СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к способам и системам для управления впрыском топлива в системе двигателя, выполненной с возможностью работы на одном или более видов топлива.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели могут быть выполнены с топливными форсунками непосредственного впрыска, которые впрыскивают топливо непосредственно в цилиндр сгорания (непосредственный впрыск), и/или топливные форсунки впрыска во впускной канал, которые впрыскивают топливо в отверстие цилиндра (впрыск топлива во впускной канал). Многотопливные системы двигателей могут использоваться как впрыск топлива во впускной канал, так и непосредственный впрыск с разными типами топлива, выдаваемыми в разные форсунки. Например, непосредственный впрыск этанолового топлива может использоваться с впрыском бензинового топлива во впускной канал. В этом отношении, непосредственный впрыск спиртового топлива может обладать преимуществом повышенных эффектов охлаждения заряда более высокой теплоты парообразования и повышенного октанового числа спиртового топлива. Это помогает принимать меры в ответ на пределы детонации, в особенности, в условиях с наддувом. Кроме того, впрыск во впускной канал бензинового топлива может использовать в своих интересах более высокую выходную мощность бензинового топлива.
Двигатели с непосредственным впрыском, однако, также вырабатывают большее количество выбросов твердых частиц (или сажи) вследствие диффузного распространения пламени, при этом топливо может не смешиваться в достаточной мере с воздухом перед сгоранием. Поскольку непосредственный впрыск, по природе, является относительно поздним впрыском топлива, может быть недостаточно времени для смешивания впрыснутого топлива с воздухом в цилиндре. Подобным образом, впрыснутое топливо может сталкиваться с меньшей турбулентностью, когда воздух течет мимо клапанов. Следовательно, могут быть карманы обогащенного сгорания, которые могут вырабатывать сажу локально, ухудшая выделение продуктов сгорания с выхлопными газами.
Один из подходов для снижения выбросов твердых частиц, вырабатываемых непосредственным впрыском топлива, показан Биднером и другими в US2011/0162620 (опубл. 07.07.2011, МПК F02B3/00, F02D41/30). В нем, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, между форсункой непосредственного впрыска и топливной форсункой впрыска во впускной канал, регулируется на основании количества твердых частиц (PM), вырабатываемых двигателем. Например, по мере того, как возрастает сажевая нагрузка, количество впрыска топлива из форсунки непосредственного впрыска уменьшается наряду с тем, что количество впрыска топлива из форсунки впрыска во впускной канал соответственно увеличивается.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. В многотопливных системах двигателей, где топливо, которое впрыскивается во впускной канал, является отличным (например, с отличным содержанием спирта или отличной испаряемостью топлива) от топлива, которое впрыскивается непосредственно, смещение в направлении большего использования непосредственно впрыскиваемого топлива может не достаточно снижать выбросы PM, чтобы удовлетворять предписанным низким нормам выбросов PM. Например, во время выбранных условий работы двигателя, непосредственный впрыск может выполняться слишком поздно, так что ко времени, когда происходит непосредственный впрыск, выпущенные PM являются более высокими, чем нормы выбросов. В качестве еще одного примера, более высокая сажевая нагрузка, порождаемая впрыскиваемым во впускной канал топливом, может затмевать более низкую сажевую нагрузку, порождаемую непосредственно впрыскиваемым топливом, скрывая уменьшение PM, являющееся результатом непосредственного впрыска. Проблема может дополнительно усугубляться в многотопливных системах двигателей вследствие меняющейся доступности разных видов топлива. Например, вследствие пониженной доступности первого топлива (с более высоким содержанием спирта или более высокой испаряемостью топлива), которое связано с первой форсункой, непосредственный впрыск первого топлива может уменьшаться, а впрыск во впускной канал второго топлива (с более низким содержанием спирта или более низкой испаряемостью топлива) может увеличиваться. В качестве еще одного примера, возможность увеличенного впрыска во впускной канал может даваться по альтернативным причинам, таким как повышенное время пребывания топлива в соответствующем топливном баке. Кроме того еще, испаряемость топлива может иметь взаимовлияние с типом форсунки. Например, впрыск во впускной канал топлива может иметь проблемы с испаряемостью топлива наряду с тем, что непосредственный впрыск является относительно нечувствительным к испаряемости топлива. Как результат, топливо, имеющее более высокую испаряемость (например, топливо с более высокими значениями T50) может сильно ухудшать сгорание холодного впрыскиваемого во впускной канал топлива, но обладать гораздо меньшим влиянием на сгорание непосредственно впрыскиваемого топлива. По существу, это может ухудшать стабильность сгорания и повышать потенциальную возможность для пропусков зажигания двигателя. В целом, могут ухудшаться экономия топлива и выбросы с выхлопными газами холодного запуска.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Вышеприведенные проблемы могут быть по меньшей мере частично преодолены системой двигателя, содержащей:
двигатель;
первую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью подачи первого топлива в цилиндр двигателя;
вторую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью подачи второго топлива в цилиндр двигателя, причем второе топливо имеет более высокое содержание спиртов, чем первое топливо; и
систему управления с машиночитаемыми командами для
переключения впрыска топлива цилиндра с первого профиля впрыска топлива на второй профиль впрыска топлива при первом событии сгорания в цилиндре и на основании количества событий сгорания в цилиндре после первого события, причем первый профиль впрыска топлива включает в себя первый впрыск во впускной канал первого топлива при событии закрытого впускного клапана и второй непосредственный впрыск второго топлива на каждом из такта впуска и такта сжатия, а второй профиль впрыска топлива включает в себя первый впрыск во впускной канал первого топлива при событии закрытого впускного клапана и один или более непосредственных впрысков второго топлива на такте впуска и/или такте сжатия.
В одном из вариантов предложена система, в которой первый профиль впрыска и второй профиль впрыска основаны на содержании спирта второго топлива относительно содержания спирта первого топлива, и дополнительно основаны на температуре каталитического нейтрализатора, температуре и сажевой нагрузке двигателя, при этом доля топлива, непосредственно впрыскиваемого в цилиндр является более высокой в первом профиле впрыска по сравнению со вторым профилем впрыска.
Также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют при первом событии сгорания после запуска двигателя, впрыск во впускной канал первого количества первого топлива при событии закрытого впускного клапана; и непосредственный впрыск второго количества второго топлива за многочисленные впрыски первого события сгорания, первое топливо имеет более низкое содержание спиртов, чем второе топливо. В альтернативном варианте осуществления, первое топливо может иметь более низкую испаряемость топлива, чем второе топливо. Таким образом, выгоды от разных типов топлива, а также от разделения впрыска топлива между впрыском во впускной канал первого топлива и (одиночным или многочисленными) непосредственным впрыском(ами) второго топлива могут синергетически усиливаться.
В одном из примеров, при запуске двигателя, система управления двигателем может впрыскивать первое топливо, имеющее более низкое содержание спирта или более низкую испаряемость топлива (такое как бензин), для первого сгорания в цилиндре в качестве первого впрыска во впускной канал, подаваемого при событии закрытого впускного клапана (например, во время такта выпуска предыдущего цилиндра). Кроме того, второе топливо, имеющее более высокое содержание спирта или более высокую испаряемость топлива (например, бензин-этаноловая смесь, такая как E85) может впрыскиваться, на первом событии сгорания в цилиндре, в качестве второго непосредственного впрыска, непосредственно впрыскиваемое топливо подается за многочисленные непосредственные впрыски. Например, непосредственно впрыскиваемое второе топливо может подаваться по меньшей мере одним впрыском во время такта впуска и по меньшей мере одним впрыском во время такта сжатия. Это может составлять первый профиль впрыска. Первый профиль впрыска может продолжаться при проворачивании коленчатого вала в течение некоторого количества событий сгорания, на основании количества событий цилиндра, до тех пор, пока не достигнуто пороговое количество событий цилиндра. Количество событий сгорания, в течение которого поддерживается первый профиль впрыска, может быть основано по меньшей мере на содержании спирта или испаряемости топлива у первого и/или второго топлива. Например, по мере того, как возрастает содержание спирта второго топлива, количество событий сгорания может увеличиваться (например, вплоть до количества 24 событий цилиндра). В качестве альтернативы, по мере того, как возрастает испаряемость топлива у второго топлива, количество событий сгорания может увеличиваться. Кроме того, первое соотношение впрыскиваемого во впускной канал первого топлива и непосредственно впрыскиваемого второго топлива также может повышаться по мере того, как возрастает содержание спирта второго топлива относительно содержания спирта первого топлива.
Посредством впрыскивания первого топлива с меньшим содержанием спирта или меньшей испаряемостью в качестве впрыска во впускной канал и второго топлива с большим содержанием спирта или большей испаряемостью в качестве непосредственного впрыска, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов может быстро повышаться до температуры розжига, улучшая рабочие характеристики двигателя при холодных запусках двигателя. К тому же, посредством разделения непосредственного впрыска, так чтобы некоторая часть непосредственно впрыскиваемого топлива с более высоким содержанием спирта впрыскивалась во время такта впуска, а оставшаяся часть топлива впрыскивалась во время такта сжатия, температура розжига каталитического нейтрализатора может достигаться без повышения выбросов твердых частиц (PM) с выхлопными газами и ухудшения стабильности сгорания в двигателе. Одновременно, улучшается экономия топлива. После того, как было достигнуто целевое количество событий сгорания в цилиндре, профиль впрыска может переключаться на второй профиль впрыска, который сконфигурирован для регулирования скорости вращения холостого хода двигателя. Второй профиль впрыска, например, может включать в себя только впрыск во впускной канал первого топлива, только непосредственный впрыск второго топлива (например, только в такте впуска или только в такте сжатия) и/или коэффициент разделения, который отличен от коэффициента разделения первого профиля впрыска, с более высокой долей второго топлива, впрыскиваемого непосредственно. В кроме того дополнительных вариантах осуществления, профиль впрыска при холодном запуске двигателя может меняться на основании температуры двигателя при холодном запуске (например, на основании того, является ли он холодным запуском двигателя при номинальной температуре или холодным запуском двигателя при очень холодной температуре).
Таким образом, посредством использования профиля раздельного впрыска, который разделяет впрыск топлива разных видов топлива между впрыском во впускной канал и многочисленными непосредственными впрысками на основании свойств каждого имеющегося в распоряжении топлива, каждое топливо может использоваться с выгодой для сокращения ввода в действие для каталитического нейтрализатора выхлопных газов, к тому же, наряду с уменьшением газообразных выбросов и выбросов твердых частиц. Одновременно, более высокая величина запаздывания зажигания может допускаться, не оказывая влияние на стабильность сгорания. По существу, это предоставляет впрыску топлива возможность оптимизироваться, чтобы давать выигрышам разделения впрыска топлива между впрыском во впускной канал первого топлива и непосредственным впрыском второго, другого топлива, синергетически усиливаться выигрышами многочисленных впрысков топлива, а кроме того, синергетически усиливаться для извлечения выгод разного содержания спирта у разных видов топлива. В целом, рабочие характеристики двигателя и выбросы с выхлопными газами улучшаются, а кроме того, также улучшается экономия топлива.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную камеру сгорания.
Фиг. 2 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа регулировки профилей впрыска топлива во время операций запуска и проворачивания коленчатого вала для снижения сажевой нагрузки двигателя.
Фиг. 3-5 показывают примерные профили впрыска топлива, используемые во время разных операций запуска и проворачивания коленчатого вала двигателя при работе на видах топлива разного содержания спирта и/или испаряемости, согласно настоящему раскрытию.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам регулировки впрыска топлива двигателя в многотопливной системе двигателя, такой как в системе двигателя по фиг. 1, при запуске и проворачивании коленчатого вала двигателя для понижения сажевой нагрузки двигателя. Контроллер двигателя может выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 2, чтобы регулировать профиль впрыска топлива, в том числе, количество первого топлива, впрыскиваемого во впускной канал в цилиндр, и количество второго, иного топлива, непосредственно впрыскиваемого за многочисленные впрыски в цилиндр, при запуске двигателя и при проворачивании коленчатого вала. Профиль может регулироваться на основании относительного содержания спирта первого и второго топлива, а также каждого из температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов и количества событий цилиндра, чтобы ускорять ввод в действие каталитического нейтрализатора наряду с понижением выбросов PM с выхлопными газами и без ухудшения стабильности сгорания. Посредством использования профиля впрыска топлива, имеющего относительно более высокое количество впрыска во впускной канал первого топлива с более низким содержанием спирта при запуске и проворачивании коленчатого вала двигателя, а затем, переключения на профиль впрыска топлива, имеющий относительно более высокое количество непосредственного впрыска в такте сжатия второго топлива с более высоким содержанием спиртов, рабочие характеристики холодного запуска двигателя могут повышаться наряду с понижением сажевой нагрузки двигателя и без ухудшения экономии топлива двигателя. Примерные регулировки показаны на фиг. 3-5.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопной системы через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопной системы, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода выхлопных газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой испаряемости некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из первой топливной системы 172 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска топлива во впускной канал (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное отверстие выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 второй топливной системой 173, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. Отметим, что одиночный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, или многочисленные формирователи, например, формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, могут использоваться, как изображено.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.
Топливные баки в топливных системах 172 и 173 могут удерживать топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси, разные испаряемости топлива и/или их комбинацию, и т.д. Один из примеров видов топлива с разными содержаниями спирта мог бы включать в себя бензин в качестве первого топлива с более низким содержание спирта и этаноловую топливную смесь (такую как E85) в качестве второго топлива с более высоким содержанием спиртов. В еще одном примере, двигатель может использовать этаноловые топливные смеси отличающегося содержания спирта в качестве первого и второго топлива, такие как E10 (которая является приблизительно 10% этилового спирта и 90% бензина) в качестве первого топлива, которое впрыскивается во впускной канал, и E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) в качестве второго топлива, которое впрыскивается непосредственно. Другие возможные вещества включают в себя воду, смесь спирта и воды, смесь спиртов, и т.д. В качестве еще одного примера, виды топлива с разной испаряемостью могли бы включать в себя разное содержание спирта или виды топлива разных сезонных и региональных сортов (например, топливо зимнего сорта и топливо летнего сорта или топливо северного сорта и топливо южного сорта). Дополнительно, первое и второе топливо также могут отличаться другими качествами топлива, такими как различие по температуре, вязкости и октановому числу, и т.д.
В изображенном примере, двигатель 10 является многотопливной системой двигателя, такой что, топливо, хранимое в первой топливной системе 172 и подаваемое топливной форсункой 166, является отличным от топлива, хранимого во второй топливной системе 173 и подаваемого топливной форсункой 170. В качестве неограничивающего примера, первое топливо, подаваемое впрыском во впускной канал, может быть первым топливом, имеющим более низкое содержание спиртов, наряду с тем, что второе топливо, подаваемое непосредственным впрыском, может быть вторым топливом, имеющим более высокое содержание спиртов. Как конкретизировано ниже, контроллер двигателя может регулировать профили впрыска топлива при запуске, проворачивания коленчатого вала и регулирования скорости вращения холостого хода двигателя, чтобы использовать с выгодой свойства топлива разных видов топлива, имеющихся в распоряжении в топливной системе, а также преимущества впрыска топлива во впускной канал и непосредственного впрыска для газообразных выбросов и выбросов PM с выхлопными газами.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как скорость вращения, нагрузка двигателя, температура выхлопных газов, выбросы PM, и т.д. Относительное распределение совокупного количества первого топлива, впрыскиваемого во впускной канал посредством форсунки 170, и совокупного количества второго топлива, непосредственно впрыскиваемого (в качестве одного или более впрысков) форсункой 166 непосредственного впрыска, может указываться ссылкой как первое соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества первого топлива для события сгорания через форсунку 170 (впрыска во впускной канал) может быть примером более высокого первого соотношения впрыска топлива во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества второго топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким первым соотношением впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.
Дополнительно, следует принимать во внимание, что впрыскиваемое во впускной канал топливо может подаваться при событии открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, во время такта выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски во время такта впуска, многочисленные впрыски во время такта сжатия или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков во время такта впуска и некоторого количества во время такта сжатия. Когда выполняются многочисленные непосредственные впрыски, относительное распределение совокупного количества второго топлива, впрыскиваемого непосредственно, между (непосредственным) впрыском в такте впуска и (непосредственным) впрыском в такте сжатия может указываться ссылкой как второе соотношение впрыска. Например, непосредственный впрыск большего количества второго топлива для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска такта впуска наряду с тем, что впрыск большего количества второго топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска такта сжатия. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.
По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными временными характеристиками из форсунки впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться во время такта впуска, такта сжатия или любой надлежащей их комбинации.
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2-5, контроллер может регулировать профиль впрыска топлива при первом событии сгорания цилиндра при запуске двигателя (в частности, холодном запуске двигателя), чтобы использовать с выгодой свойства топлива (например, содержание спирта или испаряемость топлива) имеющихся в распоряжении видов топлива, а также использовать синергетические преимущества как впрыска во впускной канал, так и многочисленных впрысков топлива при ускорении ввода в действие каталитического нейтрализатора выхлопных газов, не повышая сажевую нагрузку двигателя и, к тому же, наряду с обеспечением преимуществ экономии топлива. Первый профиль впрыска топлива, используемый при запуске двигателя, может иметь заданные первое и второе соотношения впрыска у использования первого и второго топлива, которые дают возможность регулирования температуры каталитического нейтрализатора. Первый профиль впрыска может продолжаться на проворачивании коленчатого вала двигателя до тех пор, пока не достигнуто целевое количество событий цилиндра после первого сгорания. Затем, впрыск топлива может переключаться на второй, отличный профиль впрыска, имеющий иные первое и второе соотношения впрыска у использования первого и второго топлива, которые дают возможность регулирования скорости вращения холостого хода двигателя.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на фиг. 2.
Далее, с обращением к фиг. 2, показана примерная процедура 200 управления для управления впрыском топлива в цилиндр двигателя, включающая в себя регулировку впрыска первого топлива с более низким содержанием спирта и/или более низкой испаряемостью топлива через первую форсунку впрыска во впускной канал и впрыска второго топлива с более высоким содержанием спирта и/или более высокой испаряемостью топлива через вторую форсунку непосредственного впрыска для уменьшения количества твердых частиц, вырабатываемых двигателем.
На этапе 202, могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, отношение количества воздуха к впрыскиваемому топливу (AFR), температуру двигателя (например, которая логически выводится из температуры хладагента двигателя), температуру выхлопных газов, температуру каталитического нейтрализатора (Tcat), требуемый крутящий момент, наддув, и т.д.
На этапе 203, может оцениваться и/или определяться содержание спирта каждого из первого топлива в топливной системе, присоединенной к форсунке впрыска во впускной канал цилиндра, и второго топлива в топливной системе, присоединенной к форсунке непосредственного впрыска цилиндра. Дополнительно, может оцениваться испаряемость каждого топлива. В одном из примеров, содержание спирта топлива в соответствующих топливных баках может оцениваться после каждого события дозаправки топливом топливного бака. Оценка может быть основана на одном или более эмпирических способов и выходных сигналах датчиков, и дополнительно основана на входных сигналах от водителя транспортного средства. Подобным образом, испаряемость топлива может оцениваться на основании содержания спирта топлива. Оценка также может быть основана на сезонном или региональном сорте топлива (в качестве введенного водителем транспортного средства), основана на оценке упругости паров по Рейду (RVP) у топлива. В изображенном варианте осуществления, первое топливо имеет более низкое содержание спиртов, чем второе топливо. В качестве неограничивающих примеров, это может включать в себя бензин в качестве первого топлива и E85 в качестве второго топлива, E10 в качестве первого топлива и E85 в качестве второго топлива, E10 в качестве первого топлива и E50 в качестве второго топлива, E15 в качестве первого топлива и E85 в качестве второго топлива, и т.д.
На этапе 204, может определяться, присутствует ли состояние холодного запуска двигателя. По существу, холодный запуск двигателя может включать в себя начальный запуск двигателя из режима остановки. В одном из примеров, состояние холодного запуска двигателя может подтверждаться, если температура двигателя находится ниже порогового значения, и температура каталитического нейтрализатора находится ниже порогового значения (к примеру, ниже температуры розжига). Если состояние холодного запуска двигателя не подтверждено, на этапе 206, может подтверждаться состояние горячего запуска двигателя. По существу, горячий запуск двигателя может включать в себя перезапуск двигателя, при этом двигатель перезапускается вскоре после предыдущей остановки двигателя. В одном из примеров, состояние горячего запуска двигателя может подтверждаться, если температура двигателя и/или температура каталитического нейтрализатора находится выше порогового значения.
В ответ на состояние холодного запуска двигателя, на этапе 210, процедура включает в себя работу двигателя с первым профилем впрыска для ускорения ввода в действие каталитического нейтрализатора. Работа с первым профилем впрыска включает в себя, при первом событии сгорания после запуска двигателя, впрыск во впускной канал первого количества первого топлива при событии закрытого впускного клапана и непосредственный впрыск второго количества второго топлива за многочисленные впрыски. Впрыск второго количества второго топлива за многочисленные впрыски может включать в себя непосредственный впрыск второго количества второго топлива в качестве по меньшей мере впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия. Например, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, непосредственно впрыскиваемая часть топлива может подаваться в качестве первого впрыска в такте впуска и второго впрыска в такте сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал, непосредственно впрыскиваемое количество впрыска в такте впуска и непосредственно впрыскиваемое количество впрыска в такте сжатия могли меняться индивидуально от 0 до 100%, но должны равняться 100% в качестве группы. В одном из примеров, 30% впрыска топлива может включать в себя первое топливо, подаваемое в виде впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (например, во время такта выпуска), еще 35% впрыска топлива может включать в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте впуска, наряду с тем, что оставшиеся 35% впрыска топлива могут включать в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте сжатия. В еще одном другом примере, количество впрыска во впускной канал первого топлива, количество непосредственного впрыска в такте впуска второго топлива и количество впрыска в такте сжатия второго топлива могут иметь значения, соответственно, 80%, 0%, 20%.
Первое соотношение количества впрыска во впускной канал (первого топлива) относительно второго количества непосредственного впрыска (то есть, совокупного количества впрыска второго топлива) может выбираться на основании оцененного содержания спирта или испаряемости топлива каждого из первого топлива и второго топлива. Например, по мере того, как возрастает содержание спирта второго топлива относительно первого топлива (или по мере того, как возрастает испаряемость второго топлива относительно первого топлива), первое соотношение может увеличиваться, причем, доля топлива, которое впрыскивается во впускной канал, увеличивается, а доля топлива, впрыскиваемого непосредственно, уменьшается. В качестве примера, когда первым топливом, которое должно впрыскиваться во впускной канал, является бензин, а вторым топливом, которое должно впрыскиваться непосредственно, является E85, первое соотношение может включать в себя 35% впрыска во впускной канал: 65% непосредственного впрыска. В сравнении, когда первым топливом, которое должно впрыскиваться во впускной канал, является E10, а вторым топливом, которое должно впрыскиваться непосредственно, является E85, первое соотношение может включать в себя 40% впрыска во впускной канал: 60% непосредственного впрыска.
Первое соотношение может дополнительно регулироваться на основании одного или более из температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, изменений сажи двигателя и температуры двигателя. Например, в то время как температура каталитического нейтрализатора повышается, может использоваться более высокое соотношение впрыска во впускной канал. Первое соотношение дополнительно может быть основано на количестве событий сгорания в цилиндре после запуска двигателя.
Второе соотношение количества впрыска в такте впуска относительно количества впрыска в такте сжатия также может регулироваться на основании оцененного содержания спирта первого и/или второго топлива. Например, по мере того, как содержание спирта второго топлива возрастает (относительно содержания спирта первого топлива), второе соотношение может понижаться, причем, доля топлива, которое впрыскивается непосредственно во время такта впуска, уменьшается, а доля топлива, непосредственно впрыскиваемого в такте сжатия, увеличивается. Кроме того, по мере того, как увеличивается количество впрыска в такте сжатия, количество впрысков, за которое топливо впрыскивается в такте сжатия, также может увеличиваться.
В качестве примера, когда первым топливом, которое должно впрыскиваться во впускной канал, является бензин, а вторым топливом, которое должно впрыскиваться непосредственно, является E85, второе соотношение может включать в себя 55% впрыска в такте впуска: 45% впрыска в такте сжатия, причем, впрыск в такте сжатия включает в себя 1 или более впрысков. В сравнении, когда первым топливом, которое должно впрыскиваться во впускной канал, является E10, а вторым топливом, которое должно впрыскиваться непосредственно, является E85, второе соотношение может включать в себя 40% впрыска в такте впуска: 60% впрыска в такте сжатия, причем, впрыск в такте сжатия включает в себя 2 или более впрысков.
Второе соотношение дополнительно может регулироваться на основании одного или более из температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, температуры двигателя и склонностей двигателя к формированию сажи. Подобным образом, второе соотношение дополнительно может быть основано на количестве событий сгорания в цилиндре при запуске двигателя. В материалах настоящего описания, относительно более высокое количество непосредственного впрыска в такте сжатия топлива с более высоким содержанием спирта может преимущественно использоваться с выгодой для прогрева двигателя и каталитического нейтрализатора, тем самым, ускоряя ввод в действие каталитического нейтрализатора и улучшая рабочие характеристики двигателя и каталитического нейтрализатора в условиях холодного запуска двигателя наряду с одновременным снижением сажевой нагрузки непосредственного впрыска.
В дополнение к первому профилю впрыска топлива (который включает в себя описанные выше первое и второе соотношения), установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию на основании одного или более из содержания спирта по меньшей мере второго топлива, испаряемости по меньшей мере второго топлива, температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов и температуры двигателя при запуске двигателя. Например, по мере того, как содержание спирта или испаряемость топлива второго топлива возрастает, чтобы поставлять дополнительное тепло в каталитический нейтрализатор выхлопных газов, установка момента зажигания может дополнительно подвергаться запаздыванию от MBT. Здесь, разделенный впрыск дает большей величине запаздывания искрового зажигания возможность выдерживаться, не ухудшая стабильность сгорания. Величина применяемого запаздывания искрового зажигания дополнительно может быть основана на каждом из первого и второго соотношений. Например, по мере того, как возрастает первое или второе соотношение, установка момента зажигания может подвергаться опережению или запаздыванию для стабильности сгорания. Для большинства двигателей, которые работают на крайне запаздывающем зажигании, второе соотношение повышается до уровня для лучшего сгорания по меньшей мере выбросов PM.
На этапе 212, процедура включает в себя продолжение впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска на протяжении многочисленных впрысков топлива при проворачивании коленчатого вала. В частности, продолжение выполняется в течение некоторого количества событий сгорания после первого события сгорания, количество основано на содержании спирта второго топлива (относительно первого топлива). Например, по мере того, как содержание спирта второго (непосредственно впрыскиваемого) топлива возрастает, количество событий сгорания, в течение которых продолжается первый профиль впрыска холодного запуска, может увеличиваться. Количество событий сгорания также может быть основано на испаряемости второго топлива (относительно первого топлива). Например, по мере того, как испаряемость второго (непосредственно впрыскиваемого) топлива возрастает, количество событий сгорания, в течение которых продолжается первый профиль впрыска холодного запуска, может увеличиваться. В некоторых вариантах осуществления, количество событий сгорания может дополнительно регулироваться на основании количества событий цилиндра. Например, первый профиль впрыска может продолжаться до тех пор, пока не достигнуто пороговое количество событий.
По существу, запуск двигателя является событием большого переходного процесса, и наличие способности управлять каждым событием дает возможность более устойчивых рабочих характеристик двигателя и более низких газообразных выбросов и выбросов твердых частиц. Кроме того, поскольку камеры сгорания двигателя разнятся по несущей способности, способность процедуры управлять каждым событием дает возможность стратегии, которая достаточно гибка, чтобы работать с разными типами двигателей, также разными типами топлива.
При запуске двигателя, первое событие снабжается топливом, когда скорость вращения двигателя находится приблизительно от 150 до 200 оборотов в минуту. Каждое событие после этого снабжается топливом на другой скорости вращения двигателя. Что касается двигателей и силовых передач с низкими выбросами, важно обладать гибкостью топливоснабжения при запуске двигателя, так как тип и временные характеристики впрыска с оптимальными выбросами/рабочими характеристиками могут быть разными для каждого события. Например, крайне холодные запуски могут быть проблемой для обеих систем, впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска, по разным причинам. Системы впрыска во впускной канал упускают много топлива в картер двигателя. Это разбавляет масло наряду с тем, что двигатель имеет проблемы с получением достаточного топлива для испарения в цилиндре для запуска. При крайне холодных температурах, более высокое давление топлива непосредственного впрыска хорошо работает для создания достаточного количества испаренного топлива для сгорания, но системы топливного насоса высокого давления поршневого типа прикладывают усилия, чтобы поддерживать давление топлива при высоком потреблении топлива холодного запуска на низких скоростях вращения проворачивания коленчатого вала. Таким образом, при крайне холодных запусках, когда разность содержания спирта между первым топливом (предназначенным для впрыска во впускной канал) и вторым топливом (предназначенным для непосредственного впрыска) является более низкой, первый цикл сгорания может вынуждать добавление системой впрыска во впускной канал большего количества топлива, так чтобы система непосредственного впрыска могла подавать надлежащим образом калиброванные впрыски в такте сжатия для надежного запуска при экстремально холодных температурах. В сравнении, при крайне холодных запусках, когда разность содержания спирта между первым топливом (предназначенным для впрыска во впускной канал) и вторым топливом (предназначенным для непосредственного впрыска) является более высокой, первый цикл сгорания может вынуждать добавление системой впрыска во впускной канал меньшего количества топлива, так чтобы система непосредственного впрыска могла выдавать надлежащим образом калиброванные впрыски в такте сжатия для надежного запуска при экстремально холодных температурах. Спустя цикл, скорость вращения двигателя может быть достаточным, чтобы топливный насос высокого давления непосредственного впрыска поддерживал требуемое давление для испарения топлива и эффективного сгорания. В этот момент, впрыск во впускной канал топлива может уменьшаться на основании требования крутящего момента до тех пор, пока не прогревается двигатель.
Запуск двигателя также может оптимизироваться на основании испаряемости топлива. Если более низкая испаряемость топлива опознана более медленной, чем требуемый профиль запуска двигателя, количество топлива, которое впрыскивается во впускной канал, может уменьшаться, а количество топлива, которое впрыскивается непосредственно, может увеличиваться. Более того, количество непосредственно впрыскиваемого топлива на впрыске в такте сжатия может увеличиваться для улучшения послойного смесеобразования в цилиндре и, таким образом, улучшения воспламеняемости топлива. Этому улучшению рабочих характеристик запуска было бы необходимо сравниваться с возможным повышением сажевой нагрузки вследствие увеличение непосредственно впрыскиваемой массы топлива в такте сжатия.
В качестве еще одного примера, другая регулировка впрыска топлива может выполняться при перезапуске двигателя на рабочей температуре (или горячем запуске). Здесь, для наиболее быстрого запуска, непосредственный впрыск топлива с более высоким содержанием спирта может использоваться для первого вращения. Затем, может добавляться впрыск во впускной канал топлива с более низким содержанием спирта. Результатом является более быстрый запуск двигателя с более низкими выбросами PM. В качестве еще одного другого примера, при крайне жарких температурах запуска, топливо в направляющей-распределителе впрыска во впускной канал низкого давления может становиться паром наряду с тем, что высокое давление непосредственного впрыска сохраняет топливо жидким. Таким образом, при крайне горячих рабочих температурах, когда разность содержания спирта между первым топливом (предназначенным для впрыска во впускной канал) и вторым топливом (предназначенным для непосредственного впрыска) является более низкой, первый цикл может иметь низкое первое соотношение, чтобы главным образом непосредственный впрыск использовался для запуска двигателя. Затем, первое соотношение может повышаться, удаляя пары из системы впрыска во впускной канал и охлаждая направляющую-распределитель для топлива впрыска во впускной канал по мере того, как более холодное топливо приходит в нее. В сравнении, при крайне горячих рабочих температурах, когда разность содержания спирта между первым топливом (предназначенным для впрыска во впускной канал) и вторым топливом (предназначенным для непосредственного впрыска) является более высокой, первый цикл может иметь первое соотношение 25%, чтобы главным образом непосредственный впрыск использовался для запуска двигателя. Небольшое количество впрыска во впускной канал будет работать, чтобы продувать пары топлива из направляющей-распределителя для топлива впрыска во впускной канал посредством привнесения свежего топлива и охлаждения направляющей-распределителя для топлива впрыска во впускной канал. После того, как специфичное количество топлива впрыска во впускной канал было впрыснуто за период времени, и пары топлива были продуты, первое соотношение может повышаться, как продиктовано специфичными условиями работы двигателя.
На этапе 218, может определяться, находится ли скорость вращения двигателя выше, чем пороговая скорость вращения. В частности, может определяться, было ли завершено проворачивание коленчатого вала, и была ли достигнута скорость вращения холостого хода двигателя. Несмотря на то, что изображенный пример предлагает определение, завершено ли проворачивание коленчатого вала, на основании скорости вращения двигателя, в альтернативных примерах, может определяться, что проворачивание коленчатого вала завершено, на основании количества событий цилиндра после запуска двигателя (например, на основании этого определяется, что истекло пороговое количество событий цилиндра после запуска двигателя). Если проворачивание коленчатого вала было завершено, то, на этапе 220, после того, как было завершено проворачивание коленчатого вала, процедура включает в себя переключение впрыска топлива на второй профиль впрыска, который дает возможность регулирования скорости вращения холостого хода. Это, например, может включать в себя переключение на одно из только впрыска топлива во впускной канал или только непосредственного впрыска топлива. В одном из примеров, профиль впрыска может переключаться на профиль впрыска только впрыска во впускной канал для запусков двигателя, когда двигатель находится выше порогового значения температуры (например, первого порогового значения) и ниже другого (например, второго порогового значения, более высокого, чем первое пороговое значение). В еще одном примере, профиль впрыска может переключаться на профиль впрыска только непосредственного впрыска для запуска двигателя ниже порогового значения температуры (например, первого порогового значения) и выше другого порогового значения (например, третьего порогового значения, более низкого, чем первое пороговое значение). В альтернативном примере, переключение включает в себя, после проворачивания коленчатого вала, переключение впрыска топлива на впрыск во впускной канал первого топлива до того, как открывается впускной клапан, и непосредственный впрыск второго топлива во время такта впуска или такта сжатия. Здесь, первое соотношение количества впрыска топлива во впускной канал и количества непосредственного впрыска топлива может регулироваться, чтобы быть более высоким после проворачивания коленчатого вала относительно соотношений до/при проворачивании коленчатого вала. В некоторых вариантах осуществления, соотношение впрыска непосредственно впрыскиваемого топлива и впрыскиваемого во впускной канал топлива также может меняться на основании массы топлива. По существу, на этапе 218, если пороговая скорость вращения двигателя не была достигнута, то, на этапе 219, может поддерживаться профиль впрыска используемый при проворачивании коленчатого вала.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 2 показывает первый профиль впрыска, используемый для всех холодных запусков двигателя, в альтернативных вариантах осуществления, первый профиль впрыска может меняться во время холодных запусков двигателя на основании температуры двигателя при холодном запуске. В частности, первое и второе соотношения впрыска первого профиля впрыска могут меняться на основании температуры двигателя при холодном запуске (например, на основании того, был ли холодный запуск нормальным холодным запуском или холодным запуском с очень низкой температурой). Например, при обычных холодных запусках двигателя, первый профиль впрыска может иметь первое и второе соотношение впрыска, которые смещены относительно равным образом, наряду с тем, что при холодных запусках с очень холодной температурой, первый профиль впрыска может иметь первое и второе соотношение впрыска, которые смещены в относительно большей степени в направлении непосредственного впрыска.
Возвращаясь на этап 206, в ответ на состояние горячего запуска двигателя, на этапе 214, процедура включает в себя работу двигателя с альтернативным профилем впрыска для улучшения устойчивости при крайне горячих запусках. Работа с альтернативным профилем впрыска включает в себя, при первом событии сгорания после запуска двигателя, впрыск во впускной канал (большей) части топлива при событии закрытого впускного клапана и непосредственный впрыск (меньшей) оставшейся части топлива за многочисленные впрыски. Незначительные модификации в отношении впрыскиваемой во впускной канал части против непосредственно впрыскиваемой части могут требоваться для оптимизации сгорания и выбросов, если изменяется содержание спирта первого и второго видов топлива. Впрыск оставшейся части топлива в течение многочисленных впрысков может включать в себя непосредственный впрыск оставшейся части в качестве по меньшей мере впрыска в такте впуска и/или впрыска в такте сжатия. Например, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, непосредственно впрыскиваемая часть топлива может подаваться в качестве первого впрыска в такте впуска и второго впрыска в такте сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал, количество первого впрыска в такте впуска и количество второго впрыска в такте сжатия находились в пределах 15% друг от друга. В одном из примеров, 35% впрыска топлива могут подаваться в качестве впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (например, во время такта выпуска), еще 35% впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, наряду с тем, что оставшиеся 30% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия. В еще одном примере, 50% впрыска топлива могут подаваться в качестве впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана, остальные 50% впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте впуска и при отсутствии впрыска топлива, подаваемого для непосредственного впрыска в такте сжатия. В еще одном другом примере, 70% впрыска топлива могут подаваться в качестве впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана без впрыска топлива, подаваемого в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, причем, оставшиеся 30% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия. В кроме того дополнительном примере, нисколько топлива не может подаваться в качестве впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана наряду с тем, что 70% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте впуска, и наряду с тем, что оставшиеся 30% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.
Первое соотношение количества впрыска во впускной канал относительно совокупного количества непосредственного впрыска может регулироваться на основании содержания спирта по меньшей мере второго топлива. Например, по мере того, как содержание спирта второго топлива возрастает, первое соотношение может понижаться. Первое соотношение дополнительно может регулироваться на основании измеренной или логически выведенной температуры хладагента или головки блока цилиндров двигателя при горячем запуске. Например, в то время как температуры возрастают, может использоваться высокое соотношение впрыска во впускной канал. Первое соотношение дополнительно может быть основано на количестве событий сгорания в цилиндре.
Второе соотношение первого количества впрыска в такте впуска относительно второго количества впрыска в такте сжатия также может регулироваться на основании содержания спирта второго топлива. Например, по мере того, как разность содержания спирта между первым и вторым топливом возрастает, второе соотношение может повышаться. Второе соотношение также может регулироваться на основании испаряемости второго топлива. Например, по мере того, как разность испаряемости между первым и вторым топливом возрастает, второе соотношение может повышаться. Второе соотношение дополнительно может регулироваться на основании измеренной или логически выведенной температуры хладагента или головки блока цилиндров двигателя и сажевой нагрузки двигателя. Второе соотношение дополнительно может быть основано на количестве событий сгорания в цилиндре. Здесь, относительно более высокое количество непосредственного впрыска может преимущественно использоваться для быстрого запуска двигателя, тем самым, улучшая рабочие характеристики и экономию топлива двигателя в условиях горячего запуска двигателя.
В сравнении, если температура двигателя и/или каталитического нейтрализатора повысилась и находится в пределах пороговой области пороговой температуры, то, на этапе 212, контролер может начинать переключение впрыска топлива в цилиндр двигателя с относительно более высокого количества впрыска топлива во впускной канал на относительно более высокое количество непосредственного впрыска топлива. Переключение может регулироваться на основании расстояния температуры двигателя и/или каталитического нейтрализатора от пороговой температуры. Например, как только температура находится в пределах пороговой области пороговой температуры, скорость переключения может увеличиваться по мере того, как возрастает расстояние от пороговой температуры. Это может включать в себя постепенный вывод из работы форсунки впрыска во впускной канал наряду с постепенным вводом в работу форсунки непосредственного впрыска по мере того, как температура приближается к пороговой температуре. Таким образом, ко времени, когда температура двигателя и/или каталитического нейтрализатора находится на или выше пороговой температуры, топливная форсунка могла быть переведена на более высокое количество непосредственного впрыска топлива и меньшее количество впрыска топлива во впускной канал. Здесь, посредством использования более высокого соотношения непосредственного впрыска по мере того, как возрастает нагрузка двигателя (и соответственно, температура двигателя), могут использоваться преимущества охлаждения заряда и улучшенной экономии топлива непосредственно впрыскиваемого топлива.
В качестве еще одного примера, если температура двигателя и/или каталитического нейтрализатора находится выше или в пределах пороговой области пороговой температуры, контроллер может определять горячий запуск двигателя и соответствующим образом начинать переключение впрыска топлива в цилиндр двигателя с относительно более высокого количества впрыска топлива во впускной канал (первого топлива) на относительно более высокое количество непосредственного впрыска топлива (второго топлива). Переключение может регулироваться на основании расстояния температуры двигателя и/или каталитического нейтрализатора от пороговой температуры. Например, как только температура находится в пределах пороговой области пороговой температуры, скорость переключения может увеличиваться по мере того, как возрастает расстояние от пороговой температуры. Это может включать в себя постепенный вывод из работы форсунки впрыска во впускной канал наряду с постепенным вводом в работу форсунки непосредственного впрыска по мере того, как температура приближается к пороговой температуре. Таким образом, ко времени, когда температура двигателя и/или каталитического нейтрализатора находится на или выше пороговой температуры, топливная форсунка могла быть переведена на более высокое количество непосредственного впрыска топлива второго топлива и меньшее количество впрыска топлива во впускной канал первого топлива. В материалах настоящего описания, посредством использования более высокого соотношения непосредственного впрыска топлива с большим содержанием спирта по мере того, как возрастает температура двигателя, преимущества охлаждения заряда и улучшенной экономии топлива у непосредственного впрыска топлива и спиртового топлива используются с выгодой.
Несмотря на то, что процедура по фиг. 2 не показывает выполнение каких бы то ни было регулировок установки момента искрового зажигания наряду с работой альтернативного профиля впрыска (использованием при горячем запуске), в альтернативных вариантах осуществления, в дополнение к альтернативному профилю впрыска, установка момента зажигания может регулироваться (например, подвергаться запаздыванию) на основании одного или более из содержания спирта топлива, скорости вращения двигателя и количества событий при горячем запуске двигателя. В качестве примера, по мере того, как возрастает содержание спирта второго топлива относительно первого топлива, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от MBT. В качестве еще одного примера, если скорость вращения двигателя быстро возрастает за событие, установка момента зажигания может подвергаться дополнительному запаздыванию от MBT. Величина применяемого запаздывания искрового зажигания дополнительно может быть основана на каждом из первого и второго соотношений. Например, по мере того, как возрастает первое или второе соотношение, установка момента зажигания может подвергаться опережению первым соотношением и подвергаться запаздыванию в зависимости от второго соотношения.
В одном из примеров, регулировки установки момента зажигания могут избирательно выполняться на основании профиля впрыска топлива, чтобы компенсировать переходные процессы крутящего момента. Например, в ответ на уменьшение количества впрыска топлива во впускной канал и увеличение количества непосредственного впрыска топлива, установка момента искрового зажигания может подвергаться запаздыванию на некоторую величину. В альтернативных вариантах осуществления, дополнительно или по выбору, регулировки могут производиться в отношении одного или более из наддува, EGR, VCT, и т.д., чтобы компенсировать переходные процессы крутящего момента.
На этапе 216, процедура включает в себя продолжение впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска на протяжении многочисленных впрысков топлива при проворачивании коленчатого вала. В частности, продолжение выполняется в течение некоторого количества событий сгорания после первого события сгорания, количество основано на относительном содержании спирта (и/или относительной испаряемости) первого и второго видов топлива. Кроме того, количество может быть основано на количестве событий цилиндра. Как конкретизировано ранее, при запуске двигателя, первое событие снабжается топливом, когда скорость вращения двигателя находится около от 150 до 200 оборотов в минуту, каждое событие после того имеет значение топливоснабжения с иной скоростью вращения двигателя. При крайне холодных запусках, первый цикл сгорания может использовать впрыск во впускной канал для добавления топлива, так чтобы система непосредственного впрыска могла выдавать надлежащим образом калиброванные впрыски в такте сжатия для надежного запуска при экстремально холодных температурах. Спустя цикл, скорость вращения двигателя может быть достаточной, чтобы топливный насос высокого давления непосредственного впрыска поддерживал требуемое давление для испарения топлива и эффективного сгорания. В тот момент, впрыск во впускной канал топлива может откладываться до тех пор, пока не прогревается двигатель.
В одном из примеров, при проворачивании коленчатого вала двигателя, профиль впрыска топлива может регулироваться на основании условий работы двигателя, а также содержания спирта и/или испаряемости топлива у видов топлива, имеющихся в распоряжении в топливных системах, присоединенных к форсункам впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. В одном из примеров, по мере того, как возрастает скорость вращения двигателя, нагрузка двигателя и/или требуемый крутящий момент при проворачивании коленчатого вала, количество топлива, впрыскиваемого через форсунку непосредственного впрыска, может увеличиваться наряду с тем, что количество топлива, впрыскиваемого через форсунку впрыска во впускной канал, может уменьшаться, и наряду с тем, что соотношение впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска регулируется на основании относительного содержания спирта (и/или относительной испаряемости) имеющихся в распоряжении видов топлива. Здесь, непосредственный впрыск топлива с более высоким содержанием спирта может давать более высокую эффективность использования топлива и более высокую выходную мощность наряду с тем, что непосредственный впрыск спирта также использует преимущество свойств охлаждения заряда спиртового топлива.
На этапе 218, после проворачивания коленчатого вала, процедура включает в себя определение, является ли скорость вращения двигателя более высокой, чем пороговая скорость вращения (такой как выше скорости вращения холостого хода двигателя). Если так, процедура включает в себя, на этапе 220, переключение впрыска топлива на второй профиль впрыска топлива, который дает возможность регулирования скорости вращения холостого хода, как конкретизировано раньше. Иначе, на этапе 219, первый профиль впрыска, используемый при проворачивании коленчатого вала, может сохраняться и поддерживаться до тех пор, пока не достигнута скорость вращения холостого хода двигателя. Объем работы профиля впрыска проворачивания коленчатого вала будет зависящим как от температуры двигателя, так и от содержания спирта (и/или испаряемости) топлива. Повышение содержания спирта топлива будет предоставлять возможность увеличенного времени работы профиля впрыска проворачивания коленчатого вала.
Фиг. 3 показывает примерные многомерные характеристики 300 и 350 установки фаз клапанного распределения, положения поршня и профилей впрыска топлива для данного цилиндра двигателя при работе на разных комбинациях топлива. Более точно, многомерная характеристика 300 изображает профиль впрыска топлива для топлива, впрыскиваемого при первом событии сгорания после запуска двигателя, при работе на бензине в качестве первого топлива (имеющегося в распоряжении для впрыска во впускной канал) и E85 в качестве второго топлива (имеющегося в распоряжении для непосредственного впрыска). В сравнении, многомерная характеристика 350 изображает профиль впрыска топлива для топлива, впрыскиваемого при первом событии сгорания после запуска двигателя, при работе на E10 в качестве первого топлива (имеющегося в распоряжении для впрыска во впускной канал) и E85 в качестве второго топлива (имеющегося в распоряжении для непосредственного впрыска). При запуске двигателя, в то время как двигатель подвергается проворачиванию коленчатого вала, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулировать профиль впрыска топлива у топлива, подаваемого в цилиндр, на основании имеющихся в распоряжении видов топлива. Разные профили впрыска топлива по многомерным характеристикам 300 и 350 включают в себя количество первого топлива, подаваемого в цилиндр в качестве впрыска во впускной канал, и количество второго топлива, подаваемого в цилиндр в качестве непосредственного впрыска. Кроме того, непосредственно впрыскиваемая часть топлива может подаваться в качестве одиночного впрыска в такте впуска, одиночного впрыска в такте сжатия или их комбинации.
Многомерные характеристики 300 и 350 каждая иллюстрирует положение двигателя по оси x в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD). Кривые 308 изображают положения поршня (по оси y), со ссылкой на из местоположения от верхней мертвой точки (ВМТ) и/или нижней мертвой точки (НМТ), и кроме того, со ссылкой на их расположение в пределах четырех тактов (впуска, сжатия, рабочего и выпуска) цикла двигателя. Как указано синусоидальными кривыми 308, поршень постепенно перемещается вниз от ВМТ, доходя до низшей точки в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращается вверх, в ВМТ, к концу такта выпуска. Поршень затем вновь перемещается обратно вниз, по направлению к НМТ, в течение такта впуска, возвращаясь в свое исходное верхнее положение в ВМТ к концу такта сжатия.
Кривые 302 и 304 изображают установки фаз клапанного распределения для выпускного клапана (пунктирная кривая 302) и впускного клапана (сплошная кривая 304) во время нормальной работы двигателя. Как проиллюстрировано, выпускной клапан может открываться наравне с тем, как поршень доходит до нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан затем может закрываться, в то время как поршень завершает такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт впуска. Таким же образом, впускной клапан может открываться в или раньше начала такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт сжатия.
В результате различий установки фаз между закрыванием выпускного клапана и открыванием впускного клапана, в течение короткой продолжительности времени, до окончания такта выпуска и после начала такта впуска, оба, впускной и выпускной, клапаны, могут быть открыты. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, указывается ссылкой как положительное перекрытие 306 впускного и выпускного клапанов (или просто положительное перекрытие клапанов), представленное заштрихованной областью на пересечении кривых 302 и 304. В одном из примеров, положительное перекрытие 306 впускного и выпускного клапанов может быть устанавливаемым по умолчанию положением кулачков двигателя, присутствующих при холодном запуске двигателя.
На 309, многомерная характеристика 300 изображает примерный профиль впрыска топлива, который может использоваться при запуске двигателя, при проворачивании коленчатого вала двигателя, чтобы снижать количество выбросов PM с выхлопными газами при запуске двигателя, не ухудшая стабильность сгорания в двигателе. В материалах настоящего описания, профиль впрыска используется при работе на бензине в качестве первого топлива (имеющегося в распоряжении для впрыска во впускной канал) и E85 в качестве второго топлива (имеющегося в распоряжении для непосредственного впрыска). Более точно, многомерная характеристика 300 изображает примерный профиль впрыска топлива, используемый при первом событии сгорания после запуска двигателя. Здесь, запуск двигателя является холодным запуском двигателя. Контроллер двигателя выполнен с возможностью подачи первого топлива в цилиндр в качестве первого количества впрыска во впускной канал, изображенного на 312 (заштрихованный блок, P1), наряду с подачей второго топлива в качестве второго количества непосредственного впрыска в такте впуска, изображенного на 314 (диагонально полосатый блок, D2), и третьего количества непосредственного впрыска в такте сжатия, изображенного на 316 (диагонально полосатый блок, D3). Первое количество впрыска во впускной канал (P1) впрыскивается во впускной канал с первой установкой момента времени, CAD1. В частности, первая часть первого топлива подвергается впрыску во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (то есть, во время такта выпуска). Затем, второе количество второго топлива подвергается непосредственному впрыску за многочисленные впрыски топлива, в том числе, первый впрыск в такте впуска с CAD2 и второй впрыск в такте сжатия с CAD3.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и многочисленных непосредственных впрысков, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, установка момента зажигания может подвергаться опережению в направлении MBT во время только впрыска во впускной канал (не показан), такого как когда двигатель запускается при крайне холодных температурах. В качестве альтернативного примера, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию с добавлением непосредственного впрыска в такте сжатия (как показано на 318). Посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания других цилиндров, в то время как данный цилиндр подвергается впрыску во впускной канал, это предоставляет возможность оптимизироваться прогреву каталитического нейтрализатора и выбросам.
По существу, регулировки установка момента зажигания, изображенные на 318, представляют регулировки установки момента зажигания, выполняемые в (других) цилиндрах, которые работают во время топливоснабжения данного цилиндра (чьи установка фаз клапанного распределения и профиль впрыска топлива изображены). Установка момента зажигания данного цилиндра показана сплошным столбиком на 320 и может регулироваться, чтобы находиться около или в ВМТ такта сжатия.
В изображенном примере, профиль впрыска топлива включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте впуска: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте сжатия, которое установлено в 30:35:35. Здесь, посредством впрыска во впускной канал первого топлива, имеющего более низкое содержание спиртов, и непосредственного впрыска второго топлива, имеющего более высокое содержание спиртов, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов может быстро повышаться до температуры розжига, улучшая рабочие характеристики двигателя при холодном запуске двигателя. Кроме того, посредством разделения непосредственного впрыска на по меньшей мере первый впрыск в такте впуска и по меньшей мере второй впрыск в такте сжатия, температура розжига каталитического нейтрализатора может достигаться без повышения выбросов твердых частиц (PM) с выхлопными газами и ухудшения стабильности сгорания в двигателе. Это предоставляет выбросам при запуске двигателя возможность улучшаться, к тому же, наряду с улучшением экономии топлива.
На 359, многомерная характеристика 350 изображает примерный профиль впрыска топлива, который может использоваться при запуске двигателя, при проворачивании коленчатого вала двигателя, чтобы снижать количество выбросов PM с выхлопными газами при запуске двигателя, не ухудшая стабильность сгорания в двигателе. В материалах настоящего описания, профиль впрыска используется при работе на E10 в качестве первого топлива (имеющегося в распоряжении для впрыска во впускной канал) и E85 в качестве второго топлива (имеющегося в распоряжении для непосредственного впрыска). Более точно, многомерная характеристика 350 изображает примерный профиль впрыска топлива, используемый при первом событии сгорания после запуска двигателя. Здесь, запуск двигателя является холодным запуском двигателя. Контроллер двигателя выполнен с возможностью подачи первого топлива в цилиндр в качестве первого количества впрыска во впускной канал, изображенного на 352 (заштрихованный блок, P11), наряду с подачей второго топлива в качестве второго количества непосредственного впрыска в такте впуска, изображенного на 354 (диагонально полосатый блок, D12), и третьего количества непосредственного впрыска в такте сжатия, изображенного на 356 (диагонально полосатый блок, D13). Первое количество впрыска во впускной канал (P11) впрыскивается во впускной канал с первой установкой момента времени, CAD11. В частности, первая часть первого топлива подвергается впрыску во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (то есть, во время такта выпуска). Затем, второе количество второго топлива подвергается непосредственному впрыску за многочисленные впрыски топлива, в том числе, первый впрыск в такте впуска с CAD12 и второй впрыск в такте сжатия с CAD13.
Здесь, вследствие более низкой разности между содержанием спирта первого топлива и второго топлива, количество первого топлива, которое впрыскивается во впускной канал, увеличивается, количество второго топлива, которое впрыскивается непосредственно в такте впуска, также увеличивается, а количество второго топлива, которое впрыскивается непосредственно в такте сжатия, соответственно уменьшается.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и многочисленных непосредственных впрысков, также может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, установка момента зажигания может подвергаться опережению в направлении MBT во время только впрыска во впускной канал (не показан), такого как когда двигатель запускается при крайне холодных температурах. В качестве альтернативного примера, искровое зажигание может подвергаться запаздыванию с добавлением непосредственного впрыска в такте сжатия (как показано на 358), причем, величина применяемого запаздывания зажигания меньше по сравнению с тем, когда разность содержаний спирта между видами топлива является более высокой (как в примере по многомерной характеристике 300).
По существу, регулировки установка момента зажигания, изображенные на 358, представляют регулировки установки момента зажигания, выполняемые в (других) цилиндрах, которые работают во время топливоснабжения данного цилиндра (чьи установка фаз клапанного распределения и профиль впрыска топлива изображены). Установка момента зажигания данного цилиндра показана сплошным столбиком на 370 и может регулироваться, чтобы находиться на или с большим опережением от ВМТ такта сжатия. Например, когда разность содержания спирта первого и второго видов топлива является более низкой, установка момента зажигания цилиндра, принимающего топлива, может устанавливаться, чтобы находиться на 10 градусов раньше ВМТ. Посредством регулировки установки момента зажигания, чтобы была более ранней, можем предоставлять больше времени для испарения и смешивания непосредственно впрыскиваемого в такте сжатия топлива и улучшения рабочих характеристик запуска. Это может быть необходимым, поскольку увеличилось количество впрыскиваемого в такте сжатия топлива.
В изображенном примере, профиль впрыска топлива включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте впуска: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте сжатия, которое установлено в 35:35:30. Здесь, посредством впрыска во впускной канал первого топлива, имеющего более низкое содержание спиртов, и непосредственного впрыска второго топлива, имеющего более высокое содержание спиртов, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов может быстро повышаться до температуры розжига, улучшая рабочие характеристики двигателя при холодном запуске двигателя. Кроме того, посредством разделения непосредственного впрыска на по меньшей мере первый впрыск в такте впуска и по меньшей мере второй впрыск в такте сжатия, температура розжига каталитического нейтрализатора может достигаться без повышения выбросов твердых частиц (PM) с выхлопными газами и ухудшения стабильности сгорания в двигателе. Это предоставляет выбросам при запуске двигателя возможность улучшаться, к тому же, наряду с улучшением экономии топлива.
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная характеристика 400 показывает примерное переключение профилей впрыска топлива с первого профиля впрыска топлива, применяемого при запуске и проворачивании коленчатого вала двигателя, на второй профиль впрыска топлива, применяемый во время регулирования холостого хода двигателя. Количество событий сгорания в цилиндре, в течение которого продолжается первый профиль впрыска топлива, и после которого инициируется второй профиль впрыска топлива, изменяется на основании содержания спирта первого топлива (имеющегося в распоряжении для впрыска во впускной канал) относительно содержания спирта второго топлива (имеющегося в распоряжении для непосредственного впрыска). В частности, первое переключение изображено на 401 для многотопливной системы двигателя, сконфигурированной бензином в качестве первого топлива, которое должно впрыскиваться во впускной канал, и E85 в качестве второго топлива, которое должно впрыскиваться непосредственно. Второе переключение изображено на 402 для многотопливной системы двигателя, сконфигурированной E10 в качестве первого топлива, которое должно впрыскиваться во впускной канал, и E85 в качестве второго топлива, которое должно впрыскиваться непосредственно. Все профили впрыска изображены по времени, причем, номера событий сгорания продвигаются вдоль оси x.
С обращением к многомерной характеристике 401, первый профиль впрыска топлива, используемый, когда бензин является первым топливом, а E85 является вторым топливом, изображен в качестве столбчатой диаграммы с впрыском во впускной канал первого топлива, изображенным в качестве столбика с поперечной штриховкой, непосредственным впрыском в такте впуска второго топлива, изображенным в качестве диагонально полосатого блока, и непосредственным впрыском в такте сжатия второго топлива, изображенным в качестве вертикально полосатого блока. В изображенном примере, профиль впрыска топлива, используемый на первом событии сгорания (событии 1) при запуске, включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте впуска: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте сжатия, которое установлено в 30:35:35. Первый профиль впрыска топлива затем продолжается от первого события сгорания (1) в течение некоторого количества событий сгорания, количество основано на содержании спирта второго топлива относительно содержания спирта первого топлива. В материалах настоящего описания, в ответ на большую разность между содержанием спирта первого и второго видов топлива, первый профиль впрыска продолжается в течение большего количества событий сгорания (здесь, вплоть до номера 21 события). После того, как достигнуто пороговое количество (здесь, 21) событий сгорания в цилиндре, профиль впрыска топлива переключается на второй профиль впрыска топлива, имеющий большую долю второго топлива, которое непосредственно впрыскивается только в такте сжатия, и соответственно меньшую долю первого топлива, которое впрыскивается во впускной канал. Более точно, профиль впрыска топлива, на который осуществляют переключение после того, как достигнуто пороговое количество событий сгорания, включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте впуска: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте сжатия, которое установлено в 35:35:30.
С обращением к многомерной характеристике 402, первый профиль впрыска топлива, используемый, когда E10 является первым топливом, а E85 является вторым топливом, изображен в качестве столбчатой диаграммы с впрыском во впускной канал первого топлива, изображенным в качестве столбика с поперечной штриховкой, непосредственным впрыском в такте впуска второго топлива, изображенным в качестве диагонально полосатого блока, и непосредственным впрыском в такте сжатия второго топлива, изображенным в качестве вертикально полосатого блока. В изображенном примере, профиль впрыска топлива, используемый на первом событии сгорания (событии 1) при запуске, включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте впуска: второе топливо, которое непосредственно впрыскивается в такте сжатия, которое установлено в 30:0:70. Первый профиль впрыска топлива затем продолжается от первого события сгорания (1) в течение некоторого количества событий сгорания, количество основано на содержании спирта второго топлива относительно содержания спирта первого топлива. В материалах настоящего описания, в ответ на меньшую разность между содержанием спирта первого и второго видов топлива, первый профиль впрыска продолжается в течение большего количества событий сгорания (здесь, вплоть до номера 24 события). После того, как достигнуто пороговое количество (здесь, 24) событий сгорания в цилиндре, профиль впрыска топлива переключается на второй профиль впрыска топлива, имеющий большую долю второго топлива, которое непосредственно впрыскивается только в такте сжатия, и соответственно меньшую долю первого топлива, которое впрыскивается во впускной канал. Более точно, профиль впрыска топлива, на который осуществляют переключение после того, как достигнуто пороговое количество событий сгорания, включает в себя соотношение первое топливо, впрыскиваемое во впускной канал: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте впуска: второе топливо, которое впрыскивается непосредственно в такте сжатия, которое установлено в 30:20:50.
Таким образом, посредством изменения количества событий сгорания, в течение которых продолжается профиль впрыска топлива запуска двигателя, включающий в себя впрыск во впускной канал первого топлива с более низким содержанием спирта и разделенный непосредственный впрыск второго топлива с более высоким содержанием спиртов, на основании относительного содержания спирта видов топлива, выбросы, стабильность сгорания и твердые частицы могут быть оптимизированы. По мере того, как содержание спирта каждого топлива возрастает, может требоваться более жесткий контроль калибровок для поддержания рабочих характеристик запуска двигателя, но сажевая нагрузка будет иметь меньшее ограничение.
Далее, с обращением к фиг. 5, многомерные характеристики 500 и 550 показывают примерные профили 501-504 и 551-554 впрыска топлива, соответственно, которые могут использоваться при запуске двигателя, при проворачивании коленчатого вала и во время регулирования холостого хода двигателя. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, профили впрыска могут регулироваться на основании количества событий сгорания после запуска двигателя и на основании относительного содержания спирта первого и второго топлива, имеющихся в распоряжении. Профили впрыска также могут быть основаны на том, является ли запуск двигателя холодным запуском двигателя или горячим запуском двигателя. По существу, каждый профиль 500, 550 впрыска топлива изображает временные характеристики впрыска относительно положения поршня цилиндра. На основании положения поршня цилиндра в любой момент времени в цикле двигателя, топливо может впрыскиваться в цилиндр во время такта впуска (I), такта сжатия (C), рабочего такта (P) или такта выпуска (E). Профиль впрыска дополнительно изображает, впрыскивалось ли топливо посредством впрыска во впускной канал (заштрихованные блоки), одиночного или многочисленных непосредственных впрысков (полосатые блоки), или того и другого. Кроме того, профиль впрыска изображает, выполнялись ли одновременно какие-нибудь регулировки установки момента искрового зажигания (например, использование запаздывания зажигания). Многомерная характеристика 500 изображает примерные профили впрыска, используемые во время и после запуска и проворачивания коленчатого вала двигателя, когда многотопливная система двигателя сконфигурирована бензином в качестве первого топлива, которое должно впрыскиваться во впускной канал, и E85 в качестве второго топлива, которое должно впрыскиваться непосредственно, наряду с тем, что многомерная характеристика 550 изображает соответствующие профили впрыска, используемые, когда многотопливная система двигателя сконфигурирована E10 в качестве первого топлива, которое должно впрыскиваться во впускной канал, и E85 в качестве второго топлива, которое должно впрыскиваться непосредственно.
Далее, с обращением к примерным профилям впрыска по многомерной характеристике 500, примерный профиль впрыска, который может использоваться при холодном запуске двигателя, показан на 501. В частности, профиль 501 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при первом событии сгорания в цилиндре (событие 1). При холодном запуске двигателя, некоторое количество первого топлива (здесь, бензина) подается в цилиндр в качестве первого впрыска во впускной канал (заштрихованный блок) при событии закрытого впускного клапана (то есть, во время такта выпуска предыдущего события сгорания в цилиндре). Второе количество второго топлива (здесь, E85) подается в цилиндр в качестве каждого из первого непосредственного впрыска в такте впуска и второго непосредственного впрыска в такте сжатия (диагонально полосатые блоки). Количества впрыска регулируются, чтобы количество впрыска во впускной канал, количество первого впрыска в такте впуска и количество второго впрыска в такте сжатия находились в пределах 15% друг от друга. В изображенном примере, 35% совокупного впрыска топлива в цилиндр включает в себя первое топливо, подаваемое в виде впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (например, во время такта выпуска), еще 35% совокупного впрыска топлива включает в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте впуска, наряду с тем, что оставшиеся 30% совокупного впрыска топлива включают в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и многочисленных непосредственных впрысков, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 501, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может устанавливаться находящейся на 12 градусов раньше ВМТ во время впрыска во впускной канал.
Профиль 502 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при первом событии сгорания в цилиндре (событие 1′) при горячем запуске. Горячий запуск, например, может включать в себя перезапуск двигателя из выключения холостого хода. В качестве альтернативы, горячий запуск может включать в себя перезапуск двигателя из заглушенного состояния, где двигатель не был заглушен в течение достаточно длительной продолжительности времени (а потому, не остыл до температур окружающей среды). При горячем запуске двигателя, первое топливо не впрыскивается в цилиндр в качестве первого впрыска во впускной канал наряду с тем, что только второе топливо впрыскивается в качества непосредственного впрыска в такте сжатия (полосатый блок). Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал, количество первого впрыска в такте впуска и количество второго впрыска в такте сжатия могло иметь значение от 0% до 100%. В сравнении, 40% совокупного впрыска топлива может подаваться в качестве впрыска во впускной канал (первого топлива) при запуске при нормальной температуре окружающей среды, еще 35% впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте впуска наряду с тем, что оставшиеся 25% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к одиночному впрыску во впускной канал при горячем запуске двигателя, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 502, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может устанавливаться в ВМТ по сравнению с 12 градусами раньше ВМТ для нормальных температур окружающей среды.
Профиль 503 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при проворачивании коленчатого вала двигателя, и после запуска двигателя (горячего запуска или холодного запуска), более точно, в течение количества n событий сгорания в цилиндре после первого события сгорания в цилиндре (событий с 2 по n). При проворачивании коленчатого вала двигателя, впрыск топлива переключается на профиль, где большая часть первого топлива впрыскивается во впускной канал в цилиндр во время горячего перезапуска наряду с тем, что меньшая часть второго топлива непосредственно впрыскивается в качестве впрыска в такте впуска/сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал и количество непосредственного впрыска имели значение от 0% до 100% относительно друг друга. В одном из примеров, 70% совокупного впрыска топлива могут подаваться в качестве впрыска во впускной канал при проворачивании коленчатого вала наряду с тем, что остальные 30% совокупного впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и одиночного непосредственного впрыска, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 503, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может регулироваться на 8 градусов раньше ВМТ.
Профиль 404 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр, который может использоваться вслед за запуском и проворачиванием коленчатого вала двигателя, и после того, как было достигнута скорость вращения холостого хода двигателя, более точно, в течение некоторого количества событий сгорания в цилиндре после завершения проворачивания коленчатого вала (событий с n по m). Во время регулирования холостого хода двигателя, в то время как двигатель прогревается, впрыск топлива переключается на профиль, где количество первого топлива, впрыскиваемого во впускной канал в цилиндр, по существу является подобным количеству второго топлива, которое непосредственно впрыскивается в качестве впрыска в такте впуска. Кроме того, никакое топливо не впрыскивается непосредственно во время такта сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал и количество непосредственного впрыска имели значение в пределах от 0% до 100% относительно друг друга. В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и одиночного непосредственного впрыска, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 504, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может подвергаться запаздыванию на 40 градусов от ВМТ во время впрыска во впускной канал.
Далее, с обращением к примерным профилям впрыска по многомерной характеристике 550, примерный профиль впрыска, который может использоваться при холодном запуске двигателя, показан на 551. В частности, профиль 551 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при первом событии сгорания в цилиндре (событие 1). При холодном запуске двигателя, некоторое количество первого топлива (здесь, бензина) подается в цилиндр в качестве первого впрыска во впускной канал (заштрихованный блок) при событии закрытого впускного клапана (то есть, во время такта выпуска предыдущего события сгорания в цилиндре). Второе количество второго топлива (здесь, E85) подается в цилиндр в качестве каждого из первого непосредственного впрыска в такте впуска и второго непосредственного впрыска в такте сжатия (диагонально полосатые блоки). Количества впрыска регулируются, чтобы количество впрыска во впускной канал, количество первого впрыска в такте впуска и количество второго впрыска в такте сжатия находились в пределах 15% друг от друга. В изображенном примере, 25% совокупного впрыска топлива в цилиндр включает в себя первое топливо, подаваемое в виде впрыска во впускной канал при событии закрытого впускного клапана (например, во время такта выпуска), еще 35% совокупного впрыска топлива включает в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте впуска, наряду с тем, что оставшиеся 40% совокупного впрыска топлива включают в себя второе топливо, подаваемое в виде непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и многочисленных непосредственных впрысков, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 551, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может устанавливаться находящейся на 12 градусов раньше ВМТ во время впрыска во впускной канал.
Профиль 552 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при первом событии сгорания в цилиндре (событие 1′) при горячем запуске. Горячий запуск, например, может включать в себя перезапуск двигателя из выключения холостого хода. В качестве альтернативы, горячий запуск может включать в себя перезапуск двигателя из заглушенного состояния, где двигатель не был заглушен в течение достаточно длительной продолжительности времени (а потому, не остыл до температур окружающей среды). При горячем запуске двигателя, первое топливо не впрыскивается в цилиндр в качестве первого впрыска во впускной канал наряду с тем, что только второе топливо впрыскивается в качества непосредственного впрыска в такте сжатия (полосатый блок). Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал, количество первого впрыска в такте впуска и количество второго впрыска в такте сжатия могло иметь значение от 0% до 100%. В сравнении, 20% совокупного впрыска топлива может подаваться в качестве впрыска во впускной канал (первого топлива) при запуске при нормальной температуре окружающей среды, еще 30% впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте впуска наряду с тем, что оставшиеся 50% впрыска топлива подаются в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к одиночному впрыску во впускной канал при горячем запуске двигателя, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 552, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может устанавливаться в ВМТ по сравнению с 12 градусами раньше ВМТ для нормальных температур окружающей среды.
Профиль 553 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр при проворачивании коленчатого вала двигателя, и после запуска двигателя (горячего запуска или холодного запуска), более точно, в течение количества n событий сгорания в цилиндре после первого события сгорания в цилиндре (событий с 2 по n). При проворачивании коленчатого вала двигателя, впрыск топлива переключается на профиль, где большая часть первого топлива впрыскивается во впускной канал в цилиндр во время горячего перезапуска наряду с тем, что меньшая часть второго топлива непосредственно впрыскивается в качестве впрыска в такте впуска/сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал и количество непосредственного впрыска имели значение от 0% до 100% относительно друг друга. В одном из примеров, 60% совокупного впрыска топлива могут подаваться в качестве впрыска во впускной канал при проворачивании коленчатого вала наряду с тем, что остальные 40% совокупного впрыска топлива могут подаваться в качестве непосредственного впрыска в такте сжатия.
В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и одиночного непосредственного впрыска, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 553, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может регулироваться на 12 градусов раньше ВМТ.
Профиль 554 впрыска изображает впрыск топлива в цилиндр, который может использоваться вслед за запуском и проворачиванием коленчатого вала двигателя, и после того, как было достигнута скорость вращения холостого хода двигателя, более точно, в течение некоторого количества событий сгорания в цилиндре после завершения проворачивания коленчатого вала (событий с n по m). Во время регулирования холостого хода двигателя, в то время как двигатель прогревается, впрыск топлива переключается на профиль, где количество первого топлива, впрыскиваемого во впускной канал в цилиндр, по существу является подобным количеству второго топлива, которое непосредственно впрыскивается в качестве впрыска в такте впуска. Кроме того, никакое топливо не впрыскивается непосредственно во время такта сжатия. Количества впрыска могут регулироваться, чтобы количество впрыска во впускной канал и количество непосредственного впрыска имели значение в пределах от 0% до 100% относительно друг друга. В дополнение к разделению количества топлива, впрыскиваемого в качестве одиночного впрыска во впускной канал и одиночного непосредственного впрыска, может регулироваться установка момента искрового зажигания. Например, на 554, установка момента искрового зажигания (сплошной столбик) может подвергаться запаздыванию на 40 градусов от ВМТ во время впрыска во впускной канал.
Как может быть видно посредством сравнения профилей впрыска многомерной характеристики 500 с профилями впрыска многомерной характеристики 550, по мере того, как возрастает разность между содержанием спирта первого топлива и второго топлива, доли впрыска топлива во впускной канал могут увеличиваться.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что примеры по фиг. 3-5 изображают профили впрыска топлива для видов топлива отличающегося содержания спиртов, такие же тенденции могут быть применимы для профилей впрыска топлива у видов топлива отличающейся испаряемости, с первым соотношением впрыска топлива во впускной канал первого топлива и непосредственного впрыска второго топлива, понижаемым по мере того, как возрастает относительная испаряемость второго топлива (относительно первого топлива), и с вторым соотношением непосредственно впрыскиваемого топлива в такте впуска и непосредственно впрыскиваемого топлива в такте сжатия, понижаемым по мере того, как возрастает содержание спирта второго топлива.
Таким образом, посредством регулировки количества впрыска топлива двигателя между форсункой непосредственного впрыска и форсункой впрыска во впускной канал на основании природы имеющихся в распоряжении видов топлива, виды топлива могут использоваться с лучшей выгодой. К тому же, посредством регулировки впрыска на основании количества событий сгорания в цилиндре и температуры каталитического нейтрализатора, преимущества эффективности использования топлива и выходной мощности у непосредственного впрыска (топлива с более высоким содержанием спиртов) могут достигаться в дополнение к преимуществам более быстрого прогрева каталитического нейтрализатора у впрыска во впускной канал (топлива с более низким содержанием спиртов), совершенно не ухудшая выбросы выхлопных газов. Комбинация одновременного использования топливных систем впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска добавляет устойчивости рабочим характеристикам запуска двигателя в условиях как сильного холода, так и сильной жары. В дополнение, при номинальных температурах окружающей среды, комбинация одновременного использования топливных систем впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска с многочисленными видами топлива меняющегося содержания спирта дает выбросам возможность оптимизироваться, особенно выбросам твердых частиц. По существу, использование турбонаддува и непосредственного впрыска для двигателей с эффективным использованием топлива может увеличивать выбросы твердых частиц. Таким образом, посредством одновременного использования топливных систем впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска при запуске двигателя, прогрев каталитического нейтрализатора и прогрев двигателя могут достигаться наряду с предоставлением возможности низких выбросов PM из двигателей и силовых передач, в том числе, конфигураций двигателей с турбонаддувом.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные этапы, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Один или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные этапы могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Дополнительно следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.