СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к регулировке работы двигателя в двухтопливном транспортном средстве, использующем сжатый природный газ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены традиционных видов топлива и для снижения выбросов в выхлопных газах. Например, природный газ был признан в качестве привлекательного альтернативного топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ может сжиматься и храниться в качестве газа в баллонах под высоким давлением. Различные системы двигателя могут использоваться с топливом CNG с использованием различных технологий для двигателя и технологий впрыска, которые приспособлены для специфичных физических и химических свойств топлива CNG. Например, однотопливные системы двигателя могут быть выполнены с возможностью работать только с CNG наряду с тем, что многотопливные системы могут быть выполнены с возможностью работать с CNG и одним или более других видов топлива, таких как бензин или жидкие топлива на бензиновой смеси. Системы управления двигателем могут эксплуатировать такие многотопливные системы в различных режимах работы на основании условий работы двигателя.
Одна из примерных многотопливных систем описана Сурниллой и другими в US 7,703,435 (опубл. 27.04.2010, МПК F02D41/30). В нем, двигатель выполнен с возможностью работать 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, пробег транспортного средства в милях может расширяться посредством выбора конкретного топлива во время высоких водительских требований. В качестве еще одного примера, выбросы двигателя могут улучшаться посредством сбережения конкретного топлива для условий запуска двигателя.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили, что подход по US 7,703,435 может не использовать все свойства имеющихся в распоряжении видов топлива. Например, подход не учитывает преимущества по крутящему моменту некоторых видов топлива и комбинаций топлива в конкретных условиях скорости вращения-нагрузки. Например, несмотря на то, что топливо CNG вырабатывает меньший крутящий момент, чем бензин в большинстве условий скорости вращения-нагрузки двигателя, в выбранных условиях скорости вращения-нагрузки, таких как на низкая скорость вращения двигателя и высокая нагрузка, в то время как двигатель прогрет (например, высока температура хладагента двигателя и температура заряда воздуха двигателя), пиковый выходной крутящий момент у CNG может быть более высоким, чем у бензина. Подобным образом, могут быть выбранные условия, где совместное топливоснабжение CNG и бензином дает преимущество по крутящему моменту над тем или другим топливом в одиночку. В выбранных условиях работы двигателя, область, где CNG дает преимущество по крутящему моменту, может быть областью, где работа на бензине ограничена детонацией. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, в выбранных условиях, где CNG дает преимущество по крутящему моменту, режим переключений трансмиссии двигателя может регулироваться для улучшения эксплуатационных качеств транспортного средства.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Например, эксплуатационные качества транспортного средства могут быть улучшены посредством системы двигателя, содержащей:
двигатель, содержащий цилиндр;
первую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска первого, жидкого топлива в цилиндр;
вторую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал второго, газового топлива в цилиндр;
трансмиссию, содержащую одну или более передач трансмиссии; и
контроллер с машинно-читаемыми командами для:
в условиях, в которых впрыск второго топлива дает более высокий пиковый крутящий момент, чем впрыск первого топлива, избирательного впрыска второго топлива и регулировки режима переключений трансмиссии.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер дополнительно содержит команды для впрыска некоторого количества первого топлива и поддержания режима переключений трансмиссии, в условиях, в которых впрыск первого топлива дает более высокий пиковый крутящий момент, чем впрыск второго топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой впрыск некоторого количества первого топлива включает в себя впрыск только количества первого топлива или впрыск первого количества первого топлива и второго количества второго топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой отрегулированный режим переключений трансмиссии включает в себя более ранний режим переключений с повышением передачи и более поздний режим переключений с понижением передачи по сравнению с поддерживаемым режимом трансмиссии.
В одном из вариантов предложена система, в которой условия, в которых впрыск второго топлива дает более высокий пиковый крутящий момент, чем первого топлива, включают в себя скорость вращения двигателя ниже, чем пороговая скорость вращения, и нагрузку двигателя выше, чем пороговая нагрузка, и температуру заряда воздуха выше, чем пороговая температура.
В одном из вариантов предложена система, в которой первое, жидкое топливо включает в себя бензин или спиртобензиновую смесь, при этом второе, газовое топливо включает в себя CNG (сжатый природный газ).
Кроме того, предложен способ, включающий в себя избирательную регулировку режима переключений трансмиссии в ответ на перевод с работы двигателя на первом, жидком топливе на работу только на втором, газовом топливе. Посредством избирательной регулировки режима переключений трансмиссии в условиях, в которых впрыск газового топлива вырабатывает более высокий пиковый крутящий момент, чем впрыск жидкого топлива, чувствительность и экономия топлива транспортного средства, работающего на газовом топливе, таком как CNG, улучшается.
В качестве примера, двигатель может быть выполнен с возможностью работать на первом газовом топливе, таком как CNG, и втором жидком топливе, таком как бензин. Например, двигатель может принимать CNG посредством впрыска во впускной канал, а бензин посредством непосредственного впрыска. На основании условий работы двигателя, цилиндр двигателя может подвергаться впрыску переменным соотношением первого топлива и второго топлива наряду с поддержанием сгорания в цилиндре на стехиометрии. Это может включать в себя работу двигателя только на бензиновом впрыске в некоторых условиях, только на впрыске CNG в других условиях, и совместное топливоснабжение обоими видами топлива в кроме того других условиях.
В условиях высокой нагрузки и низкой скорости вращения двигателя (например, в диапазоне 1000-1500 оборотов в минуту), когда температуры хладагента и заряда воздуха повышены, двигатель может становиться ограниченным детонацией, если работает на любом количестве бензина. Ограниченные детонацией виды топлива требуют запаздывания зажигания, которое, в свою очередь, снижает крутящий момент и повышает удельный расход топлива при торможении. В одном из примеров, пиковый выходной крутящий момент только на впрыске CNG может иметь значение 120% пикового выходного крутящего момента только на бензиновом впрыске в идентичных условиях. Другими словами, в таких условиях, переход на работу двигателя только на CNG может давать преимущество по крутящему моменту. Этот более высокий выходной крутящий момент также дает режиму переключений трансмиссии возможность регулироваться по направлению к более раннему переключению с повышением передачи и более позднему переключению с понижением передачи. Посредством осуществления опережения режима переключений с повышением передачи и запаздывания режима переключений с понижением передачи, чувствительность транспортного средства при работе на CNG улучшается, делая ощущение двигателя «более тяговитым» при работе на CNG. В дополнение, переключение с понижением передачи во время работы на CNG помогает улучшать экономию топлива посредством уменьшением необходимости работать на обогащенной смеси или работать с запаздыванием зажигания. В частности, октановое число CNG уменьшает запаздывание зажигания, требуемое при работе на высокой нагрузке с горячим всасываемым воздухом и горячей температурой хладагента. Таким образом, двигатель вырабатывает больший крутящий момент на более низкой скорости вращения двигателя, чем бензин. Это дает улучшение потребительских ездовых качеств высокого крутящего момента на низкой скорости вращения двигателя и более низкий расход топлива. Как результат, необходимость в запаздывании зажигания (для принятия мер в ответ на детонацию) снижается, уменьшая потери крутящего момента и потери мощности, связанные с запаздыванием зажигания. По существу, это улучшает экономию топлива. Без переключения с повышением передачи, связанным с работой на бензине, удельный расход топлива при торможении (BSFC) улучшается посредством более низкой скорости вращения двигателя и более низких насосных потерь.
Таким образом, переход на работу на CNG может преимущественно применяться в многотопливной системе для извлечения выгод высокого выходного крутящего момента топлива в выбранных условиях работы двигателя. Преимущество по крутящему моменту от использования CNG в таких условиях также может использоваться с выгодой, чтобы давать возможность более раннего переключения с повышением передачи трансмиссии и более позднего переключения с понижением передачи трансмиссии. Посредством регулировки режима переключений трансмиссии в ответ на переход с использования бензина на использование только CNG, чувствительность транспортного средства во время использования CNG может улучшаться и делаться сопоставимой с чувствительностью транспортного средства во время использования бензина. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя и ощущение от вождения водителя.
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 схематичное изображение многотопливной системы двигателя, выполненной с возможностью работать на жидком топливе и газовом топливе.
Фиг. 2 показывает примерную блок-схему последовательности операций способа регулировки режим переключений трансмиссии в многотопливной системе двигателя в ответ на изменения впрыска топлива.
Фиг. 3 показывает примерную многомерную характеристику, изображающую преимущество по крутящему моменту, обеспечиваемое использованием CNG, над использованием бензина, на низких скоростях вращения двигателя.
Фиг. 4 показывает примерные таблицы, сравнивающие выходные крутящие моменты топливоснабжения двигателя CNG и/или бензином в разных областях скорости вращения-нагрузки двигателя.
Фиг. 5 показывает примерную многомерную характеристику, изображающую ранние переключения с повышением передачи трансмиссии, которым дана возможность при использовании CNG.
Фиг. 6 показывает примерную регулировку переключения трансмиссии согласно настоящей полезной модели.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предложены способы и системы для регулировки режима переключений трансмиссии в многотопливной системе двигателя, такой как система по фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью переходить на работу только на CNG в выбранных условиях работы, чтобы обеспечивать преимущество по крутящему моменту над работой только на бензине (фиг. 3-4). В таких условиях, контроллер также может регулировать режим переключения трансмиссии, чтобы использовать в своих интересах повышенный пиковый выходной крутящий момент при использовании CNG. Например, контроллер может выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 2, для осуществления опережения режима переключения с повышением передачи и запаздывания режима переключения с понижением передачи трансмиссии (фиг. 5) при работе в условиях, где использование CNG дает преимущество по крутящему моменту. Примерная регулировка описана в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 6. Таким образом, реакция крутящего момента транспортного средства, работающего на CNG, может улучшаться.
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.
Система 10 двигателя может быть присоединена к трансмиссии 30, имеющей одну или более передач трансмиссии.
Выходной крутящий момент двигателя может передаваться в трансмиссию 300 по ведущему валу через гидротрансформатор. Трансмиссия 30 может включать в себя множество передач, или зубчатых муфт 33, которые могут вводиться в зацепление по мере надобности вводить в действие множество постоянных передаточных отношений трансмиссии. Более точно, посредством настойки включения множества передаточных муфт 33, трансмиссия может переключаться между верхней передачей (то есть, передачей с боле низким передаточным отношением) и нижней передачей (то есть, передачей с более высоким передаточным отношением). По существу, разность передаточных отношений вводит в действие более низкое умножение крутящего момента на трансмиссии, когда на верхней передаче, наряду с предоставлением возможности более высокого умножения крутящего момента на трансмиссии, когда на нижней передаче. Контроллер может менять передачу трансмиссии (например, переключать с повышением или переключать с понижением передачи трансмиссии), чтобы регулировать величину крутящего момента, передаваемого через трансмиссию на колеса 36 транспортного средства. Например, посредством переключения с повышением передачи трансмиссии с более низкой передачи трансмиссии на более высокую передачу трансмиссии (например, с первой передачи на вторую передачу), выходной крутящий момент на валу двигателя может снижаться. Подобным образом, посредством переключения с понижением передачи трансмиссии с более высокой передачи трансмиссии на более низкую передачу трансмиссии (например, со второй передачи на первую передачу), выходной крутящий момент на валу двигателя может повышаться. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, в выбранных условиях, контроллер может менять режим переключений трансмиссии (в том числе режим переключений с повышением передачи и режим переключений с понижением передачи) на основании использования топлива для улучшения чувствительности транспортного средства.
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. 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. В некоторых условиях, 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 ширине 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. 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, временные характеристики 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 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, 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, газовые виды топлива могут включать в себя CNG, водород, LPG, LNG, и т.д., или их комбинации. Следует принимать во внимание, что газовые 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, в кроме того дополнительных вариантах осуществления, система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки впрыска во впускной канал, при этом каждое из газового 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 газового 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 газовым топливом, или наоборот.
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 124 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 122. 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 показания 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 качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных 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 со ссылкой на фиг. 2, контроллер двигателя может впрыскивать одно или более из первого, жидкого топлива, такого как бензин или спиртобензиновая смесь, в цилиндр двигателя через форсунку 166 непосредственного впрыска, и второго, газового топлива, такого как CNG, в цилиндр двигателя через форсунку 170 впрыска во впускной канал для удовлетворения требований крутящего момента двигателя. Переменное соотношение впрыска топлива между двумя видами топлива может регулироваться на основании условий работы двигателя. Например, в условиях высоких скорости вращения-нагрузки двигателя, может использоваться большее количество жидкого топлива. Повышенное использование бензина в таких условиях может давать более высокий пиковый крутящий момент. Однако, в условиях низких скоростей вращения двигателя и высокой нагрузки двигателя, когда температуры хладагента и заряда воздуха повышены, двигатель может становиться ограниченным детонацией при использовании бензина. Чтобы принять меры в ответ на детонацию, может требоваться повышенное запаздывание зажигания, которое дает в результате потерю крутящего момента и мощности, а также понижение экономии топлива. Более низкий крутящий момент, связанный с запаздыванием зажигания, означает, что трансмиссии необходимо переключаться с понижением передачи для обеспечения требуемого водителю крутящего момента. Однако, это ведет к падению экономии топлива. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, во время одних и тех же условий, переход на использование только CNG дает различные преимущества. Например, октановое число CNG дает возможность искрового зажигания на MBT, которое дает в результате пиковый выходной крутящий момент, который существенно выше, чем пиковый выходной крутящий момент при использовании бензина в некоторых условиях. В дополнение, добавочный выходной крутящий момент может использоваться с выгодой, чтобы давать возможность раннего переключения с повышением передачи трансмиссии или задержанного переключения с понижением передачи трансмиссии. При действии таким образом, чувствительность и экономия топлива транспортного средства улучшаются.
Фиг. 3 показывает многомерную характеристику 300, изображающую выигрыш крутящего момента, обеспечиваемый CNG на низких скоростях вращения двигателя. Многомерная характеристика 300 показывает крутящий момент двигателя по оси y, а скорость вращения двигателя по оси x для разных видов топлива. В частности, выходной крутящий момент для бензинового топлива, имеющего октановое число 87, показан на графике 302 (пунктирная линия), выходной крутящий момент для того же самого бензинового топлива в прогретых условиях (то есть, когда температура хладагента и температура заряда воздуха двигателя повышены) показан на графике 304 (сплошная линия), а выходной крутящий момент для топлива CNG показан на графике 306 (точечная линия). Как может быть видно посредством сравнения графиков с 302 по 306, выходной крутящий момент бензинового топлива падает на более низких скоростях вращения двигателя, падая дальше по мере того, как возрастает температура заряда воздуха. Во время тех же самых условий, CNG дает существенное преимущество по крутящему моменту, причем выходной крутящий момент от CNG является не меньшим, чем 120% выходного крутящего момента на бензиновом топливе.
Фиг. 4 сравнивает преимущества крутящего момента, достигаемые в разных областях скорости вращения-нагрузки двигателя благодаря использованию подхода совместного топливоснабжения, в котором цилиндр снабжается топливом на каждом из бензина и CNG для данного события сгорания (изображенного в таблице 400), относительно традиционного подхода топливоснабжения только бензином (изображенного в таблице 410), а также подхода топливоснабжения только CNG (изображенного в таблице 420).
Каждая таблица перечисляет подробности касательно областей скорости вращения-нагрузки двигателя в первом столбце. Следующие два столбца изображают подход топливоснабжения, включающий в себя разбиение топлива между бензином и CNG. Четвертый столбец изображает коэффициент эквивалентности (коэффициент эквивалентности равен обратному значению того, что в разговорной форме известно в данной области техники как лямбда). Пятый столбец изображает коэффициент преобразования крутящего момента, который является указанием установки момента зажигания (1,0, являющегося моментом установки для наилучшего крутящего момента, если бы двигатель не был ограниченным детонацией). 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 400 и 410, в условиях низкой скорости вращения двигателя (в диапазоне 1000-1500 оборотов в минуту) и высокой нагрузки, в то время как температура хладагента двигателя повышается (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 ограничен детонацией (смотрите коэффициент 0,8 трансформации крутящего момента в таблице 410, который указывает, что искровое зажигание подвергается запаздыванию, чтобы выдавать 80% имеющегося в распоряжении крутящего момента). В сравнении, использование CNG в одиночку, или когда подвергается совместному топливоснабжению, не ограничено детонацией (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 1,0 в таблицах 400 и 410, которые указывают, что искровое 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 управлении искровым зажиганием или производстве крутящего момента.
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 400, 410 и 420, подход совместного топливоснабжения дает существенные выигрыши крутящего момента. Более точно, традиционный подход топливоснабжения только CNG имеет относительно большое ухудшение крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 75% относительно бензина в таблице 420) наряду с тем, что традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается такого же охлаждения выхлопных газов за счет работы на богатой смеси и запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 410). 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 регулированию температуры в камере сгорания 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 400, 410 и 420, традиционный подход топливоснабжения только CNG дает минимальное охлаждение камеры сгорания за счет работы на пределе обогащения CNG (обогащении 10% в качестве указанного коэффициентом эквивалентности 1,10 в таблице 420) при побуждении ухудшения крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 90% касательно бензина в таблице 420). Традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается того же самого остывания выхлопных газов за счет работы обогащения 30% (смотрите коэффициент эквивалентности 1,30 в таблице 410) и за счет запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 410). Подход совместного топливоснабжения использует малое количество бензина с меньшей величиной обогащения в дополнение к CNG, чтобы, чтобы работать на MBT и, таким образом, восстанавливает полную мощность. 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 400, 410 и 420, 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 качестве указанного коэффициентом эквивалентности 0,70 в таблице 420) при побуждении ухудшения крутящего момента (смотрите выходной крутящий момент 70% касательно бензина в таблице 420). Традиционный подход топливоснабжения только бензином добивается того же самого остывания выхлопных газов за счет работы обогащения 30% (смотрите коэффициент эквивалентности 1,30 в таблице 410) и за счет запаздывания зажигания (смотрите коэффициент трансформации крутящего момента 0,8 в таблице 410). 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.
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что добавочный выходной крутящий момент благодаря подходу топливоснабжения только CNG может использоваться с выгодой в условиях низкой скорости вращения двигателя, высокой нагрузки двигателя, высокой температуры заряда воздуха для осуществления опережения режима переключения с повышением передачи трансмиссии и/или запаздывания режима переключения с понижением передачи трансмиссии относительно режимов переключений трансмиссии с использованием только бензина. При действии таким образом, может улучшаться чувствительность транспортного средства. Более точно, работа двигателя на CNG может делаться «более тяговитой», и «тяговитость» двигателя может делаться сравнимой с использованием бензина. Режим переключений, который предназначен для уменьшения скорости вращения двигателя, также дает в результате экономию топлива. По существу, использование CNG поверх бензина при совместном топливоснабжении сберегает бензин, который является более дорогостоящим из видов топлива.
Примерная регулировка режима переключений трансмиссии показана на многомерной характеристике 500 по фиг. 5. Более точно, многомерная характеристика 500 изображает первый режим переключений трансмиссии для переключения между передачами 1-5 (пунктирные линии) трансмиссии во время работы на первом, жидком топливе (таком как бензин) на графике 502 (сплошная линия) и второй режим переключений трансмиссии для переключения между передачами 1-5 (точечные линии) трансмиссии во время работы на втором, газовом топливе (таком как CNG) на графике 504 (пунктирная линия).
Как может быть видно посредством сравнения графиков 502 и 504, при работе на бензине, переключение трансмиссии с первой передачи (1) трансмиссии на вторую передачу (2) может осуществляться после скорости транспортного средства 20 миль в час наряду с тем, что такое же переключение трансмиссии может осуществляться, не доходя до 20 миль в час при работе двигателя на CNG. По существу, на более высоких передачах трансмиссии, переключение с повышением передачи может осуществляться прогрессивно раньше. Другими словами, разность между моментом времени (или скоростью транспортного средства), в который четвертая передача трансмиссии переключается на пятую передачу трансмиссию при работе на бензине относительно того, когда работает на CNG, может быть большей, чем разность по времени (или скорости транспортного средства), в которое первая передача трансмиссии переключается на вторую передачу трансмиссии при работе на бензине относительно того, когда работает на CNG. Подобным образом, на более высоких передачах трансмиссии, переключение с понижением передачи может осуществляться прогрессивно позе при работе на CNG по сравнению с тем, когда работает на бензине. В дополнение, при условии равного ускорения транспортного средства, график 504 имеет более низкую скорость вращения двигателя, чем график 502 и, таким образом, он в большей степени привлекателен для водителя транспортного средства. В частности, водитель транспортного средства расценивал бы такой двигатель в качестве имеющего больший крутящий момент, чем другой. Кроме того, более низкая скорость вращения двигателя дает в результате лучшую экономию топлива вследствие уменьшенной мощности трения, затрачиваемой на более низких скоростях вращения двигателя.
Таким образом, система по фиг. 1 обеспечивает осуществление способа работы двигателя, в котором режим переключений трансмиссии регулируется на основании использования топлива, причем, переключение с повышением передачи трансмиссии подвергается опережению, переключение с понижением передачи трансмиссии задерживается в ответ на перевод работы двигателя с работы на по меньшей мере некоторой части жидкого топлива на работу только на газовом топливе.
Далее, с обращением к фиг. 2, показана примерная процедура 200 для регулировки профиля впрыска топлива и режима переключения трансмиссии в многотопливной системе двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1), чтобы улучшать рабочие характеристики двигателя. Способ дает возможность избирательной регулировки режима переключений трансмиссии в ответ на переключение работы двигателя с работы на первом, жидком топливе, на работу только на втором, газовом топливе. Посредством регулировки режима трансмиссии в выбранных условиях, когда газовое топливо дает более высокий выходной крутящий момент, чем жидкое топливо, чувствительность транспортного средства и экономия топлива улучшаются.
На этапе 202, способ 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 204, 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 газовым 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.).
На этапе 206, на основании оцененных условий работы двигателя и определенного наличия видов топлива в топливных системах двигателя, может определяться профиль впрыска топлива. Более точно, профиль впрыска топлива может включать в себя количество первого, жидкого топлива (такого как бензин) и/или количество второго, газового топлива (такого как CNG), которое впрыскивается в цилиндр двигателя, чтобы эксплуатировать цилиндр на стехиометрии (или альтернативном требуемом топливно-воздушном соотношении). Выбор того, какое топливо следует использовать, может быть основан на факторах, таких как наличие в распоряжении топлива (например, уровень топлива в топливном баке), выходной крутящий момент, обеспечиваемый топливом в данных условиях работы, эффекты охлаждения заряда топлива, и т.д. В одном из примеров, двигатель может эксплуатироваться с впрыском только первого, жидкого топлива. В материалах настоящего описания, первое жидкое топливо может подаваться в цилиндр в качестве непосредственного впрыска с потоком воздуха, отрегулированным на основании впрыска топлива, чтобы удовлетворять требование крутящего момента водителя наряду с обеспечением требуемого топливно-воздушного соотношения сгорания в цилиндре двигателя (например, на стехиометрии, более богатого, чем стехиометрия, или более бедного, чем стехиометрия). В кроме того еще одном примере, цилиндр двигателя может подвергаться совместному топливоснабжению по меньшей мере некоторым количеством первого, жидкого топлива, впрыскиваемого непосредственно, и по меньшей мере некоторым количеством второго, газового топлива, впрыскиваемого оконным впрыском в цилиндр. По меньшей мере некоторое количество жидкого топлива может использоваться в условиях, в которых пиковый выходной крутящий момент от первого, жидкого топлива, является более высоким, чем второго, газового топлива. В еще одном примере, двигатель может эксплуатироваться на оконном впрыске только второго, газового топлива. Относительные количества первого и второго топлива, впрыскиваемых в двигатель, также могут регулироваться, например, на основании условий скорости вращения-нагрузки двигателя. Например, как обсуждено со ссылкой на таблицы по фиг. 4, в условиях средних скорости вращения-нагрузки, может применяться подход топливоснабжения только бензином наряду с тем, что, в условиях высоких скорости вращения-нагрузки, когда требуется защита каталитического нейтрализатора выхлопных газов, может применяться подход совместного топливоснабжения. В этом отношении, может впрыскиваться каждый из бензина и CNG.
В изображенных примерах, первым, жидким топливом является бензин, а вторым, газовым топливом является CNG. Однако, следует принимать во внимание, что могут быть возможны другие комбинации топлива. Например, жидкое топливо, в качестве альтернативы, может быть спиртобензиновой смесью, такой как E10 или E85.
На этапе 208, может определяться, является ли, в данных условиях работы, пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на бензине (TQgas), более высоким, чем пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на CNG (TQcng). Если да, то, на этапе 210 способ включает в себя использование профиля впрыска топлива, который использует по меньшей мере некоторое количество бензина. Например, всего лишь некоторое количество жидкого бензинового топлива может впрыскиваться в цилиндр. В качестве альтернативы, первое количество жидкого бензинового топлива и второе количество газового топлива CNG может впрыскиваться в цилиндр. По существу, в условиях, в которых пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске второго топлива, находится ниже, чем пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске первого топлива, двигатель не работает только на втором топливе.
На этапе 212, в условиях, где двигатель работает только на первом топливе или каждом из первого топлива и второго топлива, способ включает в себя поддержание режима переключений трансмиссии. Например, двигатель может эксплуатироваться с первым режимом переключений трансмиссии (например, планируемом на основании использования бензина) при работе на по меньшей мере некотором количестве жидкого топлива.
Если пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на бензине, не больше, чем пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на CNG, то, на этапе 214, может подтверждаться, что пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на CNG, является более высоким, чем пиковый крутящий момент, выдаваемый двигателем во время работы на бензине. Если да, на этапе 216, во время выбранного условия, когда пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске второго топлива, является более высоким, чем пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске первого топлива, способ включает в себя избирательный впрыск только газового топлива в цилиндр двигателя. Выбранное условие может включать в себя нахождение скорости вращения двигателя ниже, чем пороговая скорость вращения (например, скорость вращения в диапазоне 1000-1500 оборотов в минуту), нахождение нагрузки двигателя выше, чем пороговая нагрузка (например, нагрузка двигателя, где MAP находится на или около BP), и нахождение температуры заряда воздуха выше пороговой температуры. В таких условиях, посредством перехода к использованию только газового топлива, достигается преимущество по крутящему моменту. В одном из примеров, посредством использования только CNG во время этих условий, больший пиковый крутящий момент 120% может выдаваться, чем при использовании только бензина. Более того, поскольку работа на бензине во время этих условий может приводить к повышенной предрасположенности к событиям аномального сгорания, таким как детонация и пропуски зажигания, а также повреждению материалов двигателя, посредством перехода на использование газового топлива CNG октановое число CNG используется для улучшения границы детонации двигателя.
На этапе 218, в дополнение к регулировке профиля впрыска, способ включает в себя избирательное изменение режима переключений трансмиссии на основании переключения впрыска топлива с впрыска первого топлива на впрыск второго топлива. Например, режим трансмиссии может переводиться с первого режима переключений трансмиссии, основанного на использовании бензина, на второй, отличный режим переключений трансмиссии, основанный на использовании CNG. По существу регулировка режима переключений трансмиссии включает в себя регулировку каждого из режима переключений с повышением передачи трансмиссии и режима переключений с понижением передачи трансмиссии. Регулировка может включать в себя, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 5, осуществление опережения режима переключений с повышением передачи и осуществление запаздывания режима переключений с понижением передачи при работы только на втором, газовом топливе, опережение и запаздывание происходят относительно (первого) режима переключений трансмиссии, основанного на работы двигателя только на первом, жидком топливе. Степень опережения режима переключений с повышением передачи и степень запаздывания режима переключений с понижением передачи могут быть основаны на барометрическом давлении при работе двигателя только на втором топливе. Например, режим переключений с повышением передачи может подвергаться дополнительному опережению по мере того, как повышается BP, а режим переключений с понижением передачи может подвергаться дополнительному запаздыванию по мере того, как повышается BP. Это происходит потому, что, в двигателе без наддува, максимальный крутящий момент на данной скорости вращения находится под влиянием атмосферного давления (или плотности). По существу, поскольку плотность воздуха связана с барометрическим давлением, в одном из примеров, степень опережения режима переключений с повышением передачи и степень запаздывания режима переключений с понижением передачи могут быть основаны на плотности окружающего воздуха. В этом отношении, во время работы двигателя только на втором топливе, режим переключений с повышением передачи может подвергаться дополнительному опережению по мере того, как плотность воздуха возрастает, и режим переключений с понижением передачи может подвергаться дополнительному запаздыванию по мере того, как возрастает плотность воздуха.
В кроме того других примерах, режим может регулироваться на основании того, на сколько выше находится пиковый выходной крутящий момент при впрыске второго, газового топлива по сравнению с пиковым выходным крутящим моментом при впрыске первого, жидкого топлива. Кроме того еще, контроллер может использовать многомерную характеристику, такую как многомерная характеристика по фиг. 5, для регулировки режима переключений на основании использования топлива и условий работы (например, скорости транспортного средства), а кроме того, на основании характера переключения передачи. Например, режим может регулироваться по-другому, когда трансмиссия переключается с повышением передачи с первой передачи трансмиссии на вторую передачу трансмиссии относительно того, когда она переключается с повышением передачи с второй передачи на третью передачу. Подобным образом, режим может регулироваться по-другому, когда трансмиссия переключается с понижением передачи с второй передачи трансмиссии на первую передачу трансмиссии относительно того, когда она переключается с понижением передачи с третьей передачи на вторую передачу.
Несмотря на то, что способ по фиг. 2 изображает регулировку профиля впрыска и режим переключений трансмиссии на основании пикового выходного крутящего момента жидкого топлива относительно газового топлива при данных условиях работы, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, решение может быть основано на том, является ли двигатель работающим только на впрыске жидкого топлива, только на впрыске газового топлива или на совместном топливоснабжении обоими видами топлива в один и тот же цилиндр для одного и того же события сгорания. Например, в альтернативном варианте осуществления по фиг. 2, на этапе 208, может определяться, является ли двигатель работающим на по меньшей мере некотором количестве жидкого топлива, таком как только на впрыске бензина или на впрыске по меньшей мере некоторого количества бензина. Если да, то первый режим переключений трансмиссии может применяться (или поддерживаться) на этапе 212. По существу, по меньшей мере некоторое количество бензина может использоваться в условиях, в которых пиковый выходной крутящий момент бензина является более высоким, чем пиковый выходной крутящий момент CNG. В сравнении, если двигатель является работающим только на газовом топливе (к примеру только на CNG) на этапе 214, то второй режим переключений трансмиссии применяться, или подвергаться переходу, на этапе 218. По существу, только CNG может использоваться в условиях, в которых пиковый выходной крутящий момент CNG является более высоким, чем пиковый выходной крутящий момент бензина.
В одном из примеров, во время первого условия, наряду с работой двигателя только на жидком топливе для обеспечения более высокого пикового крутящего момента, трансмиссия может переключаться с повышением передачи на первой скорости вращения и переключаться с понижением передачи на второй скорости вращения. В сравнении, во время второго состояния, наряду с работой двигателя только на газовом топливе для выдачи более высокого пикового крутящего момента, трансмиссия может переключаться с повышением передачи на третьем скорости вращения, раньше, чем первая скорость вращения, и переключаться с понижением передачи на четвертой скорости вращения, позже, чем вторая скорость вращения. Первое условие может включать в себя нахождение скорости вращения двигателя выше, чем пороговая скорость вращения, нахождение нагрузки двигателя выше, чем пороговая нагрузка, и нахождение температуры заряда воздуха (или температуры выхлопных газов) ниже, чем пороговая температура, наряду с тем, что второе условие может включать в себя нахождение скорости вращения двигателя ниже, чем пороговая скорость вращения, нахождение нагрузки двигателя выше, чем пороговая нагрузка, нахождение температуры заряда воздуха (или температуры выхлопных газов) выше, чем пороговая температура. Жидкое топливо может включать в себя бензин или спиртобензиновую смесь, а газовое топливо может включать в себя CNG. В материалах настоящего описания, во время первого условия, пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске первого топлива, может быть более высоким, чем пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске второго топлива, наряду с тем, что, во время второго условия, пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске второго топлива, может быть более высоким, чем пиковый крутящий момент, вырабатываемый при впрыске первого топлива.
Несмотря на то, что процедура по фиг. 2 изображает изменение между профилями впрыска топлива в ответ на удовлетворение выбранных условий, следует принимать во внимание, что, в случае, если одно из видов топлива иссякает, система может автоматически переходить на работу двигателя на том топливе, которое имеется в распоряжении. В дополнение, режим переключений трансмиссии (для такого использования топлива) может сохраняться. Подобным образом, в случае ухудшения работы любой одной из топливных систем, контроллер может автоматически переходить на работу двигателя на той топливной системе, которая является действующей, наряду с сохранением режима переключений трансмиссии для используемого топлива. Например, несмотря на то, что переход к работе только на CNG дает выигрыш крутящего момента в выбранных условиях (на этапе 216), если нет достаточного количества CNG (в качестве требуемого для работы только на CNG), или если компонент топливной системы для CNG подвергнут ухудшению работы, то, на этапе 216, способ осуществляет работу двигателя на по меньшей мере некотором количестве бензина и поддерживать первый режим переключений трансмиссии, соответствующий использованию бензина.
С обращением к фиг. 6, многомерная характеристика 600 изображает примерную регулировку впрыска топлива и регулировку режима трансмиссии в многотопливной системе двигателя в ответ на условия работы. Регулировки включают в себя регулировку впрыска топлива на основании того, какое топливо дает пиковый выходной крутящий момент, и регулировку режима трансмиссии на основании выбора топлива и выходного крутящего момента. Регулировки дают выигрышам крутящего момента возможность использоваться для планирования переключений с повышением передачи трансмиссии. Многомерная характеристика 600 изображает топливоснабжение первого, жидкого топлива (в материалах настоящего описания, бензина) у цилиндра на графике 602, топливоснабжение второго газового топлива (в материалах настоящего описания, CNG) у цилиндра на графике 604, температуру выхлопных газов (Texh) на графике 606, переключения передачи трансмиссии на графике 608 и изменения скорости вращения двигателя (Ne) на графике 610.
До t1, двигатель может быть работающим на первом количестве первого, жидкого топлива, в материалах настоящей заявке, бензина (график 602) и втором количестве второго, газового топлива, в материалах настоящего описания, CNG (график 604), чтобы удовлетворять требования крутящего момента двигателя. По существу, до t1, скорость вращения двигателя может быть более высоким, чем пороговое число 612 оборотов (график 610), наряду с тем, что нагрузка двигателя (не показана) также высока. В дополнение, трансмиссия может находиться на первой передаче (график 608). Первая передача может быть первой, более низкой передачей, такой как первая передача трансмиссии или вторая передача трансмиссии. К тому же, до t1, температура выхлопных газов может быть ниже пороговой температуры 605 (график 606).
Незадолго до t1, вследствие изменения условий работы, скорость вращения двигателя может снижаться, так что, в t1, скорость вращения двигателя находится на или ниже пороговой скорости 612 вращения. По существу, скорость вращения двигателя может находиться в диапазоне низких скоростей вращения наряду с тем, что нагрузка двигателя (не показана) остается высокой. К тому же, перед t1, температура выхлопных газов может начать повышаться. Несмотря на то, что температура выхлопных газов остается ниже пороговой температуры 605 в t1, между t1 и t2, температура может повышаться, а в t2, в то время как скорость вращения двигателя остается ниже пороговой скорости 612 вращения и наряду с тем, что нагрузка двигателя остается высокой, температура выхлопных газов может подниматься выше пороговой температуры 605.
По существу, при выбранных условиях, существующих в t2 (низкой скорости вращения двигателя, высокой нагрузке двигателя, повышенной температуре выхлопных газов), работа двигателя на бензиновом впрыске может становиться ограниченной детонацией. В дополнение, в выбранных условиях, впрыск CNG может давать более высокий пиковый выходной крутящий момент относительно использования бензина. Таким образом, в t2, профиль впрыска топлива может регулироваться для уменьшения использования бензина (до отсутствия использования бензина) и увеличения использования CNG (до использования только CNG), чтобы удовлетворять требование крутящего момента. В дополнение, более высокий выходной крутящий момент, достигаемый при впрыске CNG, используется с выгодой для переключения с повышением передачи трансмиссии с первой, более низкой передачи на вторую, более высокую передачу в t2. В материалах настоящего описания, вторая передача является передачей трансмиссии, которая является более высокой, чем первая передача, такой как вторая передача, третья передачи, и т.д.
В ответ на переключение с повышением передачи трансмиссии, скорость вращения двигателя может повышаться вскоре после t2. Между t2 и t3, вследствие изменения условий работы, скорость вращения двигателя может продолжать повышаться до тех пор, пока, в t3, скорость вращения двигателя не находится на или выше пороговой скорости 612 вращения. В дополнение, между t2 и t3, температуры выхлопных газов могут постепенно повышаться до тех пор, пока, в t3, температура выхлопных газов не находится на или ниже пороговой температуры 605. В t3, когда скорость вращения двигателя находится выше (наряду с тем, что нагрузка двигателя остается высокой) и наряду с тем, что температуры выхлопных газов являются более низкими, преимущество по крутящему моменту, обеспечиваемого посредством использования CNG, может прекращать существовать. Скорее, дальнейшее использование CNG может приводить к пониженному пиковому выходному крутящему моменту. Таким образом, в t3, впрыск бензина может увеличиваться наряду с тем, что впрыск CNG уменьшается. В одном из примеров, двигатель может переключаться на использование только бензина. В качестве альтернативы, двигатель может переключаться на подход совместного топливоснабжения, где как бензин, так и CNG впрыскиваются в один и тот же цилиндр для сгорания во время одного и того же события сгорания.
В материалах настоящего описания, более высокий выходной крутящий момент впрыска топлива только CNG преимущественно используется, чтобы обеспечивать более раннее переключение с повышением передачи трансмиссии (t2), чем было бы возможным с использованием бензина. Например, если бы использовался бензин, переключению с повышением передачи трансмиссии давалась бы возможность между t2 и t3, как показано сегментом 609 (пунктирная линия). Посредством осуществления опережения переключения с повышением передачи трансмиссии, достигаются различные преимущества. Во-первых, улучшается экономия топлива. Во-вторых, октановое число CNG улучшает границу детонации двигателя. В заключение, улучшается чувствительность двигателя. В частности, двигатель подвергается повышению скорости вращения, делающему двигатель «более тяговитым» при работе на CNG и сравнимым с чувствительностью, достигаемой с использованием бензина.
Несмотря на то, что не изображено, следует принимать во внимание, что, при работе только на CNG, более высокий выходной крутящий момент может подобным образом использоваться с выгодой для обеспечения более позднего переключения с понижением передачи, чем было бы возможным с использованием бензина.
В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя цилиндр, первую форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска первого, жидкого топлива в цилиндр, вторую форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал второго, газового топлива в цилиндр, и трансмиссию, включающую в себя одну или более передачи трансмиссии. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для, в условиях, в которых впрыск второго топлива дает более высокий пиковый крутящий момент, чем впрыск первого топлива, избирательного впрыска только второго топлива и регулировки режима переключений трансмиссии. В дополнение, в условиях, в которых впрыск первого топлива дает более высокий пиковый крутящий момент, чем впрыск второго топлива, контроллер может впрыскивать некоторое количество первого топлива и поддерживать режим переключений трансмиссии. В материалах настоящего описания, впрыск некоторого количества первого топлива включает в себя впрыск только количества первого топлива (то есть, единое топливоснабжение) или впрыск первого количества первого топлива и второго количеств второго топлива (то есть, совместное топливоснабжение). Отрегулированный режим переключений трансмиссии может включать в себя более ранний режим переключений с повышением передачи и более поздний режим переключений с понижением передачи по сравнению с поддерживаемым режимом трансмиссии.
Таким образом, могут использоваться свойства каждого из газового топлива и жидкого топлива в многотопливной системе двигателя. Посредством перехода к повышенному использованию жидкого топлива в условиях более высоких скорости вращения-нагрузки двигателя, более высокий выходной крутящий момент жидкого топлива может использоваться для удовлетворения требования пиковой мощности. Посредством перехода к повышенному использованию газового топлива в условиях низких скорости вращения-нагрузки, более высокий выходной крутящий момент и эффект охлаждения цилиндра от газового топлива могут использоваться для обеспечения выигрыша крутящего момента. Более того, выигрыш крутящего момента может преимущественно использоваться для осуществления опережения переключения с повышением передачи трансмиссии и/или запаздывания переключения с понижением передачи трансмиссии, тем самым, улучшая быстроту реагирования транспортного средства. Посредством регулировки режима переключений трансмиссии в ответ на использование топлива, рабочие характеристики двигателя, работающего на газовом топливе, таком как CNG, могут делаться настолько же высокими, как рабочие характеристики двигателя при работе на жидком топливе, таком как бензин. Посредством становления двигателя в более быстрореагирующим по крутящему моменту при работе на CNG, может улучшаться ощущение от вождения.
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем. 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 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, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления.
Кроме того еще, следует понимать, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.