ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С УПРАВЛЯЕМЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА
VEHICLE WITH CONTROLLED FUEL INJECTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам и системам для управления впрыском топлива в системе двигателя на основании потребности разрежения в двигателе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели могут быть выполнены с топливными форсунками непосредственного впрыска, которые впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания (непосредственный впрыск), и/или топливными форсунками впрыска во впускной канал, которые впрыскивают топливо во впускное отверстие (впрыск топлива во впускной канал). Комбинированное использование впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска топлива предоставляет возможность использоваться с выгодой различным преимуществам каждого типа впрыска. Например, посредством топливных форсунок впрыска во впускной канал, топливо типично распыляется во впускные клапаны и отверстия. Впрыскиваемое топливо испаряется главным образом вследствие соприкосновения с раскаленными металлическими поверхностями и/или вследствие обратного потока раскаленных выхлопных газов при перекрытии клапанов. В противоположность, посредством топливных форсунок непосредственного впрыска, топливо распыляется непосредственно в камеру сгорания, и впрыскиваемое топливо главным образом испаряется вследствие меньшего размера капелек и благодаря перемешиванию. В дополнение, поскольку есть небольшое попадание топлива на металлические поверхности, непосредственный впрыск топлива приводит к большему охлаждению испарением заряда воздуха.
Системы управления двигателя могут менять соотношение топлива, впрыскиваемого посредством впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска, на основании условий работы. В одном из подходов, как показанный Глюгла в US 8,037,874 (опубл. 18.10.2011, МПК F02D 19/08, F02M 43/00, F02P 5/152), большая доля топлива выдается в цилиндр посредством непосредственного впрыска в ответ на указание детонации. В нем на высоких нагрузках, когда двигатель ограничивается детонацией, усиленное охлаждение испарением непосредственного впрыска и более плотный заряд воздуха в условиях широко открытого дросселя дает в результате улучшенный коэффициент наполнения, приводя к более высокому крутящему моменту и мощности в условиях высокой нагрузки. В дополнение, охлаждение заряда в цилиндре сдерживает детонацию. В противоположность, в условиях частичной нагрузки непосредственный впрыск дает в результате небольшое, но измеримое ухудшение насосной работы. Это происходит потому, что усиленное охлаждение испарением от непосредственного впрыска топлива дает в результате более плотный заряд воздуха, который требует, чтобы двигатель дросселировался в большей степени для обеспечения требуемого выходного крутящего момента. Для уменьшения этого ухудшения системы управления двигателя могут использовать более высокую долю впрыска во впускной канал в условиях низкой нагрузки и средней нагрузки.
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что могут быть условия, в которых может быть полезным платить ухудшением насосной работы, чтобы использовать насосную работу для формирования разрежения. Более точно, в условиях средней нагрузки, если требуется дополнительное разрежение, такое как для продувки бачка для паров топлива, для вентиляции картера или для приведения в действие потребителя разрежения в двигателе (например, усилителя тормозов), добавочная насосная работа и добавочное дросселирование, связанные с непосредственным впрыском топлива, могут использоваться для понижения давления во впускном коллекторе. Добавочное разрежение, сформированное посредством дросселирования, в таком случае, может удовлетворять требование разрежения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров, вышеприведенные преимущества могут достигаться посредством транспортного средства с управляемым впрыском топлива, содержащего двигатель, содержащий:
цилиндр двигателя;
форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр двигателя;
форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска топлива во впускной канал в цилиндр двигателя;
впускной дроссель;
датчик детонации; и
контроллер с машинно-читаемыми командами для:
в условиях частичной нагрузки,
уменьшения длительности импульса впрыска форсунки впрыска во впускной канал при соответствующем увеличении длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска в ответ на временное повышение требования разрежения в двигателе.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором контроллер включает в себя дополнительные команды для увеличения дросселирования воздушного впускного дросселя для повышения разрежения во впускном коллекторе, при увеличении длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором контроллер включает в себя дополнительные команды для получения разрежения из впускного коллектора двигателя для одного или более из продувки бачка для паров топлива, вентиляции картера двигателя и приведения в действие потребляющего разрежение устройства, при увеличении длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска, причем потребляющее разрежение устройство включает в себя усилитель тормозов.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором контроллер включает в себя дополнительные команды для:
дополнительного уменьшения длительности импульса впрыска форсунки впрыска во впускной канал при соответствующем дополнительном увеличении длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска в ответ на указание детонации в цилиндре.
В одном из примеров, вышеприведенные преимущества могут также достигаться посредством способа работы двигателя, включающего в ответ на формирование разрежения в двигателе, находящегося ниже, чем требование разрежения в двигателе, увеличение доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством непосредственного впрыска, наряду с соответствующим уменьшением доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством впрыска во впускной канал. Таким образом, повышенные дросселирование и насосная работа, связанные с непосредственным впрыском топлива на от низких до средних нагрузках двигателя, могут преимущественно использоваться для формирования большего разрежения в двигателе.
В одном из примеров, двигатель может быть выполнен как с непосредственным, так и с впрыском топлива во впускной канал в цилиндры двигателя. Исходное количество топлива, включающее в себя долю топлива, которое должно впрыскиваться в цилиндр через форсунку непосредственного впрыска, относительно форсунки впрыска топлива во впускной канал может определяться на основании условий работы двигателя, таких как условия скорости вращения-нагрузки двигателя. Например, во время частичных нагрузок (например, от низких до средних нагрузок двигателя) исходная величина впрыска топлива может включать в себя более высокую долю впрыска во впускной канал и более низкую долю непосредственного впрыска для улучшения насосной эффективности двигателя. В ответ на повышенное требование разрежения в этих условиях, такое как для продувки бачка для паров топлива, для вентиляции картера или для приведения в действие усилителя тормозов, исходная величина впрыска топлива может регулироваться. Более точно, величина впрыска топлива может переключаться, чтобы включать в себя более высокую долю непосредственного впрыска и соответственно более низкую долю впрыска во впускной канал данного топлива. Посредством увеличения непосредственного впрыска насосная работа, требуемая для удовлетворения требования крутящего момента, увеличивается, приводя к регулировке воздушного впускного дросселя. Повышенное дросселирование понижает давление во впускном коллекторе и усиливает формирование разрежения. Повышенное разрежение обеспечивает лучшее удовлетворение требования разрежения в двигателе.
Таким образом, впрыск топлива в цилиндр двигателя может регулироваться на основании требования разрежения в двигателе. Более точно, переключение с повышенного впрыска топлива во впускной канал на повышенный непосредственный впрыск топлива может применяться для использования преимущества повышенной насосной работы и пониженного уровня давления в коллекторе, связанных с непосредственным впрыском. Это предоставляет взаимовлиянию неэффективностей системы непосредственного впрыска с формированием разрежения в двигателе использоваться с выгодой для удовлетворения требования крутящего момента двигателя и требования разрежения. В общем и целом, насосная эффективность, обеспечиваемая впрыском топлива во впускной канал, обменивается на эффективность формирования разрежения, обеспечиваемую непосредственным впрыском топлива.
Следует понимать, что сущность изобретения, 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 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 примерную камеру сгорания.
Фиг. 2 показывает схему того, каким образом соотношение непосредственного и впрыска топлива во впускной канал связано с потенциалом формирования разрежения в двигателе.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа регулировки впрыска топлива на основании потребности разрежения в двигателе.
Фиг. 4 показывает примерную регулировку впрыска топлива согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам регулировки впрыска топлива двигателя, такого как в системе двигателя по фиг. 1, на основании потребности разрежения в двигателя. Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 3, контроллер двигателя может регулировать впрыск топлива, в особенности долю топлива, непосредственно впрыскиваемого в двигатель, относительно топлива, впрыскиваемого во впускной канал в двигатель, на основании потребностей в разрежении двигателя. Двигатель может нуждаться в дополнительном разрежении во впускном коллекторе для продувки бачка для паров топлива, для вентиляции картера, для обеспечения вакуумного содействия потребителям разрежения (таким как усилитель тормозов) и т.д. В ответ на разрежение, формируемое во впускном коллекторе, являющееся меньшим, чем разрежение, потребляемое различными потребителями разрежения, система управления двигателя может переключаться на подачу большей доли топлива посредством непосредственного впрыска наряду с уменьшением доли топлива, подаваемого посредством впрыска во впускной канал. Дополнительная насосная работа, связанная с непосредственным впрыском, преимущественно используется для понижения уровней разрежения во впускном коллекторе и формирования большего разрежения для использования потребителями разрежения (фиг. 2). Примерная регулировка впрыска топлива описана со ссылкой на фиг. 4.
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 РР положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопной системы через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, 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, НС или СО. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 14, включающий в себя две топливные форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, направляющую-распределитель для топлива и формирователь 168. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в таком случае временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска топлива во впускной канал (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное отверстие выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как нагрузка и/или детонация в двигателе, такие как описанные ниже. Относительное распределение совокупного впрыскиваемого топлива среди форсунок 166 и 170 может указываться ссылкой как соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 170 (впрыска во впускной канал) может быть примером более высокого соотношения впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким соотношением впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска. Дополнительно, следует принимать во внимание, что впрыскиваемое во впускной канал топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, во время такта выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном.
Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски во время такта сжатия, многочисленные впрыски во время такта впуска или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков во время такта сжатия и некоторого количества во время такта впуска.
По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными временными характеристиками из форсунки впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Одно или более потребляющих разрежение в двигателе устройств 92 (потребителей разрежения) могут быть присоединены к впускному коллектору двигателя. Потребляющее разрежение устройство может приводиться в действие непосредственно с использованием разрежения из по меньшей мере одного впускного коллектора двигателя, например из впускного канала 146, ниже по потоку от впускного дросселя 162. В других примерах, потребляющее разрежение устройство может приводиться в движение с использованием разрежения из вакуумного резервуара, при этом резервуар по меньшей мере частично наполнен разрежением, полученным из впускного коллектора, таким как из впускного коллектора 146. В качестве одного из примеров, потребляющее вакуум устройство 92 может быть усилителем тормозов, присоединенным к колесным тормозам транспортного средства, усилитель тормозов включает в себя вакуумный резервуар, выполненный в виде вакуумной полости за диафрагмой усилителя тормозов. В этом отношении, вакуумный резервуар 38 может быть внутренним вакуумным резервуаром, выполненным с возможностью усиливать силу, выдаваемую водителем транспортного средства через тормозную педаль для применения колесных тормозов транспортного средства (не показанных). В альтернативном примере, потребляющее разрежение устройство может быть присоединено к системе вентиляции картера двигателя, при этом разрежение во впускном коллекторе используется для втягивания прорывных газов из картера двигателя для продувки двигателя. В еще одном примере, потребляющее разрежение устройство может быть присоединено к топливной системе двигателя, при этом разрежение во впускном коллекторе используется для втягивания паров топлива, накопленных в бачке для паров топлива, для продувки в двигатель.
По существу, в условиях без наддува, давление во впускном коллекторе двигателя, в качестве оцениваемого во впускном канале 146, находится под влиянием положения впускного дросселя 162. В частности, дросселирование воздушного впускного дросселя 162 ведет к понижению давления в коллекторе, а следовательно, повышению уровней разрежения во впускном коллектора.
Дросселирование также оказывает влияние на выходной крутящий момент. Когда топливо подается в цилиндр через форсунку непосредственного впрыска, вследствие топлива, распыляемого непосредственно в камеру сгорания, впрыскиваемое топливо быстро испаряется из-за меньшего размера капелек и благодаря перемешиванию. В дополнение, вследствие небольшого попадания топлива на металлические поверхности, имеется охлаждение испарением заряда воздуха. Когда двигатель работает на высоких нагрузках, таких как когда двигатель может ограничиваться детонацией, усиленное охлаждение испарением непосредственного впрыска и более плотный заряд воздуха в условиях широко открытого дросселя дает в результате улучшенный коэффициент наполнения, приводя к более высокому крутящему моменту и мощности в условиях высокой нагрузки. В дополнение, охлаждение заряда в цилиндре сдерживает детонацию. Однако, в условиях частичной нагрузки, непосредственный впрыск дает в результате небольшое, но измеримое ухудшение насосной работы. Это происходит потому, что усиленное охлаждение испарением от непосредственного впрыска топлива дает в результате более плотный заряд воздуха. Это требует, чтобы двигатель дросселировался в большей степени для получения требуемого выходного крутящего момента. Для уменьшения этого ухудшения системы управления двигателя могут использовать более высокую долю впрыска во впускной канал в условиях низкой нагрузки и средней нагрузки.
Однако необходимость в дросселировании при непосредственном впрыске топлива дает в результате более низкие уровни давления во впускном коллекторе, а потому усиливает потенциал формирования разрежения двигателя. Как показано на многомерной характеристике 200 по фиг. 2, есть корреляция между типом впрыска (например, соотношением топлива, подаваемого посредством непосредственного впрыска относительно впрыска во впускной канал) и потенциалом формирования разрежения. Более точно, по мере того как возрастает доля топлива, подаваемого в цилиндр через форсунку непосредственного впрыска, а доля топлива, подаваемого через форсунку впрыска во впускной канал соответственно убывает, возрастает величина дросселирования, связанного с впрыском топлива. Это, в свою очередь, повышает величину разрежения, которое формируется во впускном коллекторе. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что этот потенциал формирования разрежения может использоваться, в частности, на частичных нагрузках двигателя для улучшения выхода разрежения двигателя. То есть, взаимодействие ухудшения насосной работы системы непосредственного впрыска со способностью формирования разрежения в двигателе может использоваться с выгодой для удовлетворения требования крутящего момента двигателя и требования разрежения. Таким образом, как показано на многомерной характеристике 200, по мере того как требование разрежения в двигателе возрастает, профиль впрыска топлива может смещаться по направлению к регулировке, имеющей более высокую долю непосредственного впрыска топлива относительно впрыска топлива во впускной канал.
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, контроллер может регулировать профиль впрыска топлива во время события сгорания в цилиндре, чтобы извлекать синергетические преимущества эффекта охлаждения заряда непосредственного впрыска и дополнительной насосной работы, связанной с непосредственным впрыском, чтобы использовать насосную работу для формирования разрежения. Более точно, в условиях средней нагрузки, если требуется дополнительное разрежение, такое как для продувки бачка для паров топлива, для вентиляции картера или для приведения в действие потребителя 92 разрежения в двигателе (например, усилителя тормозов), добавочная насосная работа и добавочное дросселирование, связанные с непосредственным впрыском топлива, могут использоваться для понижения давления во впускном коллекторе и использовать добавочное разрежение, формируемое посредством дросселирования, для удовлетворения требования разрежения.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания и т.д.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.
Топливный бак в топливной системе 172 может хранить топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинацию и т.д. В одном из примеров, топливо с разным содержанием спиртов могло бы включать в себя смеси бензина, этилового спирта, метилового спирта или спиртов, такие как Е85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или М85 (которая приблизительно является 85% метилового спирта и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина и т.д.
Двигатель дополнительно может включать в себя один или более датчиков 90 детонации, распределенных вдоль блока цилиндров двигателя или присоединенных к отдельным цилиндрам (как показано). Когда включены в состав, множество датчиков детонации могут быть распределены по блоку цилиндров двигателя симметрично или несимметрично. По существу, датчик 90 детонации может быть датчиком вибрации или датчиком ионизации. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выявлять события аномального сгорания, обусловленные детонацией в цилиндре, на основании выходного сигнала (например, временных характеристик, амплитуды, интенсивности, частоты и т.д. сигнала) датчика 90 детонации. Например, событие детонации в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации в цилиндре, оцененного в интервале (таком как интервал углов поворота коленчатого вала после события искрового зажигания в цилиндре), являющегося большим, чем пороговое значение. Вслед за выявлением, подавляющие действия могут предприниматься контроллером двигателя для принятия мер в ответ на детонацию. Например, детонация может подвергаться принятию ответных мер с использованием увеличенного непосредственного впрыска текучей среды сдерживания детонации, регулировок установки момента искрового зажигания (например, запаздывания искрового зажигания), EGR и их комбинации.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 10 6, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; датчика 90 детонации, температуру хладагента двигателя (ЕСТ) 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 (ТР) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разрежения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для осуществления способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на фиг. 3.
Далее, с обращением к фиг. 3, описана примерная процедура 300 для регулировки соотношения топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя во время события сгорания через форсунку непосредственного впрыска и форсунку впрыска во впускной канал, на основании требования разрежения в двигателе. Подход дает возможность, чтобы эффект охлаждения заряда увеличенного непосредственного впрыска преимущественно использовался для подавления детонации наряду с использованием дополнительной насосной работы, связанной с непосредственным впрыском, для формирования дополнительного разрежения.
На этапе 302, способ включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, включают в себя скорость вращения двигателя, требование крутящего момента, уровень наддува, температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, температуру хладагента двигателя, выходной сигнал датчика детонации и т.д. Контроллер может контролировать выходной сигнал датчика детонации (например, датчика 90 детонации по фиг. 1) относительно порогового уровня, чтобы определять, ограничивается ли двигатель детонацией (если детонация вероятна или выявлена). Например, детонация в цилиндре может указываться на основании выходного сигнала датчика детонации, находящегося выше, чем пороговый уровень, когда оценивается в интервале углов поворота коленчатого вала после события зажигания в цилиндре. Контроллер также может контролировать выходной сигнал датчика детонации, чтобы определять, ограничивается ли двигатель по преждевременному воспламенению (например, если преждевременное воспламенение вероятно или выявлено). Например, преждевременное воспламенение в цилиндре может указываться на основании выходного сигнала датчика детонации, находящегося выше, чем пороговый уровень, когда оценивается в интервале углов поворота коленчатого вала перед событием зажигания в цилиндре. В одном из примеров, выходной сигнал датчика детонации может оцениваться в первом, более раннем интервале, и в отношении первого, более высокого порогового значения, чтобы указывать преждевременное воспламенение, наряду с тем, что выходной сигнал датчика детонации может оцениваться во втором, более позднем интервале, и в отношении второго, более низкого порогового значения, чтобы указывать детонацию. Указание преждевременного воспламенения также может быть основано на предыстории преждевременного воспламенения в двигателе.
На этапе 304, начальная регулировка впрыска топлива может определяться на основании оцененных условий работы, в том числе на основании пределов детонации и указания детонации. Например, если двигатель находится на частичной нагрузке и не выявлены ни детонация, ни преждевременное воспламенение (или если детонация и/или преждевременное воспламенение не вероятны), большая часть или все топливо может подвергаться впрыску во впускной канал, чтобы минимизировать насосную работу и довести до максимума коэффициент полезного действия двигателя. В качестве альтернативного примера, если двигатель находится на частичной нагрузке и выявлена детонация (или детонация вероятна), часть топлива может подвергаться непосредственному впрыску наряду с тем, что оставшаяся часть топлива подвергается впрыску во впускной канал.
Регулировки впрыска топлива, определенные на этапе 304, например, могут включать в себя общее количество топлива, которое должно впрыскиваться в цилиндр, долю общего количества топлива, которая должна подаваться в цилиндр посредством непосредственного впрыска, долю общего количества топлива, которая должна подаваться в цилиндр посредством впрыска во впускной канал, а также количество импульсов впрыска и временные характеристики впрыска для каждого импульса. В качестве примера, количество топлива (или доля совокупного топлива), которая непосредственно впрыскивается в цилиндр двигателя, может регулироваться на основании указания детонации, причем величина непосредственного впрыска увеличивается, а величина впрыска во впускной канал соответственно уменьшается по мере того, как указание детонации возрастает, и двигатель становится в большей степени ограниченным детонацией.
На этапе 306, может подтверждаться, что двигатель находится в состоянии частичной нагрузки. Это может включать в себя работу двигателя в условиях низких или средних нагрузок (например, при нагрузке двигателя ниже порогового значения). В одном из примеров, может подтверждаться, что двигатель является работающим без наддува. По существу, если двигатель является работающим с наддувом, давление во впускном коллекторе двигателя может повышаться и разрежение во впускном коллекторе может не представлять интереса. Если двигатель является работающим с наддувом, процедура может заканчиваться и контроллер может подавать топливо в двигатель на основании определенных исходных регулировок впрыска топлива.
Если двигатель является работающим в условиях частичной нагрузки, то, на этапе 312, может определяться, требуется ли большее разрежение в двигателе. Например, формирование разрежения в двигателе может сравниваться с требованием разрежения и может определяться, удовлетворяется ли требование разрежения формированием разрежения в двигателе. В одном из примеров, формирования разрежения в двигателе может оцениваться на основании уровня разрежения во впускном коллекторе двигателя. Таким образом, по мере того как уровень разрежения во впускном коллекторе двигателя возрастает (то есть, когда имеется более низкое абсолютное давление в коллекторе), формирование разрежения в двигателе может определяться более высоким.
Требование разрежения может быть основано на величине разрежения, требуемого для различных устройств с вакуумным приводом (в материалах настоящего описания, также указываемых ссылкой как потребители разрежения), присоединенных к двигателю, а также различных систем транспортного средства, требующих разрежения. Например, требование разрежения в двигателе может быть основано на одном или более из требования разрежения для продувки бачка (то есть, величины разрежения, требуемой для продувки паров топлива из бачка топливной системы), требования разрежения для вентиляции картера (то есть, величины разрежения, требуемого для вентиляции и удаления прорывных газов и паров топлива из картера двигателя), и требования для потребителей разрежения (то есть, величины разрежения, требуемого для работы и приведения в действие одного или более потребителей разрежения или устройств с вакуумным приводом, присоединенных к системе двигателя). Потребители разрежения, в качестве одного из примеров, могут включать в себя усилитель тормозов. Альтернативные потребители разрежения, например, включают в себя привод регулятора давления наддува, присоединенный к турбине с приводом от выхлопных газов турбонагнетателя.
Если формирование разрежения в двигателе является достаточным для удовлетворения требования разрежения, то может определяться, что большее разрежение не требуется, и процедура может переходить на этап 314, чтобы поддерживать регулировки впрыска топлива, определенные на этапе 304. Например, если абсолютное давление во впускном коллекторе является достаточно низким, чтобы удовлетворять требование разрежения, никакого дополнительного разрежения может не требоваться. Контроллер в таком случае может впрыскивать топливо в двигатель согласно определенным исходным регулировкам впрыска топлива на этапе 314. По существу, меньшая регулировка дросселя может требоваться во время впрыска топлива на этапе 314. В одном из примеров, положение дросселя сохраняется, и дроссель не регулируется, в то время как топливо впрыскивается согласно изначально определенным регулировкам впрыска топлива на этапе 314.
Однако если требуется большее разрежение в двигателе, то, на этапе 316, контроллер может корректировать исходные регулировки впрыска топлива на основании разрежения, требуемого для улучшения формирования разрежения в коллекторе. Более точно, в ответ на формирование разрежения в двигателе, являющегося более низким, чем требование разрежения, способ включает в себя увеличение доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством непосредственного впрыска, наряду с соответствующим уменьшением доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством впрыска во впускной канал. Увеличение доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством непосредственного впрыска, наряду с соответствующим уменьшением доли топлива, впрыскиваемого в цилиндр посредством впрыска во впускной канал, включает в себя увеличение длительности импульса непосредственного впрыска топлива наряду с соответствующим уменьшением длительности импульса впрыска топлива во впускной канал в цилиндр. В дополнение, если количество топлива, которое должно подвергаться впрыску во впускной канал в цилиндр, меньше, чем минимальная длительность впрыска во впускной канал, то все топливо может подвергаться непосредственному впрыску.
По существу, увеличение доли топлива, подаваемого посредством непосредственного впрыска, может быть основано на разности между требованием разрежения в двигателе и формированием разрежения в двигателе. Например, по мере того как разность увеличивается, может увеличиваться доля топлива, подаваемого посредством непосредственного впрыска. Доля топлива, подаваемого впрыском во впускной канал, в таком случае, может регулироваться на основании увеличения непосредственного впрыска, чтобы сохранять совокупный впрыск топлива и поддерживать сгорание на или около стехиометрии (или другого требуемого лямбда). На этапе 318, при увеличении доли непосредственно впрыскиваемого топлива, способ включает в себя увеличение дросселирования всасываемого заряда воздуха. Например, воздушный впускной дроссель может приводиться в действие или регулироваться. По существу, регулировка дросселя, используемая на этапе 318, может быть большей, чем регулировка дросселя, используемая на этапе 314.
По существу, в условиях частичной нагрузки, повышенное охлаждение испарением (увеличенного соотношения) непосредственного впрыска ведет к более плотному заряду воздуха. Это, в свою очередь, требует, чтобы двигатель дросселировался в большей степени (относительно дросселирования, требуемого для такого же количества топлива, подаваемого посредством впрыска во впускной канал), чтобы выдавать требуемый выходной крутящий момент. Несмотря на то, что это ведет к ухудшению насосной работы, авторы в материалах настоящего описания выявили, что дополнительная насосная работа, связанная с непосредственным впрыском, может преимущественно использоваться для дополнительного понижения давлений во впускном коллекторе, увеличивая формирование разрежения в коллекторе. Таким образом, увеличенная доля непосредственного впрыска и связанное дросселирование формируют большее разрежение, которое может удовлетворять временное повышение требования разрежения в двигателе.
По существу, преимущество разрежения от непосредственного впрыска достигается, в то время как двигатель является работающим на частичной нагрузке. В этих условиях увеличенный непосредственный впрыск и повышенное дросселирование понижают абсолютное давление в коллекторе. В условиях более высокой нагрузки, таких как когда двигатель подвергается наддуву, повышенное дросселирование может не понижать абсолютное давление в коллекторе.
Следует принимать во внимание, что, в дополнение к формированию большего разрежения на впуске, увеличенный непосредственный впрыск в условиях частичной нагрузки также синергетически принимает меры в ответ на детонацию и преждевременное воспламенение. В частности, один и тот же увеличенный непосредственный впрыск не только улучшает формирование разрежения в двигателе, но также улучшает границу детонации и границу преждевременного воспламенения у двигателя.
Несмотря на то, что переключение на увеличенный непосредственный впрыск синергетически принимает меры в ответ на детонацию, в дополнительных вариантах осуществления, непосредственный впрыск может увеличиваться для обеспечения разрежения и принятия мер в ответ на детонацию или преждевременное воспламенение. Например, степень, в которой доля непосредственного впрыска увеличивается в ответ на требование разрежения, может регулироваться на основании требования разрежения, а также границы детонации двигателя. В качестве примера, во время первого состояния частичной нагрузки, когда требование разрежения находится выше, чем формирование разрежения, и наряду с тем, что двигатель не ограничен детонацией (или ограничен детонацией в меньшей степени), контроллер двигателя может увеличивать непосредственный впрыск топлива в двигатель на первую величину наряду с соответствующим уменьшением впрыска топлива во впускной канал в двигатель. Затем, во время второго состояния частичной нагрузки, когда требование разрежения находится выше, чем формирование разрежения, и наряду с тем, что двигатель ограничен детонацией (или ограничен детонацией в большей степени), контроллер двигателя может увеличивать непосредственный впрыск топлива в двигатель на вторую величину, которая является более высокой, чем первая величина, наряду с соответствующим уменьшением впрыска топлива во впускной канал в двигатель. Таким образом, во время первого состояния, переключение на увеличенный непосредственный впрыск используется для принятия мер в ответ на требование разрежения наряду с тем, что, во время второго состояния, переключение на увеличенный непосредственный впрыск используется для принятия мер в ответ на требование разрежения и указание детонации в цилиндре. Подобным образом, переключение на увеличенный впрыск топлива может вызываться, кроме того, в ответ на указание преждевременного воспламенения.
Контроллер может поддерживать настроенную регулировку впрыска топлива с увеличенной долей непосредственного впрыска и уменьшенной долей впрыска во впускной канал до тех пор, пока не удовлетворено требование разрежения (например, до тех пор, пока уровень разрежения во впускном коллекторе двигателя не находится на или выше требования разрежения в двигателе), и до тех пор, пока не уменьшено указание детонации, если двигатель ограничивается детонацией или ограничивается по преждевременному воспламенению (например, до тех пор, пока выходной сигнал датчика детонации не находится ниже порогового уровня). На этапе 320, дополнительное сформированное разрежение может получаться из впускного коллектора двигателя и используется для удовлетворения временно повышенного требования разрежения. Например, дополнительное разрежение может использоваться для приведения в действие продувки бачка, вентиляции картера или усилителя тормозов.
В некоторых вариантах осуществления, степень, в которой увеличивается доля непосредственного впрыска, повышается в ответ на требование разрежения, может регулироваться на основании характера требования разрежения. Например, когда требование разрежения используется для продувки бачка или вентиляции картера двигателя, где согласованно требуются корректировки ошибок топливно-воздушного соотношения, непосредственный впрыск может регулироваться иначе относительно того, когда требование разрежения используется для ввода в действие усилителя тормозов, где корректировки ошибок топливно-воздушного соотношения согласованно не требуются. Например, если повышенное разрежение требуется для продувки бачка или вентиляции картера, то общее количество впрыскиваемого топлива может уменьшаться вследствие количества топлива, приходящего из бачка или картера двигателя. В этой ситуации, может требоваться одновременно уменьшать совокупное впрыскиваемое топливо и увеличивать долю непосредственно впрыскиваемого топлива, что может требовать большего уменьшения количества топлива, которое впрыскивается во впускной канал.
Таким образом, во время первого состояния, контроллер может переключать впрыск топлива с увеличенного непосредственного впрыска топлива на увеличенный впрыск топлива во впускной канал для уменьшения насосной работы и повышения коэффициента полезного действия двигателя. Затем, во время второго состояния, контроллер может переключать впрыск топлива с увеличенного впрыска во впускной канал на увеличенный непосредственный впрыск топлива для повышения разрежения во впускном коллекторе двигателя. В материалах настоящего описания, во время первого состояния, формирование разрежения в двигателе является более высоким, чем требование разрежения, наряду с тем, что, во время второго состояния, формирование разрежения в двигателе является более низким, чем требование разрежения. Во время второго состояния, контроллер может переключать топливоснабжение с увеличенного впрыска во впускной канал на увеличенный непосредственный впрыск на основании требования разрежения, а также границы детонации двигателя, с относительно более высокой долей непосредственного впрыска, используемой, когда двигатель ограничен детонацией, и относительно более низкой долей непосредственного впрыска, используемой, когда двигатель не ограничен детонацией.
В одном из примеров, во время первого условия частичной нагрузки, когда требуемое разрежение находится ниже порогового значения, контроллер может непосредственно впрыскивать первое количество топлива, осуществлять впрыск второго количества топлива во впускной канал в цилиндр. Затем, во время второго состояния частичной нагрузки, когда потребность разрежения в двигателе выше порогового значения, контроллер может увеличивать первое количество непосредственно впрыскиваемого топлива наряду с соответствующим уменьшением второго количества впрыскиваемого топлива во впускной канал в цилиндр. Во время первого состояния, контроллер может дросселировать воздушный впускной дроссель в меньшей степени в течение впрыска топлива наряду с тем, что, во время второго состояния, контроллер может дросселировать воздушный впускной дроссель в большей степени в течение впрыска топлива. Увеличение первого количества непосредственно впрыскиваемого топлива во время второго условия может быть основано на разности между действующим уровнем разрежения во впускном коллекторе и пороговым значением, наряду с тем, что уменьшение второго количества впрыскиваемого топлива во впускной канал может быть основано на увеличении первого количества, чтобы поддерживать сгорание на или около стехиометрии или другом требуемом топливно-воздушном соотношении (или лямбда). Впрыск топлива с увеличенным первым количеством и уменьшенным вторым количеством, в таком случае, может поддерживаться до тех пор, пока действующий уровень разрежения во впускном коллекторе не находится на или выше порогового значения, а затем возобновляются исходные количества топлива. Во время третьего состояния частичной нагрузки, когда потребность в разрежении находится выше порогового значения, контроллер может увеличивать первое количество непосредственно впрыскиваемого топлива наряду с соответствующим уменьшением второго количества впрыскиваемого топлива во впускной канал в цилиндр в ответ на указание детонации в цилиндре (например, указание, находящееся выше, чем пороговое значение детонации), увеличение во время третьего состояния частичной нагрузки больше, чем увеличение во время второго состояния частичной нагрузки. В материалах настоящего описания, увеличение во время третьего состояния может использоваться как для удовлетворения требования разрежения, так и принятия мер в ответ на детонацию. Например, увеличение во время третьего состояния частичной нагрузки может быть основано на указании детонации, больший непосредственный впрыск используется по мере того, как двигатель становится в большей степени ограниченным детонацией, и причем увеличение поддерживается до тех пор, пока указание детонации не является более низким, чем пороговое значение детонации, и пока не удовлетворено требование разрежения в двигателе.
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная характеристика 400 показывает пример регулировки соотношения топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя во время события сгорания через форсунку непосредственного впрыска и форсунку впрыска во впускной канал, на основании требования разрежения в двигателе. Подход предоставляет возможность удовлетворяться временному повышению требования разрежения. Одновременно, синергетически, улучшаются границы детонации двигателя. Система управления двигателя, включающая в себя контроллер, может быть сконфигурирована машинно-читаемыми командами для ввода в действие и вывода из работы форсунок и/или регулировки длительности импульса впрыска топлива для форсунки впрыска во впускной канал и форсунки непосредственного впрыска в ответ на требование разрежения в двигателе. Многомерная характеристика 400 изображает мгновенное требование разрежения на графике 402, количество топлива, которое подвергается впрыску (PFI) во впускной канал, на графике 404, количество топлива, которое подвергается непосредственному впрыску (DI), на графике 406, уровни разрежения во впускном коллекторе на графике 408 и наддув двигателя на графике 410. По существу, посредством сравнения графиков 404 и 406 может выявляться доля (или соотношение разбиения) совокупного топлива, которое подается в цилиндр двигателя посредством непосредственного впрыска относительно доли, подаваемой посредством впрыска во впускной канал.
До t1, двигатель может быть работающим с наддувом (график 410) вследствие высокого требования крутящего момента водителя.
На основании условий работы двигателя до t1, может определяться величина впрыска топлива между форсункой непосредственного впрыска и форсункой впрыска во впускной канал. В изображенном примере, более высокое общее количество топлива, включающее в себя высокое количество впрыска топлива как из форсунки впрыска во впускной канал (график 404), так и форсунки непосредственного впрыска (график 406), может требоваться для удовлетворения требования крутящего момента. По существу, до t1, двигатель может быть работающим с относительно более высокой долей совокупного топлива, подаваемого в двигатель посредством впрыска во впускной канал, чтобы уменьшать насосную работу и повышать коэффициент полезного действия двигателя в условиях высокой нагрузки. В результате работы с наддувом, абсолютное давление во впускном коллекторе может быть высоким, а уровень разрежения во впускном коллекторе может быть низким (график 408). В дополнение, может быть ограниченное требование разрежения в двигателе (график 402). Требование разрежения может непрерывно контролироваться.
В t1, вследствие изменения условий работы, таких как вследствие падения нагрузки двигателя с условий высокой нагрузки до условий частичной нагрузки, подача наддува может прекращаться, и двигатель может эксплуатироваться без наддува (график 410). В дополнение, общее количество топлива, подаваемого в двигатель, может уменьшаться (для удовлетворения пониженного требования крутящего момента). Более точно, количество топлива, подаваемого через обе, форсунку впрыска во впускной канал и форсунку непосредственного впрыска, может уменьшаться. По существу, двигатель может не ограничиваться детонацией в этом состоянии частичной нагрузки, поэтому более высокая доля совокупного топлива из всего топлива подается посредством непосредственного впрыска (графики 404-406).
По существу, вследствие двигателя, работающего на более низкой нагрузке, абсолютное давление во впускном коллекторе может падать, и уровень разрежения во впускном коллекторе (IM) может возрастать (график 408). В t2, может быть повышение требования разрежения в двигателе, например, вследствие приведения в действие усилителя тормозов или вентиляции картера двигателя. Однако, вследствие уровня разрежения IM, являющегося достаточным для удовлетворения мгновенного требования разрежения, профиль впрыска топлива может сохраняться.
В t3, может быть еще одно повышение требования разрежения двигателя, например вследствие продувки паров топлива из бачка для топлива. В частности, мгновенное требование разрежения в t3 может быть более высоким, чем требование разрежения в t2, а потому требование разрежения может быть более высоким, чем разрежение, вырабатываемое во впускном коллекторе. В ответ на требование разрежения, находящееся выше, чем формируемое разрежение, в t3, профиль впрыска топлива может регулироваться, чтобы величина впрыска топлива из форсунки непосредственного впрыска увеличивалась наряду с тем, что величина впрыска топлива из форсунки впрыска во впускной канал соответственно уменьшается (наряду с сохранением общей величины впрыска топлива). В одном из примеров, контроллер может увеличивать длительность импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска наряду с соответствующим уменьшением длительности импульса впрыска форсунки впрыска во впускной канал. В дополнение, контроллер может увеличивать дросселирование воздушного впускного дросселя для удовлетворения требуемого выходного крутящего момента. В результате повышенного дросселирования и насосной работы, связанных с увеличенным непосредственным впрыском, уровни разрежения во впускном коллекторе могут повышаться для удовлетворения мгновенного повышения требования разрежения. Увеличенный непосредственный впрыск также может синергетически улучшать границу детонации двигателя в данных условиях. По существу, увеличенный непосредственный впрыск и уменьшенный впрыск во впускной канал могут поддерживаться до тех пор, пока не удовлетворено требование разрежения. Затем, когда требование разрежения падает, в t4, исходный профиль впрыска топлива может возобновляться с более высокой долей впрыска топлива во впускной канал и более низкой долей непосредственного впрыска топлива.
В t5, вследствие изменения условий работы, таких как вследствие повышения нагрузки двигателя с условий частичной нагрузки до условий высокой нагрузки, подача наддува может возобновляться, и двигатель может работать с наддувом (график 410). В дополнение, общее количество топлива, подаваемого в двигатель, может увеличиваться (для удовлетворения повышенного требования крутящего момента). Более точно, количество топлива, подаваемого через обе, форсунку впрыска во впускной канал и форсунку непосредственного впрыска, может увеличиваться наряду с сохранением доли топлива, подаваемого в двигатель через каждую форсунку.
Следует принимать во внимание, что, в изображенном примере, в t3, когда требование разрежения возрастает выше формирования разрежения, двигатель может не ограничиваться детонацией (или может ограничиваться детонацией в меньшей степени). Однако, в альтернативном примере, в t3, когда требование разрежения возрастает выше формирования разрежения, двигатель также может ограничиваться детонацией (или ограничиваться детонацией в большей степени). Если двигатель ограничен детонацией в большей степени, контроллер может дополнительно увеличивать количество топлива, впрыскиваемого непосредственно, кроме того, наряду с уменьшением количества топлива, подвергаемого впрыску во впускной канал, чтобы принимать меры в ответ как на требование разрежения, так и детонацию. Например, как показано сегментами 405 и 407 (пунктирными линиями), во время состояния частичной нагрузки, где требование разрежения является более высоким, а детонация ограничивается (в большей степени), больший непосредственный впрыск может использоваться по сравнению с условиями частичной нагрузки, где требование разрежения находится выше, а детонация не ограничивается или ограничивается в меньшей степени (графики 404 и 406, сплошные линии). Следует принимать во внимание, что, подобным образом, непосредственный впрыск может увеличиваться, когда двигатель ограничивается по преждевременному воспламенению, причем смещение в направлении увеличенного непосредственного впрыска больше, когда требование разрежения является высоким, а двигатель ограничивается по преждевременному воспламенению, по сравнению с тем, когда требование разрежения является высоким, и двигатель ограничивается детонацией.
Несмотря на то, что не изображено, величины впрыска дополнительно могут регулироваться на основании содержания спиртов впрыскиваемого топлива. Например, когда впрыскиваемое топливо имеет более высокое содержание спиртов (такое как Е85), насосная работа, связанная с непосредственным впрыском, может быть более высокой, с соответственно более высоким потенциалом формирования разрежения. В сравнении, когда впрыскиваемое топливо имеет более низкое содержание спиртов (такое как Е10), насосная работа, связанная с непосредственным впрыском, может быть более низкой, с соответственно более низким потенциалом формирования разрежения.
В одном из примеров, соотношение топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя во время события сгорания через форсунку непосредственного впрыска и форсунку впрыска во впускной канал, регулируется на основании требования разрежения двигателя. Например, в то время как не происходит детонация в двигателе, соотношение топлива, впрыскиваемого через форсунку непосредственного впрыска относительно форсунки впрыска во впускной канал, повышается, в то время как требование разрежения в двигателе возрастает выше порогового значения. Требование разрежения в двигателе может включать в себя одно или более из требования разрежения для продувки, требования разрежения для вентиляции картера и требования разрежения для потребителей разрежения.
В еще одном примере, система двигателя содержит цилиндр двигателя, форсунку непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр двигателя, форсунку впрыска во впускной канал, выполненную с возможностью впрыска во впускной канал топлива в цилиндр двигателя, впускной дроссель, датчик детонации, присоединенный к блоку цилиндров двигателя, и контроллер. Контроллер может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для, во время состояний частичной нагрузки, уменьшения длительности импульса впрыска форсунки впрыска во впускной канал при соответствующем увеличении длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска в ответ на временное повышение требования разрежения в двигателе. Кроме того, при увеличении длительности импульса форсунки непосредственного впрыска, контроллер может увеличивать дросселирование воздушного впускного дросселя для повышения разрежения во впускном коллекторе двигателя. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для, при увеличении длительности импульса форсунки непосредственного впрыска, получения разрежения из впускного коллектора двигателя для одного или более из продувки бачка для паров топлива, вентиляции картера двигателя и приведения в действие потребляющего разрежение устройства, потребляющее разрежение устройство включает в себя усилитель тормозов. В дополнение, контроллер дополнительно может уменьшать длительность импульса впрыска форсунки впрыска во впускной канал наряду с соответствующим дополнительным увеличением длительности импульса впрыска форсунки непосредственного впрыска в ответ на указание детонации в цилиндре.
Таким образом, соотношение разбиения топлива, подаваемого в цилиндр двигателя через каждую из форсунки непосредственного впрыска и форсунки впрыска во впускной канал, может регулироваться на основании требования разрежения в двигателе. Посредством смещения соотношения разбиения по направлению к повышенному непосредственному впрыску топлива в ответ на повышение требования разрежения в двигателе, добавочная насосная работа впускного дросселя, которая требуется вследствие повышенного эффекта охлаждения заряда непосредственного впрыска, может преимущественно использоваться для понижения давления в коллекторе и усиления формирования разрежения в двигателе. Посредством обмена эффективности накачки, обеспечиваемой впрыском топлива во впускной канал на эффективность формирования разрежения, обеспечиваемую непосредственным впрыском топлива, требование крутящего момента водителя и требование разрежения в двигателе могут удовлетворяться одновременно.
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 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 или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель 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.