СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ, ПИТАЕМЫМ МНОГОЧИСЛЕННЫМИ ВИДАМИ ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR MANAGING AN ENGINE POWERED BY MULTIPLE TYPES OF FUEL (VARIANTS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Область раскрытия относится к управлению накоплением паров и продувкой паров топлива для транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатели, которые работают на многочисленных видах топлива, совершенствуются. Двигатели могут работать на смесях, включающих в себя бензин/этиловый спирт, бензин/сжатый природный газ (CNG), дизельное топливо/бензин или дизельное топливо/этиловый спирт. Каждое из этих видов топлива может храниться в отдельном топливном баке на борту транспортного средства.
Также было предложено разделять топливо, которое было объединено в единую топливную смесь, с целью улучшения эксплуатационных качеств и экономии топлива транспортного средства. Одной из топливных смесей, которая может разделяться на ее отдельные составляющие виды топлива, является бензин/этаноловая топливная смесь, такая как E10 (90% бензина и 10% этилового спирта), E20 или E85. Более того, бензин может разделяться на бензин из низкооктановых компонентов и бензин из высокооктановых компонентов на борту транспортного средства. Отдельные виды топлива или компоненты топлива могут храниться в отдельных топливных баках на борту транспортного средства.
Заявки 2008/0006333 A1 и 2010/0229966 A1 на выдачу патента США описывают топливные системы, которые включают в себя многочисленные топливные баки для хранения разных типов топлива. Пары топлива из многочисленных топливных баков направляются в единый бачок накопления паров топлива для ограничения переносимых по воздуху выбросов. Однако, может быть труднее регулировать топливовоздушное соотношение у таких систем, поскольку более широкий диапазон паров топлива может храниться в бачке накопления паров топлива вследствие различий между видами топлива в многочисленных топливных баках. Кроме того, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что пары топлива из одного бака могут реабсорбироваться в других топливных баках в топливной системе. Реабсорбция разделенных компонентов топлива в топливных баках может изменять свойства топлива в каждом из многочисленных топливных баков. Если бы должна была происходить реабсорбция, повторное разделение топлива из топливных баков может давать в результате повышенное энергопотребление, или двигатель может эксплуатироваться менее эффективно, чтобы использовать комбинированное топливо, которое включает в себя топливо из разных топливных баков.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что виды топлива, имеющие разные свойства, могут храниться в отдельных топливных баках, чтобы использовать с выгодой желательные свойства разных видов топлива. Одно из важных свойств состоит в том, что виды топлива будут формировать пары, причем, каждый пар, имеет уникальные свойства, в том числе, но не в качестве ограничения, октановые характеристики или топливовоздушные соотношения. Посредством наличия в распоряжении отдельных бачков накопления паров топлива в сообщении по текучей среде с каждым топливным баком, каждый бачок накопления паров топлива также может содержать в себе пары топлива, имеющие уникальные свойства, в том числе, но не в качестве ограничения, октановые характеристики и топливовоздушное соотношение. Дополнительно, свойства паров топлива, накопленных в бачках накопления паров топлива, могут быть такими же, как у паров топлива, удерживаемых в топливном баке, который находится в сообщении по текучей среде с бачком накопления паров топлива. По существу. изобретатели изобрели эксплуатацию двигателя и средства управления продувкой, чтобы воспользоваться в своих интересах разными свойствами паров топлива из разных топливных баков и разных бачков накопления паров топлива.
В одном из примеров, описанном в материалах настоящей заявки, изобретатели предусмотрели контроль над многочисленными потоками продувки паров в двигатель из многочисленных устройств накопления паров топлива, которые находятся в сообщении по текучей среде с соответственным, но равным количеством многочисленных топливных баков; каждый из многочисленных потоков продувки паров топлива управляется, чтобы быть в такой же пропорции продуваемых совокупных паров топлива, как пропорция жидкого топлива из всех жидких видов топлива, подаваемых из соответственных топливных баков в двигатель. Этот новейший тип управления предоставляет уникальным свойствам каждого топлива возможность использоваться полностью, как в качестве жидкости, так и в качестве паров. Например, высокооктановое топливо в паровой фазе может продуваться в двигатель пропорционально высокооктановому топливу в жидкой фазе, впрыскиваемому в двигатель на данный момент. Иначе, посредством смешивания паров из каждого топливного бака совместно в едином бачке, как показано в предыдущих подходах, преимущество высокооктанового топлива в паровой фазе может не быть реализовано. Дополнительно, посредством продувки паров топлива пропорционально использованию подобного топлива в жидкой фазе, возмущения топливовоздушного соотношения могут понижаться, поскольку среднее стехиометрическое топливное отношение остается постоянным. Таким образом, свойства топлива могут использоваться, чтобы приносить пользу работе двигателя. Кроме того, может улучшаться регулирование топливовоздушного соотношения во время продувки паров топлива многочисленных типов топлива.
Настоящее описание может давать несколько преимуществ. В частности, подход может предоставлять накопленным парам топлива возможность использоваться для улучшения работы двигателя подобным образом, чтобы одно жидкое топливо могло использоваться для улучшения рабочих характеристик двигателя больше другого жидкого топлива. Кроме того, подход может улучшать регулирование топливовоздушного соотношения двигателя посредством предоставления стехиометрическому топливовоздушному соотношению возможности оставаться постоянным. Кроме того еще, подход может уменьшать вероятность реабсорбции разделенных видов топлива в топливо, имеющее иные свойства.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает пример двигателя внутреннего сгорания;
Фиг.2-3 показывают иллюстрации примерных многотопливных систем;
Фиг.4 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерную стратегию управления продувкой для многотопливной системы;
Фиг.5 показывает блок-схему последовательности операций способа регулирования топливовоздушного соотношения с обратной связью, включающего в себя продувку паров топлива.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам улучшения использования топлива в двигателях, содержащих многочисленные топливные баки. Так как виды топлива могут быть разделены по многочисленным топливным бакам на основании разных свойств, виды топлива могут использоваться наиболее эффективно в двигателе внутреннего сгорания, таком как проиллюстрированный на фиг.1. Фиг.2-3 иллюстрируют примерные многотопливные системы. Многотопливные системы могут предусматривать выделение разных типов топлива из топливных смесей, и топливные пары из разных видов топлива могут накапливаться в отдельных бачках для топлива. Пары топлива, накопленные в бачках, могут продуваться из бачков в двигатель некоторым образом, который использует уникальные свойства каждого топлива. Фиг.4 показывает способ для продувки разных видов топлива, накопленных в разных бачках накопления. Дополнительно, способ для продувки бачков накопления паров топлива учитывает условия, где может присутствовать детонация в двигателе. Фиг.5 иллюстрирует управление топливоснабжением с обратной связью, включающее в себя продувку одновременно разных типов паров топлива.
Фиг.1 изображает пример двигателя 10 внутреннего сгорания. Электрические линии управления изображены в качестве пунктирных линий. Топливные магистрали и механические устройства изображены сплошными линиями.
Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, которая включает в себя контроллер 12, и входные данные 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 положения педали (PP). Цилиндр 14 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, из условия 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 примерах, 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, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может находиться вдоль впускного канала двигателя, для того чтобы менять интенсивность потока и/или давление всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг.1, или, в качестве альтернативы, он может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
x
x
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10, в том числе, цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 отработавших газов может быть одним из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания стехиометрического топливовоздушного соотношения отработавших газов, в том числе, но не в качестве ограничения, линейным датчиком кислорода или универсальным, или широкодиапазонным датчиком кислорода отработавших газов (UEGO), двухрежимным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком содержания NO, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Температура отработавших газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливовоздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 отработавших газов.
Каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, 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 примерах, 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 приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 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 клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных примерах, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
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 предусмотрен непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на температуру заряда.
В некоторых примерах, 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 примерах, 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 или двигателей с воспламенением от сжатия.
В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может быть сконфигурирован многооконным впрыском топлива для выдачи топлива в него. Например, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 167. Топливная форсунка 166 показана в непосредственном сообщении по текучей среде с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 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. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться на топливную форсунку 166 из топливной системы 8, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и/или направляющую-распределитель для топлива (как дополнительно описано на фиг.2). Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
В топливной системе высокого давления, такой как описанная в настоящем описании, топливо находится под давлением. Когда оно впрыскивается непосредственно в цилиндр сгорания, оно испытывает фазовый переход, а именно, переход из жидкости в газ. Этот фазовый переход обеспечивает охлаждение для камеры сгорания, а потому, двигатель менее чувствителен к детонации, и, соответственно, предоставляет возможность более высокой степени повышения давления наддува с подвергнутой большему опережению установкой момента зажигания.
Дополнительно, в этом примере, топливная форсунка 167 скомпонована во впускном окне или во впускном коллекторе 146 в конфигурации, известной как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 14 сгорания. Топливная форсунка 167 расположена ниже по потоку от дросселя 20 внутри впускного коллектора 146; такое положение для топливной форсунки 167 может улучшать смешивание и сгорание, и насосную работу на частичных нагрузках. Топливо может подаваться на топливную форсунку 167 из топливной системы 8, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и/или направляющую-распределитель для топлива (как дополнительно описано на фиг.2). Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Дополнительно, другие примеры могут иллюстрировать другие пригодные топливные системы.
В дополнение, для лучшего смешивания и сгорания, и насосной работы внутри цилиндра 14, дополнительные преимущества у использования оконного впрыска включают в себя снижение затрат на систему, понижение требуемого давления в направляющей-распределителе для топлива (так как высокое давление в направляющей-распределителе для топлива может уменьшать экономию топлива вследствие паразитный потерь топливного насоса) и уменьшение проблем компоновки (так как многочисленные форсунки непосредственного впрыска могут требовать компромиссных размеров и/или углов клапанов, форм впускного и выпускного окон, и т.д.).
Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, таких как температура заряда воздуха. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться во время такта сжатия, такта впуска или в то время как закрыт впускной клапан (при оконном впрыске), или в любой надлежащей их комбинации.
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 баки в топливной системе 8 могут включать в себя множество топливных баков, содержащих в себе виды топлива, которые были разделены на основании разных качеств топлива, как описано в материалах настоящей заявки. Эти качества топлива могут включать в себя, но не в качестве ограничения, разные октановые характеристики, разные упругости пара, разную теплоту испарения, разные содержания спирта, разные типы топлива, такие как бензин, дизельное топливо, сжатый природный газ (CNG), и т.д., и/или их комбинации. В одном из примеров, дополнительно описанном в материалах настоящей заявки, виды топлива, содержащие в себе жидкость и пары разных октановых характеристик, могут включать в себя высокооктановое, среднеоктановое и низкооктановое топливо.
Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106 (ЦПУ, CPU), порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 110 (ПЗУ, ROM) (например, микросхемы памяти) в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112 (ОЗУ, RAM), дежурную память 114 (KAM) и шину данных. Контроллер 12 может принимать сигналы с различных 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 MAF; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла, присоединенного к коленчатому валу 140, положение дросселя (TP) с датчика TP, и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе (MAP) с датчика MAP также может использоваться, чтобы выдавать указание разрежения или давления во впускном коллекторе.
Далее, со ссылкой на фиг.2, она показывает первое схематическое изображение топливной системы 8 транспортного средства. Топливные магистрали и компоненты топливной системы проиллюстрированы сплошными линиями. Электрические линии проиллюстрированы пунктирными линиями.
Одна из топливных систем, как проиллюстрировано на фиг.2, включает в себя два отдельных вида топлива или вида смешанного топлива, закачиваемых в два независимых топливных бака через заправочные лючки. Например, первое топливо (например, E85) может закачиваться из внешнего источника, такого как заправочная станция, в первый топливный бак 200 через лючок 202. Топливный бак 200 может включать в себя топливную крышку 204, канал 206 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 200.
Второе топливо, например, бензин, может закачиваться из внешнего источника, такого как заправочная станция, во второй топливный бак 210 через лючок 212. Второй топливный бак 210 является отдельным от первого топливного бака 200. Топливный бак 210 может включать в себя топливную крышку 214, канал 216 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 210.
В соответствии с настоящим описанием, топливо из баков 200 и 210 подается в двигатель 10 с использованием отдельных топливных форсунок. Например, топливо из топливного бака 200 может находиться в сообщении по текучей среде с первым топливным насосом 220 через топливную магистраль 208. Топливный насос 220 приводится в действие электронным образом посредством контроллера 12 и может быть присоединен непосредственно к топливной форсунке 166 непосредственного впрыска (как показано на фиг.1) через топливный трубопровод 222 для впрыска топлива в цилиндр 14 двигателя 10. Наоборот, топливо из топливного бака 210 может находиться в сообщении по текучей среде с вторым топливным насосом 224 по топливной магистрали 218. В этом примере, топливный насос 224 приводится электронным образом посредством контроллера 12 и может быть присоединен непосредственно к топливной форсунке 167 оконного впрыска (как показано на фиг.1) через топливный трубопровод 226 для впрыска во впускное окно перед поступлением в цилиндр 14 двигателя 10.
В других примерах, другие пригодные виды топлива могут использоваться для заправки топливных баков 200 и 210. Дополнительно, пригодные механизмы могут использоваться для предоставления отдельным видам топлива или смешанным топливным смесям возможности направляться в топливные баки 200 и 210. Например, топливные форсунки могут состоять из дополнительных форсунок оконного впрыска, равных количеству топливных баков, присоединенных к соответственным форсункам оконного впрыска. В других примерах, клапаны могут использоваться для отправки топлива из любого бака 200 или 210 на форсунки непосредственного впрыска или форсунки оконного впрыска, и для варьирования, какое топливо отправляется на какие форсунки в зависимости от условий эксплуатации. Дополнительно, временные характеристики впрыска топлива могут применяться таким образом, чтобы использовать эффекты охлаждения заряда смеси, для того чтобы ослаблять пределы детонации при эксплуатации двигателя.
Далее, со ссылкой на фиг.3, другие подходы для топливной системы 8 могут включать в себя топливо или смешанное топливо, которые могут разделяться по разным топливным бакам на основании разных свойств топлива на борту транспортного средства. Например, как описано по схематическому изображению, показанному на фиг.3, смешанное топливо (например, E10, E15 или E85) может разделяться на свои отдельные компоненты топлива (например, этиловый спирт и бензин), которые разделены по разным топливным бакам. Смешанное топливо может закачиваться в первый топливный бак 330 через лючок 332 из внешнего источника, такого как заправочная станция. Топливный лючок 332 может включать в себя топливную крышку 334, канал 336 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 330. Смешанное топливо в топливном баке 330 может быть разделено по отдельным топливным бакам на борту транспортного средства, в то время как транспортное средство в действии.
Некоторое количество способов может использоваться для разделения смешанного топлива из топливного бака 330, в том числе, но не в качестве ограничения, избирательно проницаемая мембрана или испарительное устройство. Например, если избирательно проницаемая мембрана 338 используется для разделения топлива внутри топливного бака 330, сформированы верхняя камера 330a и нижняя камера 330b, и мембрана может быть по существу окружена топливным баком 330. Вещества в смешанном топливе в пределах верхней камеры могут включать в себя исключительно бензин из смешанного топлива или смесь, такую как спирт/бензин. Нижняя камера может содержать в себе исключительно спирт (например, этиловый спирт) или смесь, такую как бензин/спирт. В других примерах, насос может использоваться, чтобы прогонять топливо через устройство разделения, которое может быть расположено вне топливного бака 330.
Мембрана 338, как описано в предшествующем уровне техники, и в качестве установленной в неограничивающей горизонтальной конфигурации на фиг.3, может включать в себя один или более мембранных элементов. Мембранный элемент может включать в себя избирательно проницаемый мембранный элемент, который дает по меньшей мере одному компоненту смешанного топлива возможность проходить через мембранный элемент из верхней части в нижнюю часть (или наоборот) с большей скоростью, чем по меньшей мере один другой компонент смешанного топлива.
В качестве неограничивающего примера, мембранный элемент может быть выполнен с возможностью давать по меньшей мере спиртовой составляющей смешанного топлива E85, или другого бензинового/спиртового смешанного топлива, возможность проникать сквозь мембранный элемент из верхней части в нижнюю часть топливного бака 330 с наивысшей скоростью. Таким образом, мембранный элемент может обеспечивать функцию разделения топлива, в силу чего, проникающий компонент включает в себя более высокую концентрацию спиртовой составляющей и более низкую концентрацию бензиновой составляющей, чем исходная топливная смесь, частично вследствие избирательности мембранного элемента, где термин проникающий компонент может использоваться для описания компонента или компонентов топлива, которые проникают через мембранный элемент.
Мембрана может быть выполнена с возможностью, чтобы по существу обеспечивать увеличенную площадь поверхности для данного размера топливного бака, где большая площадь поверхности предоставляет большему количеству спирта возможность выделяться из смешанной топливной смеси по мере необходимости. В этом примере, мембрана согнута складками, чтобы формировать подобную гармошке структуру. Дополнительно, мембрана может поддерживаться пористой поверхностью, такой как, но не в качестве ограничения, двуокись циркония. В других примерах, мембрана может иметь форму медовых сот. Более того, мембрана может включать в себя некоторое количество разных слоев мембранных элементов, которые могут содействовать выполнению разделения.
В некоторых примерах, мембранный элемент может включать в себя полимерный и/или другой пригодный материал, который дает спиртовой составляющей возможность проникать через мембранный элемент с более высокой скоростью, чем бензиновая составляющая. Например, мембранный элемент может включать в себя полиэфирсульфон, который содержит в себе как полярные, так и неполярные характеристики, с полярным взаимодействием, преобладающим у внешнего участка мембранного элемента, таким образом, давая спирту возможность проникать через мембранный элемент в большей степени, чем бензину. Дополнительно или в качестве альтернативы, мембранный элемент может включать в себя материал нанофильтрации, который использует исключение размера молекул и/или химическую избирательность для отделения спиртовой составляющей от бензиновой составляющей в пределах смешанного топлива.
Дополнительно, в этом примере, гибкие соединения 340a и 340b присоединены к мембране, предоставляя положению мембраны возможность пассивно настраиваться по мере того, как изменяется объем или относительный объем жидкостей в обеих, верхней и/или нижней, частях топливного бака. Таким образом, объем и/или относительный объем различных веществ в верхней и/или нижней части топливного бака может настраиваться во время диффузии или во время дозаправки топливного бака топливом, не требуя дополнительного пространства в топливном баке. В альтернативных примерах, мембрана может активно настраиваться с помощью механизма настройки высоты в ответ на изменение объема и/или относительного объема веществ(а) подавления детонации и/или бензина в верхней и/или нижней части топливного бака.
Так как смешанное топливо внутри топливного бака 330 было разделено на разные компоненты топлива в камерах 330a и 330b, компоненты топлива имеют разные свойства. Например, верхняя камера 330a топливного бака 330 может содержать в себе бензин наряду с тем, что нижняя камера 330b топливного бака 330 может содержать в себе этиловый спирт. Имеющие разные свойства, такие как октановые характеристики и упругость пара, разные виды топлива из верхней 330a и нижней 330b камер топливного бака 330 могут направляться в разные топливные баки, для того чтобы последние использовали разные виды топлива с дополнительным преимуществом при эксплуатации двигателя 10 и для подавления детонации в двигателе.
Топливные насосы могут быть предусмотрены для удаления топлива из верхней 330a и нижней 330b камер топливного бака 330. Например, верхняя камера 330a топливного бака 330 может быть в сообщении по текучей среде с первым отдельным топливным баком 360 через топливный насос 342 и топливную магистраль 344. В этом примере, топливный насос 342 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Топливный насос 342 может находиться в непосредственном сообщении по текучей среде с первым отдельным топливным баком 360, как проиллюстрировано на фиг.3, через топливный трубопровод 346. Наоборот, нижняя камера 330b топливного бака 330 может находиться в сообщении по текучей среде с вторым отдельным топливным баком 370 через топливный насос 348 и топливную магистраль 352. В этом примере, топливный насос 348 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Топливный насос 348 может находиться в непосредственном сообщении по текучей среде с вторым отдельным топливным баком 370, как проиллюстрировано на фиг.3, через топливный трубопровод 354.
Датчики и измерительные преобразователи (не показаны) могут быть присоединены к топливному баку 330, в том числе, но не в качестве ограничения, датчики концентрации и/или топливомеры. Датчик концентрации определял бы концентрацию одного или более веществ в смешанных топливных смесях, заключенных верхней 330a или нижней 330b камерами топливного бака 330. Дополнительно, топливомеры, в том числе, но не в качестве ограничения, поплавковый уровнемер, могут быть заключены топливным баком 330, для того чтобы определять количество топлива в верхней 330a или нижней 330b камере топливного бака 330.
Как только виды топлива были разделены по топливным бакам 360 и 370 соответственно, виды топлива могут эффективно использоваться на основании своих собственных уникальных свойств. Одно из таких уникальных свойств состоит в том, что виды топлива могут иметь разные упругости пара. По существу, этиловый спирт в топливном баке 370 имеет упругость пара, а потому, некоторое количество топливо в жидкой фазе будет испаряться в топливо в паровой фазе, тем самым, разделяя топливо на топливо 370a в паровой фазе и топливо 370b в жидкой фазе. Топливо 370a в паровой фазе и топливо 370b в жидкой фазе могут сосуществовать и показаны на фиг.3 разделенными линией жидкости-пара, проиллюстрированной волнистыми линиями 372.
Упругость пара спирта, присутствующего в топливном баке 370, в качестве выделенного из смешанного топлива в топливном баке 330, является зависящей от спирта, введенного в смешанное топливо. Например, упругость пара спиртов с короткой цепочкой (например, метилового спирта) является более высокой, чем упругость пара спиртов с более длинной цепочкой (например, бутанола), тем самым, формируя паровой слой топлива.
Бензин в топливном баке 360 также имеет упругость пара и, по существу, часть топлива в жидкой фазе будет испаряться в топливо в паровой фазе, тем самым, разделяя топливо на топливо 360a в паровой фазе и топливо 360b в жидкой фазе. Топливо 360a в паровой фазе и топливо 360b в жидкой фазе могут сосуществовать и показаны на фиг.3 разделенными линией жидкости-пара, проиллюстрированной волнистыми линиями 362.
В соответствии с настоящим описанием, свойства видов топлива в паровой фазе и видов топлива в жидкой фазе, самостоятельно сформировавшихся внутри топливных баков 360 и 370, соответственно, могут использоваться отдельно для подавления детонации в двигателе 10. Для такой цели, жидкое топливо из топливного бака 370 (например, этиловый спирт) впрыскивается непосредственно в цилиндр 14 двигателя через топливную форсунку в непосредственном сообщении с цилиндром 14, наряду с тем, что жидкое топливо из топливного бака 360, имеющее более низкую концентрацию спирта, чем топливного бака 370, впрыскивается через топливную форсунку, присоединенную к впускному окну цилиндра 14.
Например, бензиновое топливо 360b в жидкой фазе, через топливную магистраль 386a, может накачиваться топливным насосом 388 и подаваться в направляющую-распределитель 390 для топлива через жидкостный топливный трубопровод 386b. В этом примере, топливный насос 388 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Направляющая-распределитель 390 для топлива может быть присоединена к ряду топливных форсунок 167 оконного впрыска, показанных на фиг.1, которые впрыскивают топливо во впускные окна цилиндра.
Для того чтобы уменьшать парообразующие выбросы и использовать бензиновое топливо 360a в паровой фазе, пары топлива сначала собираются и накапливаются внутри бачка 392 с активированным углем. Топливо 360a в паровой фазе продвигается в бачок 392 с активированным углем через газовый трубопровод 394a. Во время продувки бачка 392 с активированным углем (как обсуждено ниже), воздух втягивается через бачок 392 с активированным углем через воздушную трубку 398, для того чтобы извлекать накопленное топливо 360a в паровой фазе из бачка 392 с активированным углем. Этот богатый парами воздух может подаваться в двигатель 10 через трубопровод 394b и клапан 396 наряду с дополнительным топливом 360b в жидкой фазе из топливных форсунок. Топливо 360a в паровой фазе выпускается во впускной коллектор 146.
Дополнительно, спиртовое топливо 370b в жидкой фазе может подаваться в топливный насос 376 через топливную магистраль 374a. Топливная магистраль 374b несет топливо из топливного насоса 376 в направляющую-распределитель 378 для топлива. В этом примере, топливный насос 376 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Направляющая-распределитель 378 для топлива может быть присоединена к ряду топливных форсунок 166 непосредственного впрыска, которые впрыскивают топливо непосредственно в камеру 14 сгорания.
Для того чтобы уменьшать парообразующие выбросы и использовать спиртовое топливо 370a в паровой фазе, оно сначала собирается и накапливается внутри бачка 380 с активированным углем. Топливо 370a в паровой фазе направляется в бачок 380 с активированным углем через газовый трубопровод 382a. Во время продувки паров топлива, воздух втягивается через бачок 380 с активированным углем через воздушную трубку 397, для того чтобы извлекать накопленное топливо 370a в паровой фазе. Богатый парами воздух направляется в двигатель 10 через газовый трубопровод 382b и клапан 384. Топливо 370b в жидкой фазе также может подаваться в цилиндры двигателя через топливные форсунки непосредственного впрыска. Топливо 370a в паровой фазе выпускается во впускной коллектор 146.
Бачки 380 и 392 с активированным углем накапливают виды топлива в паровой фазе разного типа, такие как парообразные виды топлива, описанные в материалах настоящей заявки. Бачки с активированным углем оборудованы адсорбирующим материалом, таким как активированный уголь, для того чтобы адсорбировать пары топлива. Так как воздушные трубки 397 и 398 находятся в сообщении по текучей среде с бачками 380 и 392 с активированным углем, соответственно, разрежение во впускном коллекторе 146 двигателя может втягивать воздух через бачки 380 и 392 с активированным углем, когда соответственно открыты клапаны 384 и 396 продувки. Временные характеристики впрыска топлива форсунками как непосредственного 166, так и оконного 167 впрыска могут применяться таким образом, чтобы использовать эффекты охлаждения заряда видов топлива, тем самым, уменьшая ограничения по детонации на работу двигателя, как описано ниже.
Должно быть отмечено, что топливная система, описанная на фиг.3, может быть расширена до количества N топливных баков, подающих топливо в двигатель. Например, пять топливных баков могут подавать разные виды топлива в двигатель. Пять топливных баков могут включать в себя топливные баки, где разделены разные типы топлива, и разные типы топлива направляются в другие топливные баки, с тем, чтобы выдавать широкий диапазон типов топлива в двигатель. Каждый топливный бак находится в сообщении по текучей среде с единственным бачком накопления паров топлива, количество бачков для паров топлива равно количеству топливных баков, и каждый бачок накопления паров топлива находится в сообщении по текучей среде с единственным топливным баком.
Далее, со ссылкой на фиг.4, показана блок-схема последовательности операций способа примерной стратегии управления продувкой для многочисленных видов топлива и многочисленных бачков накопления паров топлива. Блок-схема последовательности операций способа по фиг.4 может быть реализована в качестве исполняемых команд, хранимых в постоянной памяти контроллера 12, показанного на фиг.1. Способ может быть применен к системе, показанной на фиг.1-3.
На 402, способ 400 оценивает, следует или нет продувать топливо из одного или более бачков накопления паров топлива. В одном из примеров, продувка из одного или более бачков накопления паров топлива может инициироваться в ответ на концентрацию паров в бачке накопления паров топлива. Дополнительно, пары топлива могут продуваться из одного или более бачков накопления паров топлива в ответ на комбинацию или подкомбинацию условий эксплуатации двигателя или рабочего состояния транспортного средства. Например, один или более бачков для паров топлива могут продуваться в ответ на дозаправку топливом топливного бака и температуру окружающего воздуха. Если способ 400 делает вывод, что присутствуют условия для продувки одного или более бачков накопления паров топлива, ответом является да, и способ 400 переходит на 404. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на выход.
На 404, способ 400 оценивает должны или нет продуваться все бачки для паров топлива, на основании количества паров топлива, накопленных внутри бачков накопления паров топлива. В одном из примеров, способ 400 делает вывод, что все бачки накопления паров топлива должны продуваться, на основании количества паров топлива, накопленных внутри бачков накопления паров топлива, когда ожидается, что есть меньшее, чем пороговое, время для продувки всех бачков накопления паров топлива. Продувка всех бачков накопления паров топлива на основании количеств паров топлива, накопленных в соответственных бачках для паров топлива, предоставляет способу 400 возможность продувать пары топлива из бачков за короткий период времени. Если способ 400 делает вывод, что все бачки накопления паров топлива должны продуваться, на основании количества паров топлива, накопленных внутри бачков накопления паров топлива, ответом является да, и способ 400 переходит на 406. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 450.
На 406, способ 400 количественно определяет полноту или количество топлива, накопленного в каждом бачке для паров топлива, относительно величины вместимости паров топлива каждого бачка для паров топлива. Например, если бачок для паров топлива обладает вместимостью для накопления 0,1 грамма паров топлива, и оценено, что 0,01 грамма паров топлива накоплено в бачке накопления паров топлива, бачок накопления паров топлива полон на 10%. Полнота каждого бачка накопления паров топлива в топливной системе может определяться таким образом.
Количество паров топлива, накопленных в каждом бачке для паров топлива, может оцениваться на основании типа топлива и количества жидкого топлива, хранимого в топливном баке, который находится в сообщении по текучей среде с бачком для паров топлива, для которого оценивается количество паров топлива. Кроме того, количество паров топлива, накопленных в бачке накопления паров топлива, может оцениваться, кроме того, на основании температуры и давления окружающего воздуха, степени разделения топлива, достигаемой до того, как двигатель находится в выключенном состоянии, времени замачивания (например, времени, которое двигатель выключен) и условий замачивания (например, барометрического давления окружающей среды, температуры окружающей среды, и т.д.), и/или колебаний этих параметров (например, количества суточных температурных циклов). В одном из примеров, количество паров топлива, накопленных в бачке накопления паров топлива, может быть основано на определенных опытным путем данных накопления паров топлива, которые индексированы посредством упомянутых ранее условий. Способ 400 переходит на 408 после того, как определена полнота каждого бачка накопления паров топлива в топливной системе.
На 408, способ 400 модулирует каждый клапан управления продувкой, регулируя поток между бачком накопления паров топлива и двигателем. Каждый из клапанов управления продувкой модулируется на основании полноты бачка накопления паров топлива, с которым соответственный клапан управления продувкой находится в сообщении по текучей среде. Например, бачок 392 с активированным углем по фиг.3 может быть полон на «X%», а бачок 380 с активированным углем может быть полон на «Y%». Доля полного потока продувки из бачка 392 имеет значение X/(X+Y). Доля полного потока продувки из бачка 380 имеет значение Y/(X+Y), где числитель является полнотой в процентах бачка, имеющего настроенную интенсивность продувки, и где знаменатель является суммой полноты в процентах всех продуваемых бачков. Полный поток продувки может быть основан на условиях эксплуатации двигателя. Например, на основании числа оборотов двигателя и крутящего момента требования водителя, способ 400 может запрашивать 0,05 грамм/минуту потока продувки. Если X имеет значение 10%, а Y имеет значение 20%, интенсивность потока из бачка 392 с активированным углем имеет значение (0,1/(0,1+0,2))×0,05=0,0166 грамм/минуту. Интенсивность потока из бачка 380 с активированным углем имеет значение 0,2/(0,1+0,2))×0,05=0,0333 грамм/минуту. Если бы присутствовало другое количество топливных баков, то стратегия управления продувкой является настраиваемой под количество видов топлива и устройств продувки, из условия чтобы суммарная продувка из всех бачков накопления паров топлива была равна требуемой интенсивности потока продувки. Способ 400 переходит на 410 после того, как инициирована продувка бачков накопления паров топлива.
Должно быть отмечено, что, по мере того, как происходит продувка бачка с активированным углем, датчики кислорода в системе выпуска дают обратную связь в отношении топливовоздушного соотношения в цилиндрах двигателя. Топливовоздушное соотношение включает в себя топливо от продувки бачка накопления паров топлива. Контроллер 12, показанный на фиг.1, настраивает подачу жидкого топлива на основании информации с датчиков кислорода. Например, если двигатель является работающим с большим обогащением, чем требуется, количество впрыскиваемого жидкого топлива уменьшается, чтобы приводить топливовоздушное соотношение в двигателе к стехиометрическому топливовоздушному соотношению.
На 410, способ 400 оценивает, присутствует или нет детонация в двигателе во время продувки всех бачков накопления паров топлива, на основании полноты бачков накопления паров топлива. Детонация может считываться с помощью датчика детонации или по датчику давления в цилиндре. Если детонация в двигателе присутствует, ответом является да, и способ 400 переходит на 412. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на выход.
На 412, способ 400 сравнивает долю паров топлива с более высоким октановым числом из одного из бачков накопления паров топлива (например, бачка, накапливающего топливо, имеющее наивысшее октановое число) с долей топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом, подаваемого в двигатель. Например, если 0,1 грамм/минуту топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом подается в двигатель из первого топливного бака и 0,9 грамм/минуту топлива в жидкой фазе с более низким октановым числом подается в двигатель из второго топливного бака, доля жидкой фазы с более высоким октановым числом имеет значение 10% (например, 0,1/(0,1+0,9)) совокупного топлива в жидкой фазе, а доля в жидкой фазе с более низким октановым числом имеет значение 90% (например, 0,9/(0,1+0,9)). Кроме того, если 0,003 грамм/минуту топлива в паровой фазе с более высоким октановым числом подается в двигатель через первый бачок для паров топлива, который находится в сообщении по текучей среде с первым топливным баком, и 0,009 грамм/минуту топлива в паровой фазе с более низким октановым числом подается в двигатель через второй бачок для паров топлива, который находится в сообщении по текучей среде с вторым топливным баком, доля паровой фазы с более высоким октановым числом имеет значение 25% совокупного топлива в паровой фазе. Таким образом, доля топлива в паровой фазе с более высоким октановым числом является большей, чем доля топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом (например, 25% являются большими, чем 10%). Следовательно, ответом на 412 был бы нет, и способ 400 переходил бы на 420. Если способ 400 делает вывод, что доля топлива в паровой фазе с более высоким октановым числом является меньшей, чем доля топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом, подаваемого в двигатель, ответом является да, и способ 400 переходит на 414. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 420.
На 420, способ 400 продолжает продувать бачки для паров топлива на основании полноты каждого бачка, и детонация в двигателе сдерживается посредством настройки установки момента зажигания. Например, если детонация присутствует в цилиндре, установка момента зажигания для цилиндра, демонстрирующего детонацию, подвергается запаздыванию на предопределенную величину наряду с тем, что другие цилиндры продолжают принимать искровое зажигание с базовой установкой момента. Способ 400 переходит на выход после того, как установка момента зажигания настраивается для сдерживания детонации.
На 414, способ 400 оценивает, является или нет количество топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом большим, чем пороговое количество топлива. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 416. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 418.
На 416, способ 400 увеличивает количество топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом, впрыскиваемого в двигатель. Одновременно, количество топлива в жидкой фазе с более низким октановым числом может уменьшаться, так чтобы двигатель мог работать на или около того же самого топливовоздушного соотношения, как до того, как считывалась детонация. Увеличение количества более высокооктанового топлива может уменьшать предрасположенность к детонации в двигателе посредством сжигания топливной смеси, имеющей более высокое октановое число. Кроме того, если более высокооктановое топливо впрыскивается непосредственным впрыском, а более низкооктановое топливо впрыскивается оконным впрыском, впрыск дополнительного более высокооктанового топлива может усиливать охлаждение заряда и понижать предрасположенность к детонации в двигателе. Способ 400 переходит на выход после того, как дополнительное более высокооктановое топливо подается в двигатель.
На 418, способ 400 уменьшает величину продувки. В частности, уменьшается интенсивность продувки для всех бачков накопления паров топлива. Например, интенсивность продувки может понижаться с 0,05 грамм/минуту до 0,02 грамм/минуту. Посредством уменьшения интенсивности продувки, дополнительные количества топлива в жидкой фазе с более высоким и более низким октановым числом могут выдаваться в двигатель, так чтобы температура заряда (например, топлива и воздуха) могла понижаться для уменьшения вероятности детонации в двигателе. Способ 400 переходит на выход после того, как понижена интенсивность продувки.
На 450, способ 400 количественно определяет относительные дробные количества топлива в жидкой фазе с более высоким и более низким октановым числом, подаваемого в двигатель. Дробные количества топлива в жидкой фазе с более высоким и более низким октановым числом, подаваемого в двигатель, могут определяться, как описано на 412. Дробные доли топлива для системы, включающей в себя более, чем два топливных бака и два бачка накопления паров топлива, могут определяться подобным образом. Способ 400 переходит на 452 после того, как определены дробные количества более высокооктанового и более низкооктанового топлива.
На 452, способ 400 определяет, какие бачки накопления паров топлива в топливной системе должны очищаться продувкой от паров топлива. В одном из примеров, способ 400 выбирает бачки накопления паров топлива, которые должны продуваться, на основании количеств паров топлива, накопленных в бачке накопления паров топлива. Например, продуваются бачки для паров топлива, которые накопили больше, чем 0,01 граммов паров топлива. Способ 400 может выбирать все или часть общего количества бачков для паров топлива, которые должны продуваться. Способ 400 переходит на 454 после того, как бачки накопления паров топлива выбраны, чтобы очищаться продувкой от паров топлива.
На 454, способ 400 оценивает, все или нет бачки накопления паров топлива в системе для паров топлива должны очищаться продувкой от паров топлива. Если способ 400 выбрал меньшее, чем общее количество бачков для паров топлива в топливной системе, которые должны продуваться, на 452, ответом является нет, и способ 400 переходит на 456. Иначе, ответом является да, и способ 400 переходит на 458.
На 458, способ 400 модулирует клапаны продувки между бачками накопления паров топлива и двигателем, так чтобы пары топлива, втягиваемые из бачков накопления паров топлива в двигатель, подавались в такой же пропорциональной доле, как подается в двигатель соответствующее жидкое топливо. Например, если 0,1 грамм/минуту топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом подается в двигатель из первого топливного бака и 0,9 грамм/минуту топлива в жидкой фазе с более низким октановым числом подается в двигатель из второго топливного бака, доля жидкой фазы с более высоким октановым числом имеет значение 10% (например, 0,1/(0,1+0,9)) совокупного топлива в жидкой фазе, а доля в жидкой фазе с более низким октановым числом имеет значение 90% (например, 0,9/(0,1+0,9)). Поэтому, если требуемый поток продувки имеет значение 0,05 грамм/минуту, клапан продувки, ведущий из бачка для паров топлива с более высоким октановым числом в двигатель, бачок для паров топлива с более высоким октановым числом находится в сообщении по текучей среде с топливным баком для более высокооктанового топлива, модулируется, чтобы выдавать 0,005 грамм/минуту потока из бачка для паров топлива с более высоким октановым числом в двигатель. Соответственно, 0,045 грамм/минуту или 90% требуемого потока продувки 0,05 грамм/минуту выдается посредством модулирования клапана продувки, ведущего из бачка для паров топлива с более низким октановым числом в двигатель, бачок для паров топлива с более низким октановым числом находится в сообщении по текучей среде с топливным баком для более низкооктанового топлива.
Таким образом, если двигатель 10 потребляет «X%» топлива 360b в жидкой фазе с низким октановым числом и «Y%» топлива 370b в жидкой фазе с высоким октановым числом, то доля продувки в паровой фазе имела бы значение X% из бачка 392 и Y% из бачка 380, где X%+Y%=100%. Если бы присутствовало другое количество топливных баков, стратегия управления продувкой является корректируемой под количество видов топлива и устройств продувки, из условия чтобы сумма использования топлива в жидкой фазе из всех топливных баков имела значение 100%. Способ 400 переходит на 460 после того, как инициирована модуляция клапанов продувки.
На 456, способ 400 осуществляет модуляцию клапанов, так чтобы пары топлива, втягиваемые из каждого бачка накопления паров топлива, выбранного, чтобы продуваться, были пропорциональны доле соответствующего жидкого топлива, подаваемого в двигатель, но за исключением бачков накопления паров топлива, которые не продуваются. Например, если двигатель 10 является использующим «X%» топлива 360b в жидкой фазе с низким октановым числом и «Y%» топлива 370b в жидкой фазе с высоким октановым числом, и «Z%» третьего топлива в жидкой фазе (не показано), то продувка в паровой фазе имела бы значение X% из бачка 392 с активированным углем, Y% из бачка 380 с активированным углем и Z% из третьего бачка с активированным углем (не показан). Однако, если одному или более из бачков продувка не нужна, то не все из бачков будут продуваться на 456. Бачки с активированным углем, которые должны продуваться на 456, будут модулироваться пропорционально использованию топлива в жидкой фазе. Например, если двигатель 10 является использующим «X%» топлива 360b в жидкой фазе с низким октановым числом, «Y%» топлива 370b в жидкой фазе с высоким октановым числом, и «Z%» третьего топлива в жидкой фазе но третьему бачку с активированным углем продувка не нужна, то доля продувки в паровой фазе из бачка 392 с активированным углем имела бы значение X/(X+Y), а из бачка 380 с активированным углем имела бы значение Y/(X+Y). Если бы присутствовало другое количество топливных баков, стратегия управления продувкой является настраиваемой под количество видов топлива и устройств продувки. Способ 400 переходит на 460 после того, как начинается продувка накопления паров топлива.
На 460, способ 400 оценивает, присутствует или нет детонация в двигателе во время продувки бачков накопления паров топлива. Если детонация в двигателе присутствует, ответом является да, и способ 400 переходит на 462. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на выход.
На 462, способ 400 оценивает, продуваются или нет только бачки для паров топлива, накапливающие невысокое октановое число. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 466. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 464.
На 464, способ 400 продолжает продувать бачки для паров топлива на основании доли впрыска соответствующего жидкого топлива, и детонация в двигателе сдерживается посредством настройки установки момента зажигания. Например, если детонация присутствует в цилиндре, установка момента зажигания для цилиндра, демонстрирующего детонацию, подвергается запаздыванию на предопределенную величину наряду с тем, что другие цилиндры продолжают принимать искровое зажигание с базовой установкой момента. Способ 400 переходит на выход после того, как установка момента зажигания настраивается для сдерживания детонации.
На 466, способ 400 оценивает, является или нет количество топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом большим, чем пороговое количество топлива. Если так, ответом является да, и способ 400 переходит на 468. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на 470.
На 470, способ 400 уменьшает величину продувки. В частности, уменьшается интенсивность продувки для всех бачков накопления паров топлива. Например, интенсивность продувки может понижаться с 0,05 грамм/минуту до 0,02 грамм/минуту. Посредством уменьшения интенсивности продувки, дополнительные количества топлива в жидкой фазе с более высоким и более низким октановым числом могут выдаваться в двигатель, так чтобы температура заряда (например, топлива и воздуха) могла понижаться для уменьшения вероятности детонации в двигателе. Способ 400 переходит на выход после того, как понижена интенсивность продувки.
На 468, способ 400 увеличивает количество топлива в жидкой фазе с более высоким октановым числом, впрыскиваемого в двигатель. Одновременно, количество топлива в жидкой фазе с более низким октановым числом может уменьшаться, так чтобы двигатель мог работать на или около того же самого топливовоздушного соотношения, как до того, как считывалась детонация. Увеличение количества более высокооктанового топлива может уменьшать предрасположенность к детонации в двигателе посредством сжигания топливной смеси, имеющей более высокое октановое число. Кроме того, если более высокооктановое топливо впрыскивается непосредственным впрыском, а более низкооктановое топливо впрыскивается оконным впрыском, впрыск дополнительного более высокооктанового топлива может усиливать охлаждение заряда и понижать предрасположенность к детонации в двигателе. Способ 400 переходит на выход после того, как дополнительное более высокооктановое топливо подается в двигатель.
Далее, со ссылкой на фиг.5, показан способ для регулирования топливовоздушного соотношения в двигателе при наличии продувки бачков накопления паров топлива. Способ по фиг.5 может быть включен в систему по фиг.1-3. Блок-схема последовательности операций способа по фиг.5 может быть реализована в качестве исполняемых команд, хранимых в постоянной памяти контроллера 12, показанного на фиг.1.
На 502, способ 500 настраивает общее количество топлива, подаваемого в двигатель, в ответ на крутящий момент требования водителя, число оборотов двигателя и требуемую модуляцию топлива. Общее количество топлива включает в себя жидкое топливо через форсунки и парообразное топливо из бачков. В одном из примеров, число оборотов двигателя, крутящий момент требования водителя индексирует таблицу определенных опытным путем количеств топлива, и количество топлива выводится из таблицы. В некоторых примерах, крутящий момент требования водителя может преобразовываться в количество воздуха в двигателе, а количество воздуха в двигателе может умножаться на требуемое топливовоздушное соотношение в двигателе для установления количества топлива в двигателе. Количество топлива может настраиваться, чтобы содействовать активности каталитического нейтрализатора посредством добавления величины модуляции топлива к количеству топлива в двигателе. Способ 500 переходит на 504 после определения общего количества топлива в двигателе.
На 504, способ 500 начинает подавать количество жидкого топлива в двигателе в двигатель. Количество жидкого топлива является настраиваемым посредством изменения длительности импульса топлива, применяемого к топливным форсункам. Топливо может впрыскиваться в цилиндр через две форсунки, как показано на фиг.1. Количества разных видов топлива, впрыскиваемых в двигатель, могут настраиваться для эксплуатации двигателя около стехиометрического топливовоздушного соотношения, которое меняется в зависимости от типа топлива, впрыскиваемого в двигатель. В некоторых примерах, количество жидкого топлива на 504 может быть равным общему количеству топлива по 502. В других примерах, количество жидкого топлива может быть меньшим, чем общее количество топлива по 502, разность вычисляется на основании оценки количества паров топлива с обратной связью, которое должно подаваться из бачков для паров топлива. Способ 500 переходит на 506 после того, как количество впрыскиваемого топлива настроено посредством настройки длительностей импульсов топливных форсунок.
На 506, способ 500 начинает подавать топливо в паровой фазе из бачков накопления паров топлива. Топливо в паровой фазе вводится во впускной коллектор двигателя. В некоторых примерах, количество топлива, подаваемого в двигатель в паровой фазе, может оцениваться на основании выходного сигнала датчика углеводородов и интенсивности потока паров топлива. В других примерах, количество топлива в паровой фазе может логически выводиться на основании предшествующих условий эксплуатации, или оценка топлива в паровой фазе может не быть предусмотрена. Способ 500 переходит на 508 после того, как топливо в паровой фазе выдано в двигатель.
На 508, способ 500 определяет действующее топливовоздушное соотношение в двигателе на основании выходного сигнала с одного или более датчиков отработавших газов. В частности, выходной сигнал с датчика отработавших газов вводится в передаточную функцию, и топливовоздушное соотношение выводится из передаточной функции. Способ 500 переходит на 510 после того, как определено топливовоздушное соотношение в двигателе.
На 510, способ 500 настраивает длительности импульсов топливной форсунки в ответ на разность между требуемым топливовоздушным соотношением в двигателе, определенным на 502, и действующим топливовоздушным соотношением в двигателе, определенным на 508. В одном из примеров, длительность импульса топливной форсунки настраивается пропорционально ошибке между требуемым и действующим топливовоздушными соотношениями в двигателе. Поскольку действующее топливовоздушное соотношение включает в себя топливо от продувки бачков накопления паров топлива, длительности импульсов топливных форсунок настраиваются, чтобы компенсировать топливо, выдаваемое в двигатель через бачки накопления паров топлива. Таким образом, топливовоздушное соотношение в двигателе может настраиваться некоторым способом с обратной связью. Способ 500 переходит на выход после того, как длительности импульсов топливных форсунок настроены для перемещения действующего топливовоздушного соотношения в двигателе в направлении требуемого топливовоздушного соотношения в двигателе.
Таким образом, способ по фиг.4 и 5 предусматривает управление двигателем, питаемым многочисленными видами топлива, содержащее: управление потоком продувки паров в двигатель из многочисленных устройств накопления паров топлива, каждое в сообщении по текучей среде с соответственным, но равным количеством многочисленных топливных баков, каждый из многочисленных потоков продувки паров должен иметь такую же пропорцию совокупных продуваемых паров, как пропорция жидкого топлива, подаваемого в двигатель из соответственных многочисленных топливных баков. Способ включает в себя те случаи, когда топливо в жидкой фазе из одного из упомянутых топливных баков, содержащего в себе топливо, имеющее наивысшую октановую характеристику из всех других упомянутых многочисленных топливных баков, впрыскивается непосредственного в камеру сгорания двигателя через форсунку в непосредственном сообщении по текучей среде с камерой сгорания.
В некоторых примерах, способ включает в себя те случаи, когда жидкое топливо из одного из многочисленных топливных баков, иного чем топливный бак, имеющий наивысшую октановую характеристику, впрыскивается через топливную форсунку в сообщении по текучей среде с впускным окном камеры сгорания. Способ включает в себя те случаи, когда устройство накопления паров в сообщении по текучей среде с топливным баком, имеющим топливо с наивысшей октановой характеристикой, содержит пары топлива с более высоким октановым числом, чем все остальные из многочисленных устройств накопления паров. Способ, кроме того, содержит управление с обратной связью в ответ на датчик кислорода отработавших газов для настройки упомянутого топлива, подаваемого из многочисленных топливных баков в двигатель, чтобы поддерживать топливовоздушное соотношение в двигателе около стехиометрии. Способ также включает в себя те случаи, когда управление с обратной связью настраивает жидкое топливо, подаваемое в двигатель, в то время как многочисленные устройства накопления паров продувают пары топлива в двигатель, чтобы поддерживать общее топливовоздушное соотношение в двигателе около стехиометрии или другом требуемом топливовоздушном соотношении. Способ включает в себя те случаи, когда топливо с наивысшим октановым числом выделяется из топливной смеси на борту транспортного средства, механизированном двигателем, и где есть два топливных бака и два бачка накопления паров, или три топливных бака и три бачка накопления паров.
В еще одном примере, способы по фиг.4 и 5 предусматривает управление двигателем, питаемым многочисленными видами топлива, содержащее: настраивают множество потоков продувки из множества бачков накопления паров топлива в ответ на множество долей топлива, составляющих количество жидкого топлива, впрыскиваемого в двигатель. Способ включает в себя те случаи, когда множество потоков продувки настраивается посредством того, что модулируют множество клапанов продувки. Способ включает в себя те случаи, когда по меньшей мере один из множества потоков продувки возникает из бачка для паров топлива, бачок для паров топлива находится в сообщении по текучей среде с единственным топливным баком, и где одна из множества долей топлива основана на количестве топлива, подаваемого в двигатель из единственного топливного бака. Способ также включает в себя те случаи, когда одна из множества долей топлива является основой для настройки по меньшей мере одного из множества потоков продувки. Способ дополнительно содержит настройку по меньшей мере одного из множества потоков продувки в ответ на указание детонации в двигателе. Способ также включает в себя те случаи, когда настройка по меньшей мере одного из множества потоков продувки заключается в том, что уменьшают по меньшей мере один из множества потоков продувки.
Способы по фиг.4 и 5 также предусматривают управление двигателем, питаемым многочисленными видами топлива из многочисленных топливных баков, и продувки паров топлива в двигатель из многочисленных бачков накопления паров топлива, каждый присоединен к соответственному одному из равного количества многочисленных топливных баков, содержащее: настраивают поток продувки из каждого из многочисленных бачков накопления паров, чтобы имел значение отношения количества паров топлива, накопленных в каждом из многочисленных бачков накопления паров, к общему количеству паров топлива, накопленных во всех из многочисленных бачков накопления паров. Способ, кроме того, содержит управление с обратной связью в ответ на датчик кислорода отработавших газов для настройки топлива, подаваемого из многочисленных топливных баков в двигатель, чтобы поддерживать топливовоздушное соотношение в двигателе около стехиометрии. Способ включает в себя те случаи, когда управление с обратной связью настраивает жидкое топливо, подаваемое в двигатель наряду с тем, что бачки для паров продувают пары топлива в двигатель, чтобы поддерживать общее топливовоздушное соотношение в двигателе около стехиометрии. Способ включает в себя те случаи, когда одно из видов топлива содержит этиловый спирт или этилированную смесь.
В некоторых примерах, способ дополнительно содержит оценку паров топлива, накопленных в каждом из многочисленных бачков накопления паров, на основании жидкого топлива в каждом из соответственных многочисленных топливных баков, степени разделения топлива, достигнутого до того, как двигатель находится в выключенном состоянии, времени, которое двигатель находится в выключенном состоянии, температуры окружающей среды и предыстории давления/температуры каждого из многочисленных топливных баков. Способ включает в себя те случаи, когда топливо с более высоким содержанием этилового спирта впрыскивается непосредственно в камеру сгорания двигателя через форсунку в непосредственном сообщении с цилиндром. Способ также включает в себя те случаи, когда топливо с более низким содержанием этилового спирта впрыскивается через топливную форсунку в сообщении с впускным окном цилиндра.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных иллюстративных примеров, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции, способы и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные примеры 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 не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
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. Должно быть понятно, 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.