засорения свечи зажигания может быть уменьшена, что способствует увеличению срока службы компонентов двигателя и уменьшению вероятности возникновения предусмотренных гарантией неисправностей при малом пробеге.
В соответствии с одним из примеров осуществления, способ для двигателя включает в себя эксплуатацию двигателя по первой схеме подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя единый прямой впрыск при впуске при запуске двигателя, находящегося в предпоставочном состоянии; и эксплуатацию двигателя по второй, отличной от первой, схеме подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя раздельный прямой впрыск при запуске двигателя, находящегося в послепоставочном состоянии. Дополнительно или альтернативно, единый прямой впрыск при впуске может включать в себя единый впрыск на такте впуска, а раздельный прямой впрыск может включать в себя по меньшей мере первый впрыск на такте впуска и второй впрыск на такте сжатия, причем момент впрыска при едином прямом впрыске на такте впуска опережает момент впрыска при первом впрыске на такте впуска. Дополнительно или альтернативно, отношение количества топлива, подаваемого при первом впрыске на такте впуска, к количеству топлива, подаваемого при втором впрыске на такте сжатия, может быть скорректировано в зависимости от каждого из следующего: числа события сгорания с момента запуска двигателя, и температуры двигателя. Дополнительно или альтернативно, доля топлива, подаваемого на такте сжатия, может быть увеличена по мере увеличения числа событий сгорания и по мере увеличения температуры двигателя. Дополнительно или альтернативно, отношение может быть дополнительно скорректировано в зависимости от содержания спирта в топливе. Дополнительно или альтернативно, способ может дополнительно включать в себя продолжение эксплуатации двигателя, находящегося в послепоставочном состоянии, по первой схеме на протяжении порогового числа событий сгорания после запуска двигателя в предпоставочном состоянии и переход на впрыск по меньшей мере части топлива в двигатель на такте сжатия по истечении порогового числа событий сгорания. Дополнительно или альтернативно, двигатель может быть выполнен с возможностью только прямого впрыска топлива. Дополнительно или альтернативно, способ может включать в себя продолжение эксплуатации двигателя по первой схеме до превышения пороговой температуры вычисленной температурой свечи зажигания, и далее переход на вторую схему подачи топлива. Дополнительно или альтернативно, запуск двигателя в предпоставочном состоянии представляет собой первый запуск нового двигателя, а способ может включать в себя продолжение эксплуатации двигателя по первой схеме до превышения порогового значения суммарным значением, основанным на числе событий запуска нового двигателя после первого запуска нового двигателя и длительности каждого из числа событий запуска нового двигателя, и/или превышения порогового пробега пробегом после первого запуска нового двигателя, и/или отключения предпоставочного состояния.
На фиг. 3 представлена диаграмма 300, иллюстрирующая пример профилей впрыска топлива при запуске двигателя для нового двигателя и ненового двигателя. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью корректировки профиля подачи топлива в цилиндр во время проворачивания коленчатого вала двигателя при запуске двигателя. В частности, подача топлива может быть произведена через один или несколько из инжекторов прямого впрыска и инжекторов распределенного впрыска в зависимости от того, оборудован ли двигатель одинарной или двойной системой подачи топлива, а также от того, находится ли двигатель в предпоставочном состоянии (новый двигатель) или послепоставочном состоянии (неновый двигатель), и от условий работы двигателя.
На диаграмме 325 представлена корректировка соотношения раздельного ПВ и момента прямого впрыска для двигателя, оборудованного только ИПВ, в состоянии начального запуска и в транспортном средстве в неновом состоянии. На диаграмме 350 представлена корректировка соотношения РВ/ПВ и и момента прямого впрыска для двигателя, оборудованного ИРВ и ИПВ, в состоянии начального запуска и в транспортном средстве в неновом состоянии. По оси x диаграмм 300 отложено положение двигателя в градусах поворота коленчатого вала (ГПКВ). Контроллер может использовать на разных тактах рабочего цикла двигателя разные профили 302-318 впрыска топлива в зависимости от того, находится ли двигатель, оборудованный только ИПВ, в новом или неновом состоянии. Аналогичным образом контроллер может использовать на разных тактах рабочего цикла двигателя разные профили 320-332 впрыска топлива в зависимости от того, находится ли двигатель, оборудованный ИРВ и ИПВ, в новом или неновом состоянии. Каждый из профилей впрыска обозначает момент впрыска относительно положения поршня цилиндра. В зависимости от положения поршня цилиндра в любой момент рабочего цикла двигателя впрыск топлива в цилиндр может быть произведен на такте впуска (ВП), на такте сжатия (С), на рабочем такте (Р) или на такте выхлопа (ВЫХ). Кроме того, профиль впрыска определяет, произведен ли впрыск топлива методом распределенного впрыска (белые прямоугольники), методом единого или множественного прямого впрыска (заштрихованные прямоугольники) или обоими методами. Кроме того, ширина профиля впрыска соответствует относительному количеству топлива, поданного в камеру. Числа, отложенные по оси Y, обозначают номера событий сгорания. Например, число 1 обозначает самое первое событие сгорания первого запуска двигателя после сборки транспортного средства, который также может быть назван в настоящем описании начальным запуском. В соответствии с некоторыми примерами осуществления, двигатель могут считать находящимся в новом состоянии на протяжении порогового числа запусков двигателя во время нахождения транспортного средства на сборочном предприятии. Профиль впрыска топлива во время первого события сгорания самого первого запуска двигателя, оборудованного только ИПВ, представлен графиком 302. При последующих запусках двигателя, оборудованного только ИПВ, в новом состоянии, используют профили впрыска топлива, представленные графиками 304-310. Аналогичным образом запуски двигателя в неновом состоянии (например, после выхода транспортного средства со сборочного конвейера и его доставки продавцу или потребителю) представлены графиками 318 и 320.
Профиль впрыска топлива во время первого события сгорания самого первого запуска двигателя, оборудованного ИРВ и ИПВ, представлен графиком 320. При последующих запусках двигателя, оборудованного ИРВ и ИПВ, в неновом состоянии (например, после выхода транспортного средства со сборочного конвейера и его доставки продавцу или потребителю) используют профили впрыска топлива, представленные графиками 324-332.
Как было указано выше, транспортное средство может находиться на сборочном предприятии во время сборки транспортного средства и/или сборки подсистем транспортного средства (например, топливной системы, двигательной системы и т.д.), а также непосредственно после сборки, во время испытаний компонентов и подсистем транспортного средства. Таким образом, может быть констатировано, что транспортное средство по-прежнему находится на сборочном предприятии, если транспортное средство еще не вышло со сборочного предприятия и не было доставлено потребителю/оператору транспортного средства. При самом первом запуске двигателя, оборудованного только ИПВ, запуск двигателя может быть произведен путем впрыска топлива из инжектора прямого впрыска с использованием единого прямого впрыска на такте впуска (график 302). На такте впуска производят подачу всего топлива в рамках единого прямого впрыска. Кроме того, момент прямого впрыска на такте впуска может быть установлен с опережением, в результате чего единый прямой впрыск происходит вскоре после окончания такта выхлопа и в начале такта впуска. Таким образом, все топливо может быть введено прямым впрыском в течение такта впуска, причем на такте сжатия первого события сгорания самого первого запуска двигателя впрыска топлива может не происходить. Прямой впрыск топлива обычно представляет собой сравнительно поздний впрыск топлива, и время, достаточное для смешивания впрыскиваемого топлива с воздухом внутри цилиндра, может отсутствовать. В связи с этим в цилиндре могут присутствовать области богатого содержания топлива, что может привести к засорению свечи зажигания. Авторы настоящего изобретения установили, что увеличение опережения момента ввода топлива, прямой впрыск и дополнительная подача топлива на такте впуска в двигатель, находящийся в предпоставочном состоянии, могут обеспечить возможность получения достаточного времени для смешивания впрыскиваемого топлива с воздухом внутри камеры. В результате этого однородность смеси внутри камеры может быть увеличена, что повышает эффективность сгорания в последующих рабочих циклах двигателя.
После самого первого запуска двигателя с использованием профиля единого прямого впрыска топлива на такте впуска (график 302) контроллер может продолжить использование того же профиля впрыска в течение порогового числа событий сгорания. Например, единый прямой впрыск топлива на такте впуска может быть продолжен в течение нескольких десятков или сотен событий сгорания. Таким образом, подача топлива в двигатель, оборудованный только ИПВ, может быть обеспечена с использованием единого прямого впрыска на такте впуска для уменьшения засорения свечи зажигания.
В соответствии с другим примером осуществления, контроллер может продолжить использование единого прямого впрыска на такте впуска в следующем событии сгорания (например, событии сгорания #2). Однако средний момент единого прямого впрыска на такте впуска (график 304) может быть установлен с задержкой относительно среднего момента единого прямого впрыска на такте впуска при самом первом запуске двигателя (график 302). В соответствии с одним из примеров осуществления, средний момент впрыска на такте впуска для второго события сгорания в двигателе может быть установлен в середине такта впуска, что может соответствовать большей задержке по сравнению с моментом впрыска на такте впуска при первом запуске двигателя (график 302). Так, момент ГПКВ 2 может быть установлен с большей задержкой, чем момент ГПКВ 1. В соответствии с одним из примеров осуществления, впрыск на такте впуска может производиться с обеднением относительно стехиометрического уровня, а впрыск на такте сжатия может производиться с обогащением относительно стехиометрического уровня. В результате этого обогащение смеси в районе свечи зажигания в условиях начального запуска может быть уменьшено, что приводит к уменьшению количества отложений на свече зажигания.
На n-м событии сгорания (где n - число событий сгорания после самого первого события сгорания при самом первом запуске двигателя на сборочном предприятии) двигатель может быть переключен на подачу топлива с использованием раздельного впрыска топлива. В таком случае впрыск топлива с использованием топливных инжекторов прямого впрыска может быть разделен между двумя разными тактами рабочего цикла двигателя. Часть всего топлива может быть впрыснута на такте впуска (график 308), а оставшаяся часть топлива может быть впрыснута на такте сжатия (график 310). При этом отношение количества топлива, впрыскиваемого на такте впуска, к количеству топлива, впрыскиваемого на такте сжатия, может определять соотношение раздельного ПВ. В соответствии с одним из примеров осуществления, 15% топлива могут быть введены прямым впрыском на такте впуска, а оставшиеся 85% топлива могут быть введены прямым впрыском на такте сжатия.
После достижения числом событий сгорания после первого запуска двигателя порогового числа n двигатель может быть переключен на схему подачи топлива с использованием профиля раздельного впрыска, причем количество топлива, впрыскиваемого на такте впуска, может быть меньше, чем количество топлива, впрыскиваемого на такте сжатия, что уменьшает соотношение раздельного ПВ. Количество топлива, впрыскиваемого на такте впуска, может быть уменьшено с соответствующим увеличением количества топлива, впрыскиваемого на такте сжатия. Кроме того, средний момент прямого впрыска топлива на такте впуска (график 308) может быть установлен с задержкой относительно среднего момента прямого впрыска топлива на такте впуска в первом событии сгорания в двигателе (график 302) и втором событии сгорания (график 304). В соответствии с одним из примеров осуществления, средний момент впрыска на такте впуска для n-го события сгорания может быть установлен ближе к концу такта впуска и ближе к началу такта сжатия. При этом впрыск на такте впуска (график 308) может быть произведен с задержкой относительно единого впрыска на такте впуска (график 302). Таким образом, момент ГПКВ 4 может быть установлен с большей задержкой, чем момент ГПКВ 1 (и чем момент ГПКВ 2). Таким образом, прямой впрыск при впуске (график 308) может произойти, когда поршень находится ближе к нижней мертвой точке. В соответствии с одним из примеров осуществления, для топлива, подаваемого прямым впрыском на такте впуска (графики 304 и 308) может быть предусмотрено обеднение по сравнению со стехиометрическим уровнем, а для топлива, подаваемого прямым впрыском на такте сжатия (график 310) может быть предусмотрено обогащение по сравнению со стехиометрическим уровнем. Применение обедненного по сравнению со стехиометрическим воздушно-топливного отношения обеспечивает возможность уменьшения обогащения в условиях начального запуска, что приводит к уменьшению количества отложений на свече зажигания.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, во время проворачивания коленчатого вала двигателя впрыск топлива может быть переключен на схему, в соответствии с которой прямой впрыск топлива производят путем нескольких впрысков только на такте сжатия (не представлена на диаграмме 300). Количество впрыскиваемого топлива может быть установлено так, чтобы при каждом из прямых впрысков на такте сжатия была обеспечена подача равного количества топлива. В соответствии с одним из примеров осуществления, во время проворачивания коленчатого вала двигателя на такте впуска прямого впрыска топлива могут не производить, причем впрыск 50% топлива производят в первом прямом впрыске на такте сжатия, а впрыск оставшихся 50% топлива могут производить во втором прямом впрыске на такте сжатия. Разделение прямого впрыска так, чтобы часть топлива была введена прямым впрыском на такте впуска, а оставшаяся часть топлива была введена прямым впрыском на такте сжатия, обеспечивает возможность достижения температуры включения каталитического нейтрализатора без увеличения выбросов твердых частиц (ТЧ) и снижения устойчивости сгорания в двигателе. В целом это позволяет улучшить рабочие характеристики двигателя, сократить содержание выбросов в отработавших газах и повысить топливную экономичность.
Таким образом, подача топлива в двигатель может быть обеспечена с использованием первой схемы подачи топлива, предусматривающей единый прямой впрыск топлива на такте впуска в течение первой последовательности событий сгорания в двигателе, находящемся на сборочном конвейере. Для последующих событий сгорания контроллер может произвести переход с прямого впрыска только на такте впуска на раздельный прямой впрыск на тактах впуска и сжатия в зависимости от условий работы двигателя, например, температуры двигателя, температуры свечи зажигания, номера события сгорания и т.п.
В соответствии с одним из примеров осуществления, первая схема подачи топлива с единым прямым впрыском на такте впуска может быть использована при самом первом запуске недавно изготовленного двигателя. В соответствии с другим примером осуществления, первая схема подачи топлива может быть использована при каждом запуске двигателя в течение времени пребывания двигателя на сборочном предприятии. Как было описано выше, двигатель обычно запускают в разных пунктах сборочного конвейера для проведения заводских испытаний двигателя. Как правило, двигатель может быть запущен в определенном пункте конвейера и проработать некоторое время в течение проведения испытаний, после чего его останавливают и перемещают в другой пункт сборочного конвейера для дополнительных испытаний. В некоторых случаях в следующем пункте двигатель снова может быть запущен. Если останов двигателя в предыдущем пункте и повторный запуск двигателя в следующем пункте происходят в течение времени, меньшего порогового, (или температура двигателя при запуске в следующем пункте превышает пороговую температуру), то запуск двигателя в следующем пункте может быть произведен без использования первой схемы подачи топлива. Вместо этого двигатель может быть запущен с использованием второй схему, включающей в себя раздельный прямой впрыск на тактах впуска и сжатия, как показано на графиках 304-314, с последующим переходом на раздельный прямой впрыск (графики 316 и 318) при переходе двигателя в неновое состояние, как описано выше.
Когда двигатель переходит в послепоставочное (например, неновое) состояние, запуск двигателя может быть произведен с использованием второй схемы подачи топлива, включающей в себя раздельный прямой впрыска на такте впуска (график 316) и на такте сжатия (график 318). В соответствии с одним из примеров осуществления, соотношение раздельного ПВ при запуске ненового двигателя может быть установлено в зависимости от условий работы двигателя, например, температуры двигателя, температуры свечи зажигания и т.д. Соотношение раздельного ПВ может быть настроено иначе, чем в предпоставочном состоянии. В соответствии с одним из примеров осуществления, соотношение раздельного ПВ может быть установлено равным 1, что соответствует вводу равных количеств топлива на такте впуска и на такте сжатия. При этом момент прямого впрыска на такте впуска (график 316) может быть установлен с задержкой относительно момента единого прямого впрыска на такте впуска в предпоставочном состоянии (график 302). Таким образом, момент ГПКВ 10 может быть установлен с большей задержкой, чем момент ГПКВ 1. Кроме того, соотношение раздельного ПВ может быть скорректировано в зависимости от содержания спирта в топливе.
Таким образом, может быть обеспечено уменьшение засорения свечи зажигания в транспортных средствах с двигателями, оборудованными только ИПВ, которые эксплуатируют с частыми запусками и остановами и низкой частотой вращения двигателя в предпоставочном состоянии. Технический эффект применения единого впрыска на такте впуска и дополнительной установки с опережением момента прямого впрыска при впуске в предпоставочном состоянии состоит в обеспечении достаточного времени для смешивания впрыскиваемого топлива с воздухом внутри цилиндра. Это позволяет уменьшить области обогащения и, следовательно, снизить вероятность засорения свечи зажигания. В целом, рабочие характеристики двигателя могут быть улучшены.
В случае двигателя, оборудованного ИРВ и ИПВ, в предпоставочном состоянии впрыск топлива может быть произведен только через инжектор распределенного впрыска (график 320). В таком случае впрыск топлива происходит только через инжектор распределенного впрыска (впрыска топлива через инжектор прямого впрыска не происходит). В частности, во время начального запуска двигателя, оборудованного ИРВ и ИПВ, инжектор прямого впрыска может быть отключен, и подача топлива может быть произведена с использованием только инжектора распределенного впрыска. Впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска (график 320) может быть произведен на такте выхлопа. Впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска может быть произведен на такте выхлопа предыдущего рабочего цикла двигателя. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления, если температура двигателя ниже пороговой (например, во время холодного запуска двигателя), подача топлива в двигатель, оборудованный ИРВ и ИПВ, может быть произведена с использованием только инжекторов прямого впрыска. В таких примерах осуществления профиль впрыска топлива в двигатель может быть аналогичен графикам 316 и 318 диаграммы 325 для двигателя, оборудованного только ИПВ, причем часть топлива впрыскивают на такте впуска, а оставшуюся часть топлива впрыскивают на такте сжатия.
Как было описано выше, может быть предусмотрено периодическое включение ИПВ, как показано на графике 326, в случае возникновения определенных состояний, в число которых могут входить одно или несколько из состояний очистки наконечника ИПВ, охлаждения ИПВ, обеспечения возможности вывода воздуха из топливной рампы в камеру сгорания и включения насоса ПВ, выключенного в течение интервала, длительность которого превышает пороговую.
Часть топлива впрыскивают через инжектор распределенного впрыска (график 324), а оставшуюся часть топлива впрыскивают через инжектор прямого впрыска (график 326). Впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска (график 324) может быть произведен на такте выхлопа, а впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска (график 326) может быть произведен на такте впуска. В соответствии с одним из примеров осуществления, часть топлива, впрыскиваемая в цилиндр через инжектор распределенного впрыска, подобна части топлива, впрыскиваемой через инжектор прямого впрыска на такте впуска. Соотношение РВ/ПВ может быть определено как отношение количества топлива, впрыскиваемого с использованием ИРВ, к количеству топлива, впрыскиваемого с использованием ИПВ. Например, впрыск большего количества топлива через инжектор распределенного впрыска по сравнению с количеством топлива, впрыскиваемого через инжектор прямого впрыска, может привести к увеличению соотношения РВ/ПВ. Впрыск топлива через инжектор распределенного впрыска может быть произведен на такте выхлопа предыдущего рабочего цикла двигателя. В соответствии с одним из примеров осуществления, впрыск 30% топлива может быть произведен методом распределенного впрыска, а впрыск оставшихся 70% топлива может быть произведен посредством прямого впрыска. В соответствии с одним из примеров осуществления, впрыск топлива на такте сжатия может отсутствовать. В соответствии с другим примером осуществления, для обеспечения устойчивости зажигания впрыск первой части топлива может быть произведен методом распределенного впрыска (график 328), впрыск второй части топлива может быть произведен посредством прямого впрыска на такте впуска (график 330), а впрыск третьей части топлива может быть произведен посредством прямого впрыска на такте сжатия (график 332). Величины первой, второй и третьей части могут быть установлены в зависимости от условий работы двигателя и общих требований в отношении образования сажи. Разделение прямого впрыска с прямым впрыском одной части топлива на такте впуска и прямым впрыском оставшейся части топлива на такте сжатия обеспечивает возможность достижения температуры включения каталитического нейтрализатора без увеличения выбросов твердых частиц (ТЧ) в составе отработавших газов и снижения устойчивости сгорания. В целом это позволяет улучшить рабочие характеристики двигателя, сократить содержание выбросов в отработавших газах и повысить топливную экономичность.
Таким образом, может быть обеспечено уменьшение засорения свечи зажигания в транспортных средствах с двигателями, оборудованными ИРВ/ИПВ и только ИПВ, которые эксплуатируют с частыми запусками и остановами и низкой частотой вращения двигателя в предпоставочном состоянии. Для двигателей, оборудованных только ИПВ, технический эффект применения единого впрыска на такте впуска и дополнительной установки с опережением момента прямого впрыска при впуске в предпоставочном состоянии состоит в обеспечении достаточного времени для смешивания впрыскиваемого топлива с воздухом внутри цилиндра. Это позволяет уменьшить области обогащения и, следовательно, снизить вероятность засорения свечи зажигания. В целом, рабочие характеристики двигателя могут быть улучшены.
В соответствии с вышеописанными системами и способами, предлагается способ для двигателя, включающий в себя эксплуатацию двигателя по первой схеме подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя единый прямой впрыск при впуске при запуске двигателя, находящегося в предпоставочном состоянии; и эксплуатацию двигателя по второй, отличной от первой, схеме подачи топлива с прямым впрыском, включающей в себя раздельный прямой впрыск при запуске двигателя, находящегося в послепоставочном состоянии. В соответствии с первым примером осуществления настоящего способа, дополнительно или альтернативно, единый прямой впрыск при впуске включает в себя единый впрыск на такте впуска. В соответствии со вторым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя первый пример осуществления, раздельный прямой впрыск топлива включает в себя по меньшей мере первый впрыск на такте впуска и второй впрыск на такте сжатия. В соответствии с третьим примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из первого и второго примеров осуществления, момент впрыска при едином прямом впрыске на такте впуска опережает момент впрыска при первом впрыске на такте впуска.
В соответствии с четвертым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по третий, отношение количества топлива, подаваемого при первом впрыске на такте впуска, к количеству топлива, подаваемого при втором впрыске на такте сжатия, скорректируют в зависимости от каждого из следующего: числа событий сгорания с момента запуска двигателя, и температуры двигателя. В соответствии с пятым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по четвертый, долю топлива, подаваемого на такте сжатия, увеличивают по мере увеличения числа событий сгорания и по мере увеличения температуры двигателя. В соответствии с шестым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по пятый, указанное отношение дополнительно корректируют в зависимости от содержания спирта в топливе. В соответствии с седьмым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по шестой, способ может дополнительно включать в себя продолжение эксплуатации двигателя, находящегося в послепоставочном состоянии, по первой схеме на протяжении порогового числа событий сгорания после запуска двигателя в предпоставочном состоянии и переход на впрыск по меньшей мере части топлива в двигатель на такте сжатия по истечении порогового числа событий сгорания. В соответствии с восьмым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по седьмой, двигатель выполнен с возможностью только прямого впрыска топлива. В соответствии с девятым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по восьмой, способ может включать в себя продолжение эксплуатации двигателя по первой схеме до превышения вычисленной температурой свечи зажигания пороговой температуры с последующим переходом на вторую схему подачи топлива. В соответствии с десятым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по девятый, запуск двигателя в предпоставочном состоянии представляет собой первый запуск нового двигателя, а способ дополнительно включает в себя продолжение эксплуатации двигателя по первой схеме до превышения порогового значения суммарным значением, основанным на числе событий запуска после первого запуска нового двигателя и длительности каждого из числа событий запуска после первого запуска нового двигателя, и/или превышения порогового пробега пробегом после первого запуска нового двигателя или суммарным пробегом в течение одного ездового цикла транспортного средства, и/или отключения предпоставочного состояния.
В соответствии с вышеописанными системами и способами также предлагается способ для двигателя, включающий в себя, при начальном запуске двигателя, проворачивание коленчатого вала двигателя путем впрыска топлива из инжектора прямого впрыска с некоторым соотношением раздельного впрыска топлива, впрыскиваемого посредством прямого впрыска на такте впуска, и топлива, впрыскиваемого посредством прямого впрыска на такте сжатия, и корректировку каждого из среднего момента впрыска топлива из инжектора прямого впрыска и указанного соотношения раздельного впрыска в зависимости от числа событий сгорания после достижения порогового числа запусков двигателя с момента начального запуска двигателя. В соответствии с первым примером осуществления настоящего способа, дополнительно или альтернативно, корректировка включает в себя эксплуатацию двигателя с более ранним средним моментом впрыска во время начального запуска двигателя (или первого запуска двигателя) с последующим смещением в сторону запаздывания среднего момента от указанного более раннего среднего момента по мере увеличения числа запусков двигателя после первого запуска двигателя. В соответствии со вторым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя первый пример осуществления, корректировка дополнительно включает в себя эксплуатацию двигателя с впрыском большей доли топлива на такте впуска по сравнению с тактом сжатия при первом запуске двигателя с последующим увеличением доли топлива, впрыскиваемого на такте впуска, с соответствующим уменьшением доли топлива, впрыскиваемого на такте сжатия, по мере увеличения числа событий сгорания после первого запуска двигателя. В соответствии с третьим примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из первого и второго примеров осуществления, корректировка включает в себя эксплуатацию двигателя с первым более ранним средним моментом впрыска и впрыском большей доли топлива на такте впуска по сравнению с тактом сжатия при первом запуске двигателя и до превышения суммарным значением числа запусков двигателя после первого запуска и длительности каждого из числа запусков двигателя порогового значения, причем пороговое значение зависит от температуры двигателя. В соответствии с четвертым примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из примеров осуществления с первого по третий, пороговое значение дополнительно зависит от содержания спирта в топливе.
В соответствии с вышеописанными системами и способами, предлагается система транспортного средства, содержащая двигатель, содержащий цилиндр, инжектор прямого впрыска и контроллер, содержащий сохраненные в долговременной памяти машиночитаемые инструкции для: эксплуатации двигателя с единым прямым впрыском на такте впуска при первом запуске двигателя после сборки транспортного средства и эксплуатации двигателя с некоторым соотношением разделенного впрыска топлива, впрыскиваемого прямым впрыском на такте впуска, и топлива, впрыскиваемого прямым впрыском на такте сжатия, после истечения порогового числа запусков двигателя. В соответствии с первым примером осуществления системы, дополнительно или альтернативно, средний момент впрыска топлива из инжектора прямого впрыска и соотношение разделенного впрыска скорректируют в зависимости от числа событий сгорания после первого запуска двигателя. В соответствии со вторым примером осуществления системы, который может включать в себя первый пример осуществления, контроллер содержит дополнительные инструкции для задержки среднего момента впрыска топлива из инжектора прямого впрыска после достижения числом запусков двигателя после первого запуска двигателя порогового числа. В соответствии с третьим примером осуществления настоящего способа, который может включать в себя один или несколько из первого и второго примеров осуществления, контроллер содержит дополнительные инструкции для увеличения соотношения раздельного впрыска топлива после достижения числом запусков двигателя порогового числа.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.