СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ МНОГОТОПЛИВНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR A MULTI-FUEL VEHICLE ENGINE (VARIANTS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к регулировке скорости, с которой изменяется топливоснабжение при изменении между профилями совместного топливоснабжения в многотопливном транспортном средстве.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены на традиционные виды топлива и для снижения выбросов с выхлопными газами. Например, природный газ был признан в качестве привлекательного альтернативного топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ может сжиматься и храниться в виде сжатого природного газа (CNG) в баллонах под высоким давлением. В еще одном примере, спирт и спиртосодержащие топливные смеси могут использоваться в качестве альтернативного топлива для автомобильных применений. Могут использоваться различные системы двигателя на спиртовом топливе и топливе CNG с использованием различных технологий для двигателя и технологий впрыска, которые адаптированы под специфичные физические и химические свойства альтернативных видов топлива. На основании условий работы двигателя, система управления двигателем может регулировать профиль впрыска топлива многотопливной системы, чтобы использовать в своих интересах особые свойства имеющихся в распоряжении видов топлива. Это может включать в себя работу на одном или более видов топлива или использование подхода совместного топливоснабжения, в котором одновременно впрыскиваются оба вида топлива. Совместное топливоснабжение может обеспечивать преимущества каждого топлива и интуитивно может быть полезным больше каждого топлива в выбранных условиях.
Одна из примерных многотопливных систем описана Сурниллой и другими в US 7703435 (опубл. 27.04.2010, МПК F02D 41/30). В нем двигатель выполнен с возможностью работы на CNG, бензине или смеси обоих. Топливо выбирается для работы двигателя во время конкретных условий работы на основании количества топлива, имеющегося в распоряжении в каждом резервуаре для хранения топлива, а также на основании типа и свойств имеющегося в распоряжении топлива. Например, экономия топлива и запас хода транспортного средства могут расширяться посредством выбора конкретного топлива во время высоких требований водителя. В качестве еще одного примера, выбросы двигателя могут улучшаться посредством сбережения конкретного топлива для условий запуска двигателя. Еще один подход показан Леоне и другими в US 8,307,790 (опубл. 13.11.2012, МПК F02B 13/00, F02B 43/08). В нем двигатель работает на газообразном топливе, вырабатываемом посредством риформинга, и жидком топливе, включающем в себя спиртовую топливную смесь. В условиях, при которых запрашивается переход с жидкого топлива на газообразное топливо, впрыск газообразного топлива изменяется сначала с низкой скоростью. Как только был определен состав газообразного топлива, впрыскиваемое топливо изменяется с более высокой скоростью.
Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у таких подходов. В качестве примера, могут возникать проблемы переходного топливоснабжения. Эти проблемы могут усугубляться при переключении между режимами совместного топливоснабжения. Проблемы переходного топливоснабжения могут быть сложными для отслеживания вследствие использования многочисленных видов топлива и многочисленных технологий впрыска. Например, проблемы переходного топливоснабжения, испытываемые при переходе с непосредственного впрыска первого, жидкого топлива на непосредственный впрыск первого и второго, газообразного топлива, могут быть существенно отличными от испытываемых при переходе с непосредственного впрыска первого, жидкого топлива на непосредственный впрыск первого топлива и впрыск во впускной канал второго, газообразного топлива. Более того, вследствие эффектов переходного топливоснабжения, при переходе с совместного топливоснабжения с первым разделением топлива на совместное топливоснабжение с другим разделением топлива, есть риск отсутствия правильного согласования управления двигателем с реальным топливом, присутствующим в цилиндре. Изменчивость химии топлива может делать переход топливоснабжения еще более трудным. Например, качество топлива (например, топлива CNG) может радикально меняться от заправки бака к заправке бака. Как результат, быстрое переключение разделения топлива может компрометировать способность системы управления компенсировать проблемы переходного топливоснабжения, давая в результате потери крутящего момента, аномальное сгорание (например, детонацию или пропуски зажигания) и ухудшенную экономию топлива. Вследствие проблем переходного топливоснабжения, контроллер может не давать возможность совместного топливоснабжения даже в условиях, где совместное топливоснабжение дает интуитивные преимущества над использованием каждого топлива по отдельности. Как результат, могут утрачиваться благоприятные возможности совместного топливоснабжения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены посредством способа для двигателя многотопливного транспортного средства, включающего в себя этап, на котором
осуществляют переход с работы двигателя с первым соотношением разделения первого топлива и второго топлива на работу со вторым, отличным соотношением разделения, причем скорость изменения соотношения разделения при изменении определяют по условиям эксплуатации двигателя и ограничивают на цикл двигателя, причем первое топливо представляет собой топливо, отличающееся от второго топлива, при этом ограничение дополнительно основано на направленности изменения соотношения разделения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании температуры двигателя, причем скорость увеличивают при увеличении температуры двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании испаряемости топлива, причем скорость увеличивают при увеличении испаряемости первого топлива и/или второго топлива, при этом испаряемость топлива определяют по составу первого и второго топлив.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании абсолютного давления в коллекторе (MAP), причем скорость увеличивают при уменьшении MAP.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании указания дозаправки топливом, причем скорость уменьшают в ответ на указание дозаправки первого топлива или второго топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании типа впрыска первого топлива относительно типа впрыска второго топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость изменения ограничивают на основании уровня топлива, причем скорость увеличивают в ответ на уровень топлива первого топлива или второго топлива, находящийся ниже, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложен способ, в котором одно из первого топлива и второго топлива является спиртовым топливом или топливной смесью.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя многотопливного транспортного средства, включающий в себя этап, на котором:
осуществляют переход с работы двигателя с первым соотношением разделения первого топлива и второго топлива на работу со вторым, отличным соотношением разделения, причем скорость изменения соотношения разделения при изменении определяют по условиям эксплуатации двигателя и ограничивают на цикл двигателя, при этом первое топливо является жидким топливом, а второе топливо является газообразным топливом, причем скорость изменения, применяемая, когда соотношение разделения изменяется с более высокой доли газообразного топлива на более низкую долю газообразного топлива, является отличной от скорости изменения, применяемой, когда соотношение разделения изменяется с более низкой доли газообразного топлива на более высокую долю газообразного топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первым топливом является бензин, а вторым топливом является сжатый природный газ (CNG).
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя многотопливного транспортного средства, включающий в себя этапы, на которых:
определяют первое соотношение разделения и второе, отличное соотношение разделения на основании условий эксплуатации двигателя, и
осуществляют переход двигателя с работы с первым соотношением разделения первого жидкого топлива относительно второго газообразного топлива на работу двигателя со вторым, отличным соотношением разделения в ответ на условия эксплуатации двигателя, причем скорость перехода основана на условиях работы двигателя, в том числе температуре двигателя и испаряемости топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость увеличивают при увеличении температуры двигателя, чтобы переход происходил за меньшее количество циклов двигателя, при этом скорость уменьшают при уменьшении температуры двигателя, чтобы переход происходил за большее количество циклов двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость увеличивают при увеличении испаряемости топлива у первого и второго топлив, чтобы переход происходил за меньшее количество циклов двигателя, при этом скорость уменьшают при уменьшении испаряемости топлива у первого и второго топлив, чтобы переход происходил за большее количество циклов двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость дополнительно регулируют на основании MAP, причем скорость увеличивают при уменьшении MAP.
В одном из вариантов предложен способ, в котором определяют первое соотношение разделения и второе соотношение разделения также на основании состава первого и второго топлив.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором сравнивают состав первого топлива и второго топлива с архивными данными топлив, использованными для определения воздушно-топливного соотношения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором переход осуществляют в ответ на условия эксплуатации двигателя, включающие в себя скорость вращения двигателя, требования крутящего момента, наличие топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость определяют на основании долей топлива, содержащих первое соотношение разделения и второе соотношение разделения.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя многотопливного транспортного средства, включающий в себя этапы, на которых:
определяют составы первого жидкого топлива и второго газообразного топлива,
в первом состоянии осуществляют переход двигателя с работы с первым, более высоким соотношением разделения первого жидкого топлива относительно второго газообразного топлива на работу двигателя со вторым, более низким соотношением разделения за одиночный цикл двигателя; и
во втором состоянии осуществляют переход двигателя с работы с первым соотношением разделения на работу двигателя со вторым соотношением разделения за множество циклов двигателя, определяемыми с использованием состава первого и второго топлив.
В одном из вариантов предложен способ, в котором в первом состоянии уровень топлива у первого топлива находится ниже, чем пороговое значение, при этом во втором состоянии уровень топлива у первого топлива находится выше, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложен способ, в котором, в первом состоянии температура двигателя находится выше, чем пороговая температура, при этом во втором состоянии температура двигателя находится ниже, чем пороговая температура.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое состояние включает в себя указание дозаправки топливного бака, а второе состояние не включает в себя указание дозаправки топливного бака.
В одном из вариантов предложен способ, в котором в первом состоянии двигатель является работающим с наддувом, а во втором состоянии двигатель является работающим без наддува.
В одном из вариантов предложен способ, в котором множество циклов двигателя основано на испаряемости топлива у первого и второго топлив.
Таким образом, посредством ограничения скорости изменения разделения топлива, допущенной в каждом цикле двигателя, проблемы переходного топливоснабжения, навлекаемые во время совместного топливоснабжения, могут уменьшаться.
В качестве примера, двигатель может быть выполнен с многотопливной системой, чтобы работать на первом, жидком топливе, таком как бензин, и втором, газообразном топливе, таком как CNG. В выбранных условиях работы, двигатель может работать на по меньшей мере некотором количестве CNG и по меньшей мере некотором количестве бензина, впрыскиваемых в цилиндры двигателя, чтобы давать преимущества, которые минимизируют потребление жидкого топлива наряду с удовлетворением требования крутящего момента. Например, в условиях интервала крутящего момента (где скорость вращения двигателя находится в диапазоне 3000-4500 оборотов в минуту, и нагрузка двигателя высока), двигатель может подвергаться совместному топливоснабжению с разделением топлива в 70% бензина и 30% CNG, и общим топливно-воздушным соотношением сгорания, которое обогащено на 30%, чтобы удовлетворять требование крутящего момента, к тому же, наряду с предоставлением искровому зажиганию возможность поддерживаться на MBT. В качестве еще одного примера, в условиях интервала мощности (где скорость вращения двигателя находится в диапазоне 4500-6000 оборотов в минуту, и нагрузка двигателя высока), двигатель может подвергаться совместному топливоснабжению с разделением топлива в 15% бензина и 85% CNG (и общим топливно-воздушным соотношением сгорания, которое обогащено на 10%), так чтобы малое количество бензина при меньшей величине обогащения, в дополнение к CNG, могло восстанавливать полную мощность наряду с поддержанием искрового зажигания на MBT. При переходе с совместного топливоснабжения на первом соотношении разделения топлива, используемого в условиях интервала крутящего момента, на совместное топливоснабжение на втором соотношении разделения топлива в условиях интервала мощности, контроллер может ограничивать скорость, с которой изменяется соотношение разделения топлива. Более точно, вместо перехода с первого соотношения разделения топлива в 70% бензина и 30% CNG на второе соотношение разделения топлива в 15% бензина и 85% CNG по существу немедленно (например, за одиночный цикл двигателя), контроллер может ограничивать изменение пороговым процентом за каждый цикл двигателя, чтобы уменьшать потенциальные возмущения от полного изменения. Скорость, с которой соотношение разделения изменяется в каждом цикле двигателя, может ограничиваться на основании условий работы двигателя, таких как температура двигателя, MAP, испаряемость топлива, наличие топлива, изменение типа впрыска, и т.д. В качестве примера, контроллер может постепенно приращивать пропорцию CNG на 5% за каждый цикл двигателя наряду с соответствующим уменьшением пропорции бензина на 5%, до тех пор, пока не достигнуто требуемое соотношение разделения топлива.
Таким образом, эффекты переходного топливоснабжения, навлекаемые в многотопливной системе при переходе между режимами совместного топливоснабжения, могут уменьшаться. В дополнение, может быть легче компенсировать уменьшенные эффекты переходного топливоснабжения с использованием элементов управления двигателя (например, управления дросселем, управления искровым зажиганием, и т.д.). Посредством уменьшения переходных эффектов, использование и преимущества подхода совместного топливоснабжения во время работы двигателя могут ожидаться на более широком диапазоне условий работы. По существу, это улучшает экономию топлива. В дополнение, события ухудшенного сгорания в цилиндрах и аномального сгорания в цилиндрах, возникающие вследствие эффектов переходного топливоснабжения, сокращаются, улучшая общие рабочие характеристики двигателя.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение многотопливной системы двигателя, выполненной с возможностью работы на жидком топливе и газообразном топливе.
Фиг. 2 показывает примерные многомерные характеристики, изображающие выигрыши крутящего момента от совместного топливоснабжения системы двигателя по фиг. 1.
Фиг. 3 показывает примерную блок-схему последовательности операций способа ограничения скорости изменения соотношения разделения топлива при переходе между профилями впрыска топлива.
Фиг. 4 показывает примерный переход между профилями впрыска топлива, имеющими разные соотношения разделения топлива.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложены способы и системы для улучшения переходных процессов топливоснабжения в многотопливной системе двигателя, такой как система по фиг. 1. При изменении топливоснабжения, контроллер может ограничивать скорость, с которой происходит изменение топливоснабжения. Например, контроллер может выполнять процедуру управления, такую как описанная на фиг. 3, для ограничения скорости изменения соотношения разделения за цикл двигателя при переходе с совместного топливоснабжения двигателя с первым соотношением разделения на совместное топливоснабжение двигателя со вторым, иным соотношением разделения. Примерный переход совместного топливоснабжения описан в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4. Таким образом, проблемы переходного топливоснабжения в многотопливной системе двигателя уменьшаются, а выигрыши от совместного топливоснабжения (фиг. 2) расширяются.
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 выхлопных газов, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопных газов 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 выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
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. Двигатель 10 может включать в себя систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), указанную в целом под 194. Система 194 EGR может включать в себя охладитель 196 EGR, расположенный вдоль трубопровода 198 EGR. Кроме того, система EGR может включать в себя клапан 197 EGR, расположенный вдоль трубопровода 198 EGR, для регулирования количества выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции во впускной коллектор 144.
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 регулирования установки момента открывания и закрывания и/или величины подъема 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 включать в себя электрический привод, или кулачковый привод клапана, или их комбинацию. В примере кулачкового привода, 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.
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 виде боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из первой топливной системы 172, которая может быть жидкостной топливной системой (например, для бензина, этилового спирта или их комбинации), включающей в себя топливный бак, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 172 может включать в себя топливный бак 182 и датчик 184 топлива, например датчик уровня жидкости, для выявления величины запаса в топливном баке 182. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска во впускной канал топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 второй топливной системой 173, которая может быть топливной системой высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 173 может включать в себя топливный бак 183 со сжатым газом и датчик 185 давления топлива для выявления давления топлива в топливном баке 183. 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. Топливная система 173 может быть газовой топливной системой. Например, газообразные виды топлива могут включать в себя CNG, водород, LPG, LNG, и т.д., или их комбинации. Следует принимать во внимание, что газообразные виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящего описания, являются видами топлива, которые являются газообразными в атмосферных условиях, но могут находиться в жидкой форме, в то время как под высоким давлением (в особенности, выше давления насыщения) в топливной системе. В сравнении, жидкие виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящего описания, являются видами топлива, которые являются жидкими в атмосферных условиях.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то что изображенный вариант осуществления выполнен с возможностью подавать одно топливо посредством непосредственного впрыска, а другого топлива посредством впрыска во впускной канал, а кроме того, в дополнительных вариантах осуществления, система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки впрыска во впускной канал, при этом каждое из газообразного топлива и жидкого топлива, подается в цилиндр посредством впрыска во впускной канал. Подобным образом, в других вариантах осуществления, система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки непосредственного впрыска, при этом каждое из газообразного топлива и жидкого топлива подается в цилиндр посредством непосредственного впрыска.
Подача разных видов топлива может указываться ссылкой в качестве типа топлива, чтобы тип топлива мог меняться посредством впрыска относительно большего или меньшего количества жидкого топлива по сравнению с газообразным топливом, или наоборот.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в виде 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 MAP. 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. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 120, который также используется в виде датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
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.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на таблицы по фиг. 2, контроллер двигателя может осуществлять совместное топливоснабжение цилиндра посредством впрыска одного или более из первого, газообразного топлива, такого как CNG, в цилиндр двигателя (например, через форсунку 170 впрыска во впускной канал) и второго, жидкого топлива, такого как бензин, в цилиндр двигателя (например, через форсунку 166 непосредственного впрыска) для удовлетворения потребностей в крутящем моменте двигателя. Соотношение разделения (или распределение топлива) первого топлива относительно второго топлива может быть основано на условиях работы двигателя. Кроме того, по мере того, как изменяются условия скорости вращения-нагрузки двигателя, соотношение разделения может пересматриваться. Подход совместного топливоснабжения может давать существенные выгоды. Например, подход совместного топливоснабжения может давать двигателю возможность удовлетворять водительское требование мощности наряду с использованием с выгодой преимуществ, основанных на уникальных свойствах впрыскиваемых видов топлива. Таковые могут включать в себя выгоды дополнительного охлаждения цилиндров и/или охлаждения выхлопных газов, которые, в свою очередь, дают в результате выигрыши крутящего момента. Несмотря на то что пример по фиг. 2 описывает преимущества совместного топливоснабжения комбинированного использования бензина и CNG, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, выгоды совместного топливоснабжения могут достигаться благодаря использованию других комбинаций топлива, таких как комбинация разных спиртовых топливных смесей.
С обращением к фиг. 2, выигрыши крутящего момента, достигаемые в разных областях скорости вращения-нагрузки двигателя благодаря использованию подхода совместного топливоснабжения, при котором цилиндр снабжается топливом с каждым из бензина и CNG (изображенные в таблице 200), сравниваются с традиционным подходом топливоснабжения только бензином (изображенным в таблице 210), а также подходом топливоснабжения только CNG (изображенным в таблице 220).
Каждая таблица перечисляет подробности касательно областей скорости вращения-нагрузки двигателя в первом столбце. Следующие два столбца изображают подход топливоснабжения, включающий в себя разделение топлива между бензином и CNG, где подход включает в себя совместное топливоснабжение. Четвертый столбец изображает коэффициент эквивалентности (в виде определенного посредством 1/лямбда). Пятый столбец изображает коэффициент трансформации крутящего момента, который является показателем установки момента зажигания. Последний столбец изображает достигаемый крутящий момент относительно только бензина. По существу, это является указанием выигрыша крутящего момента или ухудшения крутящего момента, достигаемых благодаря использованию соответствующего подхода топливоснабжения.
Как может быть видно посредством сравнения таблиц 200 и 210, в условиях низкой скорости вращения двигателя (в диапазоне 1000-1500 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, в то время как температура хладагента двигателя увеличивается (например, выше, чем пороговая температура), а также в то время как повышается температура заряда воздуха (например, горячее, чем пороговая температура), традиционный подход топливоснабжения только бензином полагается на использование запаздывания зажигания, чтобы уменьшать или избегать детонации и преждевременного воспламенения (смотрите коэффициент 0,8 трансформации крутящего момента в таблице 210, который указывает, что зажигание подвергается запаздыванию, чтобы выдавать 80% имеющегося в распоряжении крутящего момента). В сравнении, подход совместного топливоснабжения дает возможность достигаться такому же эффекту охлаждения без использования запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 1,0 в таблице 200, который указывает, что зажигание находится по существу на MBT).
В условиях средней скорости вращения двигателя (в диапазоне 1500-3000 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, подход совместного топливоснабжения по существу не отличается от традиционного подхода топливоснабжения только CNG при принятии мер в ответ на разогрев выхлопных газов.
В условиях диапазона крутящего момента (где скорость вращения двигателя находится в диапазоне 3000-4500 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, как может быть видно посредством сравнения таблиц 200, 210 и 220, подход совместного топливоснабжения дает существенные выигрыши крутящего момента. Более точно, традиционный подход топливоснабжения только CNG дает остывание выхлопных газов за счет относительно высокого ухудшения крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 75% касательно бензина в таблице 220) наряду с тем, что традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается такого же остывания выхлопных газов за счет запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 210). Подход совместного топливоснабжения использует небольшое количество бензина для удовлетворения дефицита крутящего момента, к тому же, наряду с предоставлением зажиганию возможности поддерживаться на MBT. В дополнение, подход совместного топливоснабжения дает выходной крутящий момент 110% касательно только бензина, предоставляя остыванию выхлопных газов возможность достигаться, не оказывая влияния на выходной крутящий момент двигателя.
В условиях диапазона мощности (где скорость вращения двигателя находится в диапазоне 4500-6000 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, как может быть видно посредством сравнения таблиц 200, 210 и 220, подход совместного топливоснабжения дает существенные выигрыши крутящего момента. Более точно, традиционный подход топливоснабжения только CNG дает остывание выхлопных газов за счет работы на пределе обогащения CNG (обогащении 10% в виде указанного коэффициентом эквивалентности 1,10 в таблице 220) наряду с навлеканием ухудшения крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 90% касательно бензина в таблице 220). Традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается того же самого остывания выхлопных газов за счет работы обогащения 30% (смотрите коэффициент эквивалентности 1,30 в таблице 210) и за счет запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 210). Подход совместного топливоснабжения использует малое количество бензина с меньшей величиной обогащения в дополнение к CNG, чтобы восстанавливать полную мощность, наряду с поддержанием искрового зажигания на MBT. То есть никакого ухудшения крутящего момента не навлекается малым расходом бензина.
В условиях диапазона мощности (где скорость вращения двигателя находится в диапазоне 4500-6000 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, и когда каталитическому нейтрализатору необходимо быть защищенным, как может быть видно посредством сравнения таблиц 200, 210 и 220, подход совместного топливоснабжения дает существенные выигрыши крутящего момента. Более точно, традиционный подход топливоснабжения только CNG дает остывание выхлопных газов за счет работы на пределе обеднения CNG (обеднении 30% в виде указанного коэффициентом эквивалентности 0,70 в таблице 220) наряду с ухудшением крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 70% касательно бензина в таблице 220). Традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается того же самого остывания выхлопных газов за счет работы обогащения 30% (смотрите коэффициент эквивалентности 1,30 в таблице 210) и за счет запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 210). Подход совместного топливоснабжения использует малое количество бензина с меньшей величиной обогащения в дополнение к CNG, чтобы восстанавливать полную мощность, наряду с поддержанием искрового зажигания на MBT. То есть никакого ухудшения крутящего момента не навлекается малым расходом бензина.
Таким образом, совместное топливоснабжение дает возможность использоваться с выгодой свойствам каждого из газообразного топлива и жидкого топлива в многотопливной системе двигателя. Посредством обеспечения стехиометрической работы цилиндра с использованием газообразного топлива, такого как CNG, наряду с обогащением цилиндра с использованием жидкого топлива, такого как бензин, перегрев выхлопных газов может подвергаться принятию ответных мер, не навлекая потери крутящего момента и не требуя запаздывания зажигания. Посредством использования комбинации газообразного топлива и жидкого топлива, пределы воспламеняемости видов топлива могут расширяться, к тому же, наряду с улучшением пределов детонации. Посредством использования более широких пределов воспламеняемости, пределы стабильности сгорания могут повышаться во время обогащения. Другими словами, совместное топливоснабжение интуитивно дает преимущества, не достижимые посредством использования каждого топлива в одиночку.
Как проиллюстрировано на фиг. 2, на основании условий скорости вращения-нагрузки двигателя, двигатель может подвергаться совместному топливоснабжению бензином и CNG, но с разным соотношением разделения топлива, например, имеющим более низкий (или более высокий) процент CNG и более высокий (или более низкий) процент бензина. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, при переходе с первого профиля (или режима) впрыска совместного топливоснабжения на второй профиль (или режим) впрыска совместного топливоснабжения, исправленное соотношение разделения может постепенно изменяться. Например, вместо перехода полностью или по существу немедленно (например, за одиночный цикл двигателя) с впрыска 30% CNG на впрыск 85% CNG, контроллер может ограничивать изменение до 5% за цикл двигателя, чтобы переход с 30% CNG на 85% CNG изменялся за 10-12 циклов двигателя. Ограничение скорости может быть основано на условиях двигателя, таких как температура двигателя, MAP, относительная испаряемость топлива, и т.д. Посредством ограничения скорости изменения соотношения разделения при изменении между режимами совместного топливоснабжения, эффекты переходного топливоснабжения от изменения соотношения топлива, а также какой бы то ни было изменчивости состава отдельного топлива, могут уменьшаться и/или лучше подвергаться принятию ответных мер. В дополнение, улучшается стабильность сгорания при переходе.
Далее, с обращением к фиг. 3, показана примерная процедура 300 для осуществления перехода между профилями впрыска совместного топливоснабжения в многотопливной системе двигателя посредством постепенного увеличения одного топлива и постепенного уменьшения другого топлива за многочисленные циклы двигателя.
На этапе 302, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, и т.д. На этапе 304, определяется тип и наличие в распоряжении топлива в топливных баках многотопливной системы двигателя. Например, выходные сигналы датчиков уровня топлива в топливном баке могут использоваться для оценки наличия топлива в каждом топливном баке. В еще одном примере, может определяться, является ли газообразным топливом, имеющимся в распоряжении, CNG, LPG, водород, и т.д. В качестве еще одного другого примера, содержание спиртов жидкого топлива может оцениваться, чтобы определять состав жидкого топлива, имеющегося в распоряжении (например, является ли жидким топливом E10, E50, E85, M85, и т.д.). Стехиометрическое топливно-воздушное соотношение газообразного топлива или жидкого топлива может возвращаться после обучения ему по предыдущей работы на таком топливе. Дозаправка оправдывала бы повторное обучение. Бензин может разбавляться спиртом. CNG может разбавляться азотом.
На этапе 306, на основании оцененных условий работы двигателя и определенного наличия видов топлива в топливных системах двигателя, может определяться профиль впрыска топлива. Это может включать в себя определение величины впрыска топлива, количества впрысков, временных характеристик впрыска(ов), соотношения разделения (например, при совместном топливоснабжении), относительной продолжительности времени включения форсунки, давления впрыска топлива, и т.д. Профиль впрыска топлива, например, может включать в себя количество первого, жидкого топлива (такого как бензин или спиртовая смесь, такая как E85) и/или количество второго, газообразного топлива (такого как CNG), которое впрыскивается в цилиндр двигателя, чтобы подвергать работе цилиндр на стехиометрии (или альтернативном требуемом топливно-воздушном соотношении). В одном из примеров, двигатель может работать с впрыском только первого, жидкого топлива, при этом количество первого топлива, впрыскиваемое в цилиндр двигателя, регулируется на основании всасываемого воздуха, принятого в цилиндре, чтобы подвергать работе двигатель на стехиометрическом топливно-воздушном соотношении сгорания. В материалах настоящего описания, первое, жидкое топливо может подаваться в цилиндр в качестве непосредственного впрыска. В еще одном примере, двигатель может работать с впрыском только второго, газообразного топлива, при этом количество второго топлива, впрыскиваемое в цилиндр двигателя, регулируется на основании всасываемого воздуха, принятого в цилиндре, чтобы подвергать работе двигатель на стехиометрическом топливно-воздушном соотношении сгорания. В материалах настоящего описания, второе, газообразное топливо может подаваться в цилиндр в виде впрыска во впускной канал. В еще одном другом примере, цилиндр двигателя может подвергаться совместному топливоснабжению по меньшей мере некоторым количеством первого, жидкого топлива и по меньшей мере некоторым количеством второго, газообразного топлива, впрыскиваемых в цилиндр, причем количества первого и второго топлив регулируются на основании всасываемого воздуха, принятого в цилиндре, чтобы подвергать работе двигатель со стехиометрическим топливно-воздушным соотношением сгорания. Соотношение разделения первого топлива относительно второго топлива может быть основано на условиях работы, чтобы использовать с выгодой особые свойства (например, свойства охлаждения заряда) каждого топлива. В одном из примеров, второе, газообразное топливо может подаваться в цилиндр в виде впрыска во впускной канал наряду с тем, что первое, жидкое топливо подается в виде непосредственного впрыска.
Как обсуждено на фиг. 2, совместное топливоснабжение может давать различные выгоды, в том числе преимущества, не достижимые посредством использования каждого топлива в одиночку. Например, при совместном топливоснабжении цилиндра бензином и CNG, октановое число CNG может использоваться для удовлетворения потребности в крутящем моменте без необходимости в запаздывании зажигания наряду с тем, что более широкий предел воспламеняемости бензина (например, в диапазоне лямбда от 0,6 до 1,5) может использоваться для охлаждения выхлопных газов. Посредством использования этой комбинации, меньшая степень обогащения нужна для охлаждения двигателя, чем потребовалась бы в противном случае, если двигатель работал бы только на бензине, тем самым улучшая экономию топлива. Посредством снижения необходимости в запаздывании зажигания (которое, в ином случае, потребовалось бы, если бы двигатель был работающим только на бензине), также уменьшаются потери крутящего момента и потери мощности. К тому же, посредством уменьшения необходимости в регулировках дросселя (которые иначе потребовались бы для снижения температуры выхлопных газов), потери крутящего момента, обусловленные более низким зарядом всасываемого воздуха, также снижаются.
На этапе 308, топливо может подаваться в цилиндры двигателя согласно определенному профилю впрыска топлива. В изображенном примере, на основании условий работы, двигатель может работать с первым соотношением разделения первого топлива и второго топлива. Первое соотношение разделения может включать в себя относительно более высокое количество первого, жидкого топлива и относительно меньшее количество второго, газообразного топлива.
На этапе 310, может определяться, есть ли изменение условий работы, делающее необходимым изменение профиля впрыска топлива (в том числе изменение соотношения разделения топлива). Например, вследствие изменения условий скорости вращения-нагрузки двигателя и/или требования крутящего момента, профилю впрыска топлива может быть необходимо изменяться. В качестве альтернативы, вследствие низких уровней топлива в топливном баке одного из видов топлива, профилю впрыска топлива может быть необходимо изменяться для уменьшения потребления должного вскоре исчерпаться топлива. Если изменение профиля впрыска топлива не требуется, процедура может заканчиваться.
На этапе 312, может определяться исправленный профиль впрыска топлива, включающий в себя второе, исправленное соотношение разделения топлива. Второй, исправленный профиль впрыска топлива, например, может включать в себя исправленное разделение топлива, исправленный тип впрыска топлива, исправленные величину(ы) и временные характеристики впрыска топлива. По существу, при переходе с первого профиля впрыска топлива на второй профиль впрыска топлива, могут возникать проблемы переходного топливоснабжения. В частности, при переходе с совместного топливоснабжения цилиндра двигателя с первым соотношением разделения на совместное топливоснабжение цилиндра двигателя со вторым, отличным соотношением разделения, есть риск, что выдаваемый профиль впрыска топлива не соответствует запрошенному профилю впрыска топлива вследствие эффектов переходного топливоснабжения, изменчивости химии топлива, и т.д. Эти переходные эффекты могут становиться более сложными, когда изменение топлива сопровождается изменением типа впрыска топлива, такими как при переключении с по меньшей мере непосредственного впрыска части первого сочетания топлива на по меньшей мере впрыск во впускной канал части второго сочетания топлива. Даже если действия по управлению двигателя используются для компенсации эффектов переходного топливоснабжения, стабильность сгорания может становиться ухудшенной во время (и непосредственно после) перехода. В некоторых условиях, потенциал возмущения полного изменения топливоснабжения может не компенсироваться в достаточной мере. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что эффекты переходного топливоснабжения могут уменьшаться посредством ограничения скорости, с которой происходит переход топливоснабжения. Другими словами, вместо перехода с первого профиля впрыска топлива на второй профиль впрыска топлива по существу незамедлительно (например, за одиночный цикл двигателя), переход может выполняться за некоторое количество циклов двигателя (например, за многочисленные циклы двигателя).
Таким образом, на этапе 314, предельное значение для скорости изменения соотношения разделения может определяться на основании одного или более условий работы двигателя. Как обсуждено, скорость изменения соотношения разделения может определяться при переходе между профилями впрыска топлива в многотопливной системе двигателя, чтобы ограничивать допустимый уровень перехода на цикл двигателя. В качестве примера, скорость изменения может ограничиваться на основании температуры двигателя, скорость увеличивают по мере того, как температура двигателя возрастает. Более точно, поскольку более горячий двигатель имеет меньше переходных эффектов жидкостного топливоснабжения, чем горячее двигатель, тем более быстрый переход топливоснабжения может быть разрешен. Таким образом, когда температура двигателя горячее, переход с первого соотношения разделения на второе соотношение разделения может разрешаться за меньшее количество циклов двигателя и с изменением за каждый цикл двигателя, имеющим большую амплитуду. В сравнение, когда температура двигателя холоднее, переход с первого соотношения разделения на второе соотношение разделения может разрешаться за большее количество циклов двигателя и с изменением за каждый цикл двигателя, имеющим меньшую амплитуду.
В качестве еще одного примера, скорость изменения может ограничиваться на основании испаряемости топлива, скорость увеличивают при увеличении испаряемость первого топлива и/или второго топлива. Более точно, чем больше испаряемость жидкого топлива, тем меньше испытывается переходных эффектов жидкостного топливоснабжения. Следовательно, изменение топлива может быть разрешено быстрее при использовании топлива с высокой испаряемостью. В частности, более быстрый переход может делаться возможным, когда испаряемость топлива, на которое осуществляется переход, является более высокой. В сравнение, переход в любом направлении может замедляться, когда присутствует плохо испаряющееся топливо или высокое MAP.
В качестве дополнительного примера, скорость изменения может ограничиваться на основании MAP, скорость увеличивают при уменьшении MAP. Более точно, более низкое давление в коллекторе, тем меньше эффектов переходного топливоснабжения. Таким образом, на более низком MAP, таком как когда двигатель работает без наддува, скорость может повышаться, и переход может выполняться за меньшее количество циклов двигателя. В сравнение, на более высоком MAP, таком как когда двигатель работает с наддувом, скорость может понижаться, и переход может выполняться за большее количество циклов двигателя.
В качестве еще одного другого примера, скорость изменения может ограничиваться на основании указания дозаправки топлива. Последняя дозаправка топливом вызывает неопределенность состава топлива. До тех пор пока состав топлива не изучен (посредством использования), скорости перехода необходимо быть низкой. Например, если топливо, на которое осуществляется переход, недавно дозаправлено в топливном баке, состав и содержание топлива могут не быть точно и достоверно известны. По существу, изменения состава данного топлива от заправки бака к заправке бака могут приводить к эффектам переходного топливоснабжения и проблемам стабильности сгорания. Таким образом, если топливо, на которое осуществляется переход, было дозаправлено недавно, скорость изменения может понижаться, и переход может выполняться медленнее и за большее количество циклов двигателя. Это предоставляет контроллеру двигателя возможность изучать состав топлива и регулировать действия по управлению двигателя соответствующим образом. Предел может регулироваться подобным образом в условиях, где есть неопределенность состава топлива, приводящая к неопределенности стехиометрического топливно-воздушного соотношения топлива. Кроме того еще, скорость перехода может ограничиваться или замедляться, если есть неопределенность испаряемости топлива.
Предел может быть дополнительно основан на направленности изменения соотношения разделения. Например, скорость изменения, применяемая, когда соотношение разделения изменяется с более высокой доли газообразного топлива на более низкую долю газообразного топлива, может быть отличной от скорости изменения, применяемой, когда соотношение разделения изменяется с более низкой доли газообразного топлива на более высокую долю газообразного топлива. Другими словами, если мало впрыскиваемого топлива становится хранимым (то есть имеет переходные эффекты), может быть дана возможность более быстрой скорости перехода.
Кроме того еще, скорость изменения может ограничиваться на основании уровня топлива. В частности, в условиях, при которых изменение профиля впрыска топлива инициировано в ответ на предельное значение топлива (например, данное топливо, становящееся исчерпанным, или уровень топлива у данного топлива, достигающий нижнего порогового значения), переход может выполняться без задержки (например, по существу незамедлительно).
На этапе 316, процедура включает в себя осуществление перехода с работы двигателя с первым соотношением разделения первого топлива относительно второго топлива на работу двигателя со вторым соотношением разделения первого топлива относительно второго топлива, причем скорость изменения соотношения разделения ограничивают на каждый цикл двигателя, как определено выше.
В одном из примеров процедуры по фиг. 3, первое топливо является жидким топливом, таким как бензин, а второе топливо является газообразным топливом, таким как CNG. Однако в альтернативном примере, каждое из первого и второго топлив может быть жидким топливом. Кроме того еще, по меньшей мере одно из первого топлива и второго топлива может быть спиртовым топливом или топливной смесью. Кроме того еще, одно топливо может быть бензином, впрыскиваемым посредством впрыска во впускной канал топлива, а второе топливо может быть тем же бензиновым топливом, впрыскиваемым посредством непосредственного впрыска.
Таким образом, в первом состоянии контроллер может осуществлять переход двигателя с работы с первым, более высоким соотношением разделения первого, жидкого топлива относительно второго, газообразного топлива на работу двигателя со вторым, более низким соотношением разделения за одиночный цикл двигателя, наряду с тем, что во втором состоянии контроллер может осуществлять переход двигателя с работы с первым соотношением разделения на работу двигателя со вторым соотношением разделения за множество циклов двигателя. Первое, более высокое соотношение разделения может включать в себя более высокую пропорцию первого топлива относительно второго топлива наряду с тем, что второе, более низкое соотношения разделения может включать в себя более низкую пропорцию первого топлива относительно второго топлива. В одном из примеров, в первом состоянии уровень топлива у первого топлива может быть ниже, чем пороговое значение, наряду с тем, что во втором состоянии уровень топлива у первого топлива находится выше, чем пороговое значение. В качестве еще одного примера, в первом состоянии температура двигателя может быть выше, чем пороговая температура, наряду с тем, что во втором состоянии температура двигателя может быть ниже, чем пороговая температура. В качестве дополнительного примера, первое состояние может включать в себя указание дозаправки топливного бака наряду с тем, что второе состояние может не включать в себя дозаправку топливного бака. В еще одном другом примере, в первом состоянии двигатель может быть работающим с наддувом (при более высоком MAP) наряду с тем, что во втором состоянии двигатель может быть работающим без наддува (на более низком MAP). В дополнение, количество циклов двигателя, за которое выполняется переход во втором состоянии может регулироваться на основании испаряемости топлива у первого и второго топлив.
Далее, с обращением к фиг. 4, показаны примерные переходы топливоснабжения в многотопливной системе. В частности, многомерная характеристика 400 изображает скорость вращения двигателя на графике 402, нагрузку двигателя на графике 404, впрыск топлива CNG (в виде % общего количества впрыска топлива) на графике 406 и впрыск бензинового топлива (в виде % общего количества впрыска топлива) на графике 408.
До t1, двигатель может быть работающим на более высокой нагрузке двигателя (график 404) и в условиях низкого скорости вращения двигателя (график 402). Во время этих условий, двигатель может снабжаться топливом с 100% CNG и 0% бензина (график 408). В t1, вследствие изменения условий работы, скорость вращения двигателя может увеличиваться, и может быть более эффективным подвергать работе двигатель на 30% CNG и 70% бензина. Таким образом, в t1, контроллер может начинать осуществление перехода двигателя с работы с первым соотношением разделения первого, жидкого топлива (бензина) относительно второго, газообразного топлива (CNG), здесь 0% бензина к 100% CNG, на второе, отличное соотношение разделения (здесь 70% бензина к 30% CNG) со скоростью перехода, ограниченной на основании условий работы двигателя, в том числе температуры двигателя и испаряемости топлива. Скорость может повышаться при увеличении температура двигателя, чтобы переход происходил за меньшее количество циклов двигателя, и скорость может понижаться по мере того, как температура двигателя убывает, чтобы переход происходил за большее количество циклов двигателя. Подобным образом, скорость может повышаться при увеличении испаряемости топлива у топлива, на которое осуществляется переход, чтобы переход происходил за меньшее количество циклов двигателя, и скорость может понижаться по мере того, как испаряемость топлива у топлива, на которое осуществляется переход, убывает, чтобы переход происходил за большее количество циклов двигателя.
В изображенном примере, скорость перехода в t1 ограничена до 14% на цикл двигателя. Таким образом, действующее разделение бензина может изменяться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 0%, 14%, 28%, 44%, 56%, 70%, 70%, 70%, и так далее. Подобным образом, действующее разделение CNG может уменьшаться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 100%, 86%, 72%, 58%, 44%, 30%, 30%, 30%, и так далее. Двигатель затем может продолжать работать с соотношением разделения топлива 70% бензина-30% CNG до t2, когда изменение условий работы делает необходимым дальнейшее изменение соотношения разделения топлива.
В t2, вследствие изменения требования крутящего момента, скорость вращения двигателя может дополнительно повышаться. В новых условиях работы двигателя, может быть более эффективным подвергать работе двигатель на 60% CNG и 40% бензина. Здесь скорость перехода соотношения разделения может определяться имеющей значение 5%. Таким образом, в t2, контроллер может осуществлять переход двигателя с первого соотношения разделения бензин : CNG (70:30), используемого до t2, на второе, исправленное соотношения разделения бензин : CNG (40:60) в течение многочисленных циклов двигателя. Действующее разделение CNG может меняться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 60%, 60%, и так далее. Подобным образом, действующее разделение бензина может уменьшаться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 40%, 40%, и так далее. Двигатель затем может продолжать работать с соотношением разделения топлива 40% бензина-60% CNG до t3, когда изменение условий работы делает необходимым дальнейшее изменение соотношения разделения топлива.
В t3, вследствие изменения условий работы, скорость вращения двигателя может уменьшаться, и может быть более эффективным подвергать работе двигатель на 36% CNG и 64% бензина. По существу, переходы разделения топлива, запрошенные в t2, могли иметь первую направленность, при которой доля CNG увеличивалась, а доля бензина соответствующим образом уменьшалась. В сравнение, переход разделения топлива, запрошенный в t3, может иметь вторую, противоположную направленность, при которой доля CNG уменьшается, а доля бензина соответствующим образом увеличивается. Таким образом, в t3, может определяться альтернативная скорость перехода соотношения разделения. В настоящем примере, скорость перехода соотношения разделения в t3 может определяться имеющим значение 8%. В альтернативном примере, скорость перехода, определенная в t3, может быть подобной скорости перехода, определенной в t1, поскольку оба перехода имеют общую направленность. Таким образом, в t3, контроллер может осуществлять переход двигателя с первого соотношения разделения бензин : CNG (40:60), используемого до t3, на второе, исправленное соотношения разделения бензин : CNG (64:36) в течение многочисленных циклов двигателя. Действующее разделение CNG может уменьшаться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 60%, 52%, 44%, 36%, 36%, 36%, и так далее. Подобным образом, действующее разделение бензина может изменяться, как изложено ниже, в течение следующих друг за другом циклов: 40%, 48%, 56%, 64%, 64%, 64%, и так далее. Поскольку скорость перехода, используемая в t3, является более высокой, чем скорость перехода, используемая в t1 или t2, общее изменение с одного соотношения разделения топлива на другое выполняется за несколько циклов двигателя в t3. Двигатель затем может продолжать работать на исправленном соотношении разделения топлива до t4.
В t4, уровень топлива у бензинового топлива может падать ниже порогового значения, и может потребоваться дозаправка топливом. Это ограничение топлива может вызывать необходимость изменения соотношения разделения топлива. Более точно, доле использования бензина может быть необходимо уменьшаться, а доле использования CNG может быть необходимо увеличиваться, по меньшей мере до тех пор, пока не принято указание дозаправки бензином. Соответственно, в t4, соотношение разделения топлива может переключаться на 100% CNG и 0% бензина. В дополнение, поскольку осуществление перехода запрошено в ответ на ограничение топлива, может быть дана возможность полного перехода. Более точно, вместо ступенчатого или постепенного перехода с использования 64% бензина: 36% CNG на использование 100% CNG за многочисленные циклы двигателя со скоростью изменения, ограниченной на цикл двигателя, переход может происходить по существу немедленно, за одиночный цикл двигателя. Таким образом, вслед за t4, двигатель может работать только на CNG.
Таким образом, посредством медленного смещения разделения топлива при изменении топливоснабжения, может ограничиваться потенциальная возможность возмущения от полного изменения топливоснабжения. Это предоставляет возможность уменьшаться проблемам переходного топливоснабжения от неожиданных изменений свойств топлива. В дополнение, события ухудшенного сгорания в цилиндрах и аномального сгорания в цилиндрах, возникающие вследствие эффектов переходного топливоснабжения, сокращаются. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя.
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 действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
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 изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.