СПОСОБ ВПРЫСКА ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ)
FUEL INJECTION METHOD (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к впрыску топлива в двигателе.
Уровень техники
Величины впрыска топлива обычно устанавливаются на основании требуемого топливовоздушного соотношения и адаптируются с использованием обратной связи с одного или более датчиков отработавших газов на выпуске. Однако ошибки снабжения топливом могут возникать во время условий работы, где пары топлива присутствуют на впуске. Например, бачки для улавливания паров топлива, предназначенные для улавливания паров топлива из топливного бака, периодически продуваются на впуск, и эти пары могут давать в результате избыточное количество топлива в цилиндрах, растрачивание топлива впустую и ухудшение выбросов.
Предшествующие решения для принятия во внимание количества топлива, происходящего из бачка для улавливания паров топлива, полагались на оценки потока продувки, основанные на длительности и других параметрах продувки. Однако эти оценки зачастую неточны. Кроме того, эти оценки не учитывают дополнительные источники топлива на впуске, такие как топливо из системы принудительной вентиляции картера или обратный выброс топлива.
Раскрытие изобретения
Авторы осознали проблемы с вышеприведенным подходом и предложили способ для по меньшей мере частичного принятия мер в ответ на них.
Таким образом, в одном варианте предложен способ впрыска топлива, включающий во время первого условия, регулирование впрыска топлива на основании концентрации топлива во впускном коллекторе двигателя, во время второго условия, включающего работу на холостом ходу и когда система рециркуляции отработавших газов (EGR) выведена из работы, регулирование впрыска топлива на основании концентрации топлива и оцененного количества обратного выброса топлива.
Регулирование впрыска топлива на основании концентрации топлива во впускном коллекторе предпочтительно дополнительно включает определение концентрации топлива на основании концентрации кислорода во впускном коллекторе.
Топливо во впускном коллекторе предпочтительно содержит пары топлива, продутые из бачка для улавливания топлива системы улавливания паров топлива.
Топливо во впускном коллекторе предпочтительно содержит пары топлива из системы принудительной вентиляции картера.
Количество обратного выброса топлива предпочтительно определяется на основании изменения размера скопления топлива.
Количество обратного выброса топлива предпочтительно определяется на основании положения распределительного вала относительно положения поршня.
Регулирование впрыска топлива предпочтительно дополнительно включает регулирование количества впрыскиваемого топлива.
Способ предпочтительно дополнительно включает регулирование установки момента зажигания на основании концентрации топлива и/или количества обратного выброса топлива.
Способ предпочтительно дополнительно включает регулирование впрыска топлива на основании влажности во впускном коллекторе.
В другом варианте предложен способ впрыска топлива, включающий во время продувки паров топлива из системы улавливания паров топлива, регулирование впрыска топлива в двигатель на основании количества паров топлива, указанного по количеству кислорода на впуске, обратного выброса топлива на впуск во время положительного перекрытия клапанов, и влажности окружающей среды, и во время условий отсутствия продувки, определение влажности окружающей среды на основании количества кислорода на впуске.
В еще одном варианте предложен способ впрыска топлива, включающий во время работы EGR без продувки паров топлива, регулирование клапана EGR для поддержания требуемой величины EGR, во время продувания паров топлива без EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске для поддержания требуемого топливно-воздушного соотношения, и во время обратного выброса без продувки паров топлива и без EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске для компенсирования обратного выброса топлива из других цилиндров.
Регулирование клапана EGR предпочтительно дополнительно включает во время обратного выброса, регулирование клапана EGR для уменьшения процентного отношения EGR на первую величину, на основании снижения концентрации кислорода на впуске, и без обратного выброса, регулирование клапана EGR для уменьшения процентного отношение EGR на вторую величину, большую, чем первая величина, на основании снижения концентрации кислорода на впуске.
Способ предпочтительно дополнительно включает, во время продувки паров топлива с EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске, а также на основании оцененного потока EGR.
Регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске, а также на основании оцененного потока EGR предпочтительно дополнительно включает корректирование концентрации кислорода на впуске на оцененный поток EGR, и если скорректированная концентрация кислорода на впуске находится ниже, чем базовая концентрация кислорода, то уменьшение величины впрыска топлива.
Во время продувки паров топлива без EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске предпочтительно дополнительно включает регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске и обратного выброса топлива на впуск во время положительного перекрытия клапанов.
Способ предпочтительно дополнительно включает снижение величины впрыска топлива, если концентрация кислорода на впуске является меньшей, чем базовая концентрация кислорода.
Таким образом, впрыск топлива может регулироваться на основании паров топлива, присутствующих на впуске, например, как из продувки бачка для улавливания паров топлива, так и из системы принудительной вентиляции картера. В одном из примеров, эти количества паров топлива могут определяться на основании датчика кислорода, присутствующего на впуске. Кроме того, впрыск топлива может дополнительно регулироваться на основании количества обратного выброса топлива, например, из топлива, испаренного из скопления топлива на впускном клапане или окне.
Посредством определения количества топлива на впуске на основании сигнала с датчика кислорода, величины впрыска топлива могут регулироваться, чтобы поддерживать требуемое топливовоздушное соотношение в цилиндре. В зависимости от условий работы, концентрация кислорода на впуске может быть способна давать показание величины влажности окружающей среды, паров топлива из различных источников и/или количества рециркуляции отработавших газов на впуске. Посредством определения этих величин в некоторых условиях и моделирования их в других условиях, может поддерживаться топливовоздушное соотношение, улучшая экономию топлива и снижая выбросы. Кроме того, количество паров также может регулироваться на основании обратной связи с датчиков топливно-воздушного соотношения на выпуске, оценок потока продувки, длительности продувки и других параметров, если требуется.
Вышеприведенные и другие преимущества и признаки настоящего изобретения станут с легкостью очевидны из последующего подробного описания изобретения, при прочтении его в одиночку или совместно с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Она не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует примерную систему двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует одиночный цилиндр многоцилиндрового двигателя по фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую высокоуровневую процедуру управления для регулирования впрыска топлива на основании обратной связи с датчика кислорода на впуске согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4A-4C представляют собой блок-схемы последовательности операций способа, иллюстрирующие процедуру управления для внесения поправки величины концентрации топлива согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 иллюстрирует примерную схему, иллюстрирующую зависимость между концентрацией кислорода на впуске и концентрацией топлива на впуске.
Подробное описание изобретения
Датчик кислорода, расположенный на впуске двигателя, может быть способным давать информацию касательно различных параметров всасываемого воздуха, в том числе величин влажности окружающей среды, EGR, и паров топлива на впуске. В некоторых условиях, показание датчика кислорода на впуске может использоваться непосредственно для определения одного или более вышеприведенных параметров. В других условиях, количество кислорода на впуске может определяться, и может моделироваться относительный вклад вышеприведенных параметров в концентрацию кислорода на впуске. Одновременно, эта информация может использоваться для поддержания топливовоздушного соотношения в каждом цилиндре на оптимальном уровне, чтобы улучшать экономию топлива и снижать выбросы. Фиг. 1 иллюстрирует примерную систему двигателя, включающую в себя контроллер, датчик кислорода на впуске и различные источники паров топлива на впуске, такие как система восстановления паров топливного бака. Фиг. 2 иллюстрирует схему цилиндра двигателя у двигателя по фиг. 1. Фиг. 3 и 4A-4C иллюстрируют примерные процедуры управления, которые могут выполняться контроллером по фиг. 1, чтобы регулировать впрыск топлива на основании датчика кислорода на впуске во время различных условий работы двигателя. Фиг. 5 показывает график, иллюстрирующий зависимость между концентрацией кислорода на впуске и количествами паров топлива, присутствующих на впуске.
На фиг. 1 показаны аспекты примерной системы 1 двигателя моторного транспортного средства. Система двигателя выполнена с возможностью сжигания паров топлива, уловленных в по меньшей мере одном ее компоненте. Система двигателя включает в себя двигатель 10.
Двигатель 10 может быть практически любым двигателем внутреннего сгорания на газу или летучей жидкости, например бензиновым двигателем или дизельным двигателем оконного или прямого впрыска. В одном из неограничивающих вариантов осуществления, двигатель может быть приспособлен для потребления спиртового топлива, например этилового спирта.
Система 1 двигателя включает в себя два датчика, изображенных на фиг. 1: датчик 24 содержания газа в коллекторе, присоединенный по текучей среде к воздухопроводу ниже по потоку от дросселя 62, и датчик 26 влажности, присоединенный по текучей среде к воздухопроводу выше по потоку от дросселя 62. Датчик 24 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания концентрации газов на впуске, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, НС, или СО. Дополнительные датчики, не показанные на фиг. 1, также могут присутствовать, например, датчики MAP (давления воздуха в коллекторе), MAF (массового расхода воздуха) и температуры. Каждый датчик в системе 1 двигателя действующим образом присоединен к контроллеру 12, который может быть любой электронной системой управления системы двигателя или транспортного средства, в котором установлена система двигателя. Соответственно, электронная система управления может принимать управляющие решения, приводить в действие клапаны, и т.д., на основании по меньшей мере частично концентраций газов, считанных в системе двигателя. Дополнительная информация касательно контроллера 12 будет представлена ниже со ссылкой на фиг. 2.
Впускной коллектор 44 выполнен с возможностью подачи всасываемого воздуха или топливно-воздушной смеси во множество камер сгорания двигателя 10. Камеры сгорания могут быть расположены над заполненным смазкой картером 130 двигателя, в которых поршни возвратно-поступательного хода камер сгорания вращают коленчатый вал. Поршни возвратно-поступательного хода могут быть по существу изолированными от картера двигателя посредством одного или более поршневых колец, которые сдерживают течение топливно-воздушной смеси и газообразных продуктов сгорания в картер двигателя. Тем не менее, значительное количество паров топлива может «продувать» поршневые кольца и поступать в картер двигателя со временем. Для снижения ухудшающих характеристики воздействий паров топлива на вязкость смазки двигателя и для снижения выпуска паров в атмосферу, картер двигателя может непрерывно или периодически вентилироваться, как дополнительно описано в дальнейшем. В конфигурации, показанной на фиг. 1, клапан 132 последроссельной вентиляции картера управляет доступом вентиляционного воздуха в картер двигателя. Клапан последроссельной вентиляции картера может быть любым клапаном постоянного или регулируемого дозирования.
Система 1 двигателя включает в себя топливный бак 34, который накапливает летучее жидкое топливо, сжигаемое в двигателе 10. Чтобы избежать выделения паров топлива из топливного бака и в атмосферу, топливный бак вентилируется в атмосферу через бачок 136 с адсорбентом. Бачок с адсорбентом может иметь значительную бачок для улавливания углеводородных, спиртовых и/или эфирных видов топлива в адсорбированном состоянии; например, он может быть наполнен гранулами активированного угля и/или другим материалом с большой площадью поверхности. Тем не менее, продолжительное поглощение паров топлива рано или поздно будет снижать емкость бачка с адсорбентом для дальнейшего улавливания. Поэтому, бачок с адсорбентом может периодически подвергаться продувке от адсорбированного топлива, как дополнительно описано в дальнейшем. В конфигурации, показанной на фиг. 1, клапан 138 последроссельной вентиляции картера управляет доступом продувочного воздуха в бачок с адсорбентом.
Для обеспечения вентиляции топливного бака 34 во время дозаправки, бачок 136 с адсорбентом присоединен к топливному баку через вентиляционный канал 140 бака для дозаправки. Вентиляционный канал бака для дозаправки может быть нормально закрытым клапаном, который удерживается открытым во время дозаправки. Для обеспечения вентиляции топливного бака, в то время как двигатель является работающим, предусмотрен вентиляционный канал бака для работы двигателя. Вентиляционный канал бака для работы двигателя может быть нормально закрытым вентиляционным каналом, который удерживается открытым, в то время как работает двигатель. Вентиляционный канал бака для работы двигателя, когда открыт, может проводить пары из топливного бака во впускной коллектор через буфер 144. Буфер может быть любой конструкцией, выполненной с возможностью снижения или ограничения доступа кратковременных наплывов паров топлива в трубопровод впуска чистого воздуха. Такие наплывы паров топлива, например, могли бы вызываться всплесками в баке. Буфер может включать один или более дефлекторов, экранов, отверстий, и т.д.
Конфигурация, проиллюстрированная на фиг. 1, гарантирует, что, во время дозаправки, воздух из топливного бака 34, теперь подвергнутый обеднению паров топлива, может вентилироваться атмосферным давлением. Во время других условий, например, во время испытаний на целостность системы, вентиляционный канал 140 бака для дозаправки и вентиляционный канал бака для работы двигателя могут быть закрыты, так что может определяться, может ли некоторая изолированная часть системы 1 двигателя удерживать давление или разрежение. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 62, клапан 132 последроссельной вентиляции картера, клапан 138 последроссельной продувки бачка и вентиляционные каналы бака могут быть клапанами с электронным управлением, действующим образом присоединенными к контроллеру 12, для содействия такой диагностике и другим признакам работы двигателя.
Продолжая по фиг. 1, клапан 132 последроссельной вентиляции картера показан присоединенным к впускному коллектору 44 и к картеру 130 двигателя через маслоотделитель 146 защиты впуска. В одном из вариантов осуществления, направление потока вентиляционного воздуха через картер двигателя зависит от относительных значений давления воздуха в коллекторе (MAP) и барометрического давления (BP). В условиях без наддува или с минимальным наддувом (например, когда BP>MAP), воздух проникает в картер двигателя из воздухоочистителя 16 и выпускается из картера двигателя во впускной коллектор 44.
На фиг. 2 показана принципиальная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 4 транспортного средства через устройство 2 ввода. В этом примере, устройство 2 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 6 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному приводному колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и могут выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемых фаз кулачкового газораспределения (VCT), регулируемых фаз клапанного газораспределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый через электромагнитный привод клапана, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может доставляться к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана на фиг. ), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную на впуске, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, включенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться с контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройств 71 и 72 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, НС, или СО. Устройства 71, 72 снижения токсичности отработавших газов показаны расположенными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройства 71, 72 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC),
уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройства 71, 72 снижения токсичности отработавших газов могут периодически перерегулироваться при приведении в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливовоздушного соотношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 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, концентрацию газов на впуске с датчика 24; измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Как описано выше, фиг. 2 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и у которого каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции отработавших газов (EGR) может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 170 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 174 EGR. Кроме того, датчик 172 EGR может быть расположен внутри канала EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших газов. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для стабилизации температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания, таким образом, давая способ регулирования установки момента воспламенения во время некоторых режимов сгорания. Кроме того, во время некоторых условий, часть отработавших газов может удерживаться или улавливаться в камере сгорания посредством регулирования установки фаз распределения выпускных клапанов, к примеру, посредством управления механизмом регулируемой установки фаз клапанного распределения.
Таким образом, система по фиг. 1 и 2 может предусматривать систему двигателя, содержащую цилиндр, систему впрыска топлива, систему впуска, присоединенную к цилиндру и включающую в себя датчик кислорода, и систему управления, включающую в себя команды для регулирования величины впрыска топлива на основании концентрации внешнего топлива в системе впуска, внешнее топливо содержит топливо из системы принудительной вентиляции картера, топливо из бачка для улавливания паров топлива и/или топливо, испаренное с впускного клапана и/или впускного окна.
Со ссылкой на фиг. 3 показана примерная высокоуровневая процедура 300 управления для регулирования впрыска топлива. Процедура 300 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12, в ответ на обратную связь с различных датчиков системы двигателя, таких как датчик 24 газов на впуске.
На 302, параметры впрыска топлива определяются на основании рабочих параметров двигателя. Параметры впрыска топлива могут включать в себя величину и установку момента впрыска топлива, а также другие параметры, такие как установка момента зажигания. Параметры впрыска топлива могут быть основаны на числе оборотов двигателя, нагрузке двигателя, абсолютной температуре в коллекторе, температуре двигателя, и т.д. Кроме того, параметры впрыска топлива могут быть адаптироваться на основании обратной связи по одному или более топливовоздушных соотношений ниже по потоку, таких как с датчика 126. В некоторых примерах, требуемое топливовоздушное соотношение, такое как стехиометрическое топливовоздушное соотношение, может определяться на основании различных рабочих параметров двигателя, и количество впрыскиваемого топлива может адаптироваться на основании топливовоздушного соотношения, определенного находящимися ниже по потоку датчиками, для того чтобы поддерживать требуемое топливовоздушное соотношение.
Как отмечено выше, в определенных условиях, таких как продувка бачка для улавливания паров топлива, дополнительное топливо может присутствовать во впускном коллекторе. Когда стратегии адаптивного снабжения топлива основаны на обратной связи с находящихся ниже по потоку датчиков, это топливо на впуске может не учитываться, давая в результате избыточное снабжение топливом в некоторых условиях. Чтобы избежать этого, обратная связь с датчика газов на впуске также может использоваться для определения параметров впрыска топлива. По существу, на 304, концентрация кислорода на впуске определяется на основании датчика газов на впуске. На 306, определяется, отлична ли измеренная концентрация кислорода от базовой концентрации кислорода, сохраненной в памяти контроллера. Эта базовая концентрация кислорода может определяться в условиях, где никакого топлива или EGR не присутствует на впуске, к примеру, немедленно вслед за холодным запуском двигателя. Эта базовая концентрация также может учитывать влажность окружающей среды, присутствующую в воздухе. В других вариантах осуществления, базовая концентрация может быть заранее заданной величиной, основанной только на количестве кислорода, обычно присутствующем в атмосфере, и влажности, подвергнутой внесению поправки с использованием датчика влажности на впуске.
Если концентрация кислорода не отличается от базового значения, процедура 300 переходит на 307, чтобы поддерживать текущие параметры снабжения топливом, определенные на 302. Если измеренная концентрация кислорода отлична от базовой концентрации, процедура 300 переходит на 308, чтобы определять концентрацию топлива на впуске на основании концентрации кислорода на впуске. Как показано на фиг. 5, любые отклонения от предопределенного уровня кислорода окружающей среды во всасываемом воздухе могут приписываться топливу, присутствующему на впуске. Например, уровни кислорода окружающей среды могут быть около 20%, в то время как измеряются датчиком кислорода на впуске, когда никакого топлива (или EGR) не присутствует на впуске. Показание датчика кислорода на впуске в 16% может указывать, что, например, 1% впускного объема содержит топливо.
Определение концентрации топлива на впуске может включать в себя, в некоторых условиях, внесение поправки в концентрацию топлива на основании рабочих параметров на 310. EGR, присутствующая на впуске, может снижать концентрацию кислорода на впуске, и влажность окружающей среды в воздухе также может изменять количества кислорода на впуске. Кроме того, топливо на впуске может происходить из многочисленных источников, таких как система PCV, скопления топлива на впускных окнах и обратный выброс топлива, возникающий во время некоторых событий, таких как перекрытие впускного/выпускного клапанов. Несмотря на то, что датчик кислорода может быть способным выявлять топливо из всех этих источников, в некоторых условиях, датчик не может выявить их полностью, или может подвергаться слишком большому шуму, чтобы точно определять концентрацию топлива. Дополнительно, адаптивные топливные стратегии могут компенсировать испарение топлива из скопления топлива, которое, в таком случае, также измеряется датчиком газов на впуске, давая в результате погрешности снабжения топливом. Условия вероятно должны расстраивать определение концентрации топлива, и механизмы для внесения поправки в концентрацию топлива на основании условий, подробнее обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 4A-4C.
На 312, параметры впрыска топлива, установленные на 302, могут регулироваться на основании определенной концентрации топлива на впуске. Регулирование впрыска топлива может включать в себя регулирование величины впрыска топлива на 314. Если всасываемый воздух включает в себя заметное количество топлива, величина впрыска топлива может уменьшаться, чтобы компенсировать это дополнительное топливо. Дополнительно, так как топливо на впуске вероятно уже должно испариться и гомогенизироваться к тому времени, как оно поступает в цилиндр, в некоторых условиях, динамика того, когда впрыскивается и воспламеняется топлива может изменяться в результате топлива на впуске. Кроме того, датчик газов на впуске может быть способным выявлять EGR и/или влажность, и эти факторы также могут оказывать влияние на установку момента впрыска и зажигания. Таким образом, для поддержания оптимальных условий сгорания, впрыск топлива может регулироваться на 316, и установка момента зажигания может регулироваться на 318. По поддержанию впрыска топлива на 307 или регулировке впрыска топлива на 312, процедура 300 заканчивается.
На фиг. 4A-4C показана процедура 400 для внесения поправки в определение концентрации топлива на впуске двигателя. Процедура 400 может выполняться контроллером во время выполнения процедуры 300, например, на 310, описанном выше со ссылкой на фиг. 3.
Со ссылкой на фиг. 4A, процедура 400 включает в себя, на 402, определение условий работы двигателя. Определенные условия работы двигателя могут включать в себя число оборотов, нагрузку, температуру двигателя, количество циклов после запуска двигателя, положение распределительного вала, величину и установку момента впрыска топлива, установку момента зажигания, и т.д. На 404, определяется, запущена ли в работу EGR. EGR может запускаться в работу, когда число оборотов и нагрузка двигателя находятся выше порогового значения, например, если двигатель не находится на холостом ходу, и число оборотов двигателя находится выше 500 оборотов в минуту. Кроме того, EGR может запускаться в работу, только если температура двигателя находится на рабочей температуре прогретого двигателя. Если определено, что EGR запущена в работу, процедура 400 переходит на 410 по фиг. 4B, которая будет подробнее обсуждена ниже. Если EGR не запущена в работу, на 406, определяется, находится ли двигатель в условиях холодного запуска. Это может включать в себя температуру двигателя, находящуюся ниже порогового значения, например, 100°F, и/или нахождение через меньшее, чем пороговое, количество циклов после запуска двигателя, такое как 100 циклов. Если определено, что двигатель находится в условиях холодного запуска, процедура 400 переходит на 408, чтобы устанавливать измеренное количество кислорода на впуске в качестве базовой концентрации кислорода, которая также включает в себя кислород, присутствующий из-за влажности окружающей среды в воздухе. Эта базовая концентрация кислорода может сохраняться в памяти контроллера для использования при определении концентрации топлива на впуске, которое будет подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 4B и 4C. Если двигатель не находится в условиях холодного запуска, процедура 400 переходит на 438 по фиг. 4C, которая будет подробнее описана ниже.
На фиг. 4B показан подкласс процедуры 400, в которой концентрация кислорода на впуске может использоваться для определения концентрации топлива на впуске и/или процентного отношения EGR на впуске, в то время как запущена в работу EGR. На 410, определяется, указывают ли условия работы, что может быть обратный выброс топлива на впуске. Примерные условия, которые могут проявляться в обратном выбросе топливе, включают в себя положительное перекрытие впускного/выпускного клапанов, позднее закрывание впускного клапана и одно или более скоплений топлива на впускном окне или клапане, которые являются изменяющимися по размеру вследствие испарения скопления топлива с большей скоростью, чем накапливание топлива в скоплении. Это может определяться по положению распределительного вала или положению впускных клапанов относительно положения поршня. Условия обратного выброса топлива также могут определяться по величине и установке момента впрысков топлива в предыдущих циклах двигателя. Если определено, что присутствуют условия для обратного выброса топлива, процедура 400 переходит на 412, чтобы оценивать процентное отношение EGR на впуске на основании положения клапана EGR, MAP, MAF, и т.д. Так как и EGR, и обратный выброс топлива присутствуют на впуске, измеренная концентрация кислорода указывает снижение концентрации кислорода как из-за топлива на впуске, так и EGR. Процентное отношение EGR может оцениваться, так чтобы оставшееся снижение концентрации кислорода могло приписываться только топливу на впуске. Таким образом, показание концентрации кислорода может подвергаться внесению поправки оцененным процентным отношением EGR.
На 416, определяется, присутствуют ли условия для дополнительного топлива на впуске из-за продувки бачка для улавливания паров топлива и/или из системы принудительной вентиляции картера. Условия продувки могут включать в себя бачок для улавливания паров топлива, находящийся в состоянии восстановления, например, бачок может иметь свою емкость для улавливания паров топлива. Это может определяться положением клапана, управляющего бачком для улавливания паров топлива, или количеством времени после предыдущей продувки. Топливо из системы PCV может присутствовать на впуске, когда температура масла находится ниже температуры с нормальным прогревом, и значит, может присутствовать, если температура двигателя находится ниже порогового значения (такого как температура холодного запуска, обсужденная выше со ссылкой на фиг. 4A). Определение того, присутствует ли топливо на впуске системы PCV, может быть основано на положении клапана вентиляции картера.
Если определено, что присутствуют условия, указывающие на топливо PCV и/или продувки, процедура 400 переходит на 418, чтобы приписывать измеренное изменение концентрации кислорода от базовой концентрации кислорода всем источникам внешнего топлива, в том числе, топливу из обратного выброса топлива и из PCV и/или продувки. Датчик кислорода на впуске не может различать эти источники друг от друга, но может регулировать величину впрыска топлива на основании общей концентрации топлива на впуске. Однако, относительный вклад каждого источника может определяться при других условиях, которые будет подробнее описаны ниже.
Если определено, что условия, указывающие на топливо PCV и/или продувки, отсутствуют, процедура 400 переходит на 420, чтобы приписывать изменение концентрации кислорода на впуске от базовой концентрации только топливу из обратного выброса.
Возвращаясь на 410, если определено, что условия, дающие в результате обратный выброс топлива, отсутствуют, процедура 400 переходит на 422, чтобы определять, присутствуют ли условия для продувки и/или PCV, подобные условиям, определяемым на 416. Если топливо продувки и/или PCV присутствуют на впуске, процедура 400 переходит на 428 чтобы оценивать процентное отношение EGR на основании положения клапана EGR и других параметров впускного потока. На 430, показание датчика кислорода подвергается внесению поправки за счет оцененного процентного отношения EGR. На 432, изменение концентрации кислорода, обнаруженное датчиком, приписывается только парам из продувки и/или PCV.
Если на 422 определено, что топливо продувки и/или PCV отсутствует на впуске, процедура 400 переходит на 434, чтобы приписывать изменение концентрации кислорода, выявленное датчиком, EGR, присутствующую на впуске. В то время как топлива не присутствует на впуске, это показание может использоваться для непосредственного контроля процентного отношения EGR на впуске и использоваться для регулирования клапана EGR на 436, чтобы поддерживать процентное отношение EGR на впуске. После определения, какие источники топлива присутствуют на впуске на 418, 420 или 432, или после регулирования клапана EGR на 436, процедура 400 осуществляет выход.
Таким образом, фиг. 4B изображает подкласс процедуры 400, которая может использоваться, когда введена в работу EGR, для внесения поправки в показание датчика кислорода на EGR на впуске. Таким образом, любые дополнительные изменения в отношении концентрации кислорода на впуске, не обусловленные EGR, могут приписываться источникам топлива, таким как продувка бачка для улавливания паров топлива, система PCV или из обратного выброса топлива. На основании условий работы, может определяться источник топлива на впуске. Однако, вследствие EGR, присутствующей на впуске, общее изменение концентрации кислорода может вызываться как EGR, так и источниками топлива на впуске, таким образом, оценивается величина EGR на впуске, а оставшаяся концентрация кислорода приписывается источникам топлива на впуске. Эти источники топлива также могут оцениваться на основании ожидаемых предопределенных количеств топлива, которые должны присутствовать на впуске во время различных условий работы. Подкласс процедуры 400, обсужденный со ссылкой на фиг. 4C, может выполняться, когда EGR не запущена в работу, чтобы определять величины каждого из источников топлива.
На фиг. 4C показана процедура 400, следующая за определением на 406, что EGR не запущена в работу, и что двигатель не находится в условиях холодного запуска. На 438 по фиг. 4C, определяется, присутствуют ли условия обратного выброса топлива. Если присутствуют условия обратного выброса топлива, процедура 400 переходит на 440, чтобы определять, присутствуют ли пары от продувки и/или PCV. Если так, на 422, изменение концентрации кислорода от базового значения приписывается всем источникам топлива, которые не могут быть различены друг от друга. Однако, если условия для топлива любого из продувки бачка или PCV не присутствуют, на 444, выявленное изменение концентрации кислорода может быть приписано только топливу из обратного выброса. Эта измеренная величина может сохраняться в памяти контроллера для будущего использования при моделировании количеств топлива, присутствующих на впуске.
Если на 438 определено, что условия обратного выброса топлива отсутствуют, процедура 400 переходит на 446, чтобы определять, присутствуют ли на впуске пары продувки бачка и/или топливо PCV. Если да, процедура 400 переходит на 448, чтобы определять, является ли двигатель работающим в условиях холостого хода или низкой нагрузки. Во время условий холостого хода или низкой нагрузки, величина воздушного потока через впуск относительно низка по сравнению с условиями работы на более высоких нагрузках. Как результат, если бачок для улавливания паров топлива находится в состоянии продувки, поток продувки может включать достаточно существенную долю воздушного потока, чтобы точно измеряться датчиком кислорода. Если двигатель не является работающим на холостом ходу или низкой нагрузке, условия могу не быть оптимальными для точного определения потока продувки, и процедура 400 переходит к приписыванию топлива на впуске продувке и/или PCV на 454, не сохраняя определение для будущего использования.
Если двигатель является работающим на холостом ходу или низкой нагрузке, на 450 определяется, выше ли температура масла порогового значения, на основании определения температуры двигателя. Когда температура масла выше порогового значения, может быть возможным точно определять величину потока продувки, в то время как топливо из системы PCV не будет присутствовать на впуске. Пороговое значение может быть температурой прогретого двигателя или другим пригодным пороговым значением, которое указывает отсутствие заметного выделения топлива из системы PCV (так как топливо из системы PCV имеет тенденцию присутствовать на впуске, только в то время как разогревается масло в двигателе). Если температура масла выше порогового значения, процедура 400 переходит на 452, чтобы приписывать изменение измеренной концентрации кислорода только топливу из продувки бачка для улавливания паров топлива, и сохранять эту величину в памяти для будущего использования. Если температура масла не находится выше порогового значения, процедура 400 переходит на 454, чтобы приписывать топливо на впуске продувке и/или PCV. Однако, в некоторых обстоятельствах, если количество топлива на впуске во время продувки паров топлива известно на основании предыдущих измерений (такое как количество, измеренное на 452), это количество может вычитаться из количества, определенного на 454, а оставшееся количество приписываться только топливу из системы PCV.
Возвращаясь на 446 по фиг. 4C, если определено, что условия для топлива продувки и/или PCV не присутствуют, вероятно топлива на впуске нет. Таким образом, измеренная концентрация кислорода должна быть такой же, как базовая. Однако, если это не так, процедура 400 переходит на 456, чтобы повторно калибровать базовую концентрацию кислорода. По определению источников топлива на впуске на 444, 444, 452 или 454, или определению, что нет топлива на впуске на 456, процедура 400 осуществляет выход.
Таким образом, процедура 400, как изображено на фиг. 4A-4C, может предусматривать различные механизмы для определения источника или источников топлива, присутствующего на впуске. Кроме того, процедура 400 может определять, присутствует ли EGR на впуске. Эта информация может быть основана на показаниях с датчика кислорода, присутствующего на впуске, а кроме того, основана на различных рабочих параметрах двигателя. Эта информация затем может использоваться для регулирования впрыска топлива, для того чтобы поддерживать топливовоздушное соотношение в цилиндрах на требуемом топливовоздушном соотношении.
Показания кислорода на впуске могут использоваться для предоставления информации о различных параметрах, в том числе, влажности окружающей среды, величине EGR на впуске, и количестве паров топлива в коллекторе (из паров топлива, PCV, и/или обратного выброса). Во время выбранных условий, кислород на впуске может давать информацию раздельно о каждом из вышеприведенных. Например, когда EGR выведена из работы, и нет продувки паров бачка, и нет PCV, показание кислорода на впуске дает количество топлива на впуске от обратного выброса. Когда EGR выведена из работы, и нет обратного выброса топлива или топлива PCV на впуске, показание кислорода на впуске дает количество топлива на впуске от продувки бачка для улавливания паров топлива. В еще одном примере, когда EGR приведена в действие, но нет топлива от продувки бачка, обратного выброса топлива или системы PCV, показание кислорода на впуске может давать величину EGR на впуске.
Когда присутствуют условия, которые предоставляют возможность для определения концентрации кислорода на впуске, обусловленного одиночным фактором (например, только обратным выбросом), эта определенная концентрация может использоваться для непосредственного определения количества топлива на впуске из такого источника, и такое количество сохраняется в памяти контроллера. Каждый из вышеприведенных факторов, которые оказывают влияние на концентрацию кислорода на впуске, также может моделироваться, например, поток EGR может моделироваться по давлениям EGR и положению клапана, обратный выброс топлива может оцениваться по параметрам установки фаз клапанного распределения и впрыска топлива из предыдущего цикла, и т.д. Посредством сохранения количества топлива, представленного из каждого источника в некоторых условиях, и моделирования количества из каждого источника в других условиях, количества топлива на впуске могут определяться, даже если слишком большой шум присутствует, чтобы точно использовать датчик для определения топлива на впуске. Например, если есть значительное количество обратного выброса топлива, и бачок для улавливания паров топлива находится в состоянии продувки во время высокой нагрузки двигателя, датчик может иметь низкое отношение сигнал/шум и, таким образом, не давать точного определения количества топлива на впуске. В таких условиях, количество паров топлива, выпущенных на впуск во время продувки, может оцениваться на основании предыдущих определений в лучших условиях, и величина обратного выброса, моделированная на основании параметров установки фаз клапанного распределения и впрыска топлива
Таким образом, процедуры по фиг. 3 и 4A-4C могут предусматривать способ, включающий, во время продувки паров топлива из системы улавливания паров топлива, регулирование впрыска топлива в двигатель на основании количества паров топлива, указанного по количеству кислорода на впуске, измеренному датчиком; и обратного выброса топлива на впуск только во время положительного перекрытия клапанов. Фиг. 3 и 4A-4C также могут предусматривать способ, включающий, во время работы EGR без продувки паров топлива, регулирование клапана EGR, чтобы поддерживать требуемую величину EGR, во время продувки паров топлива без EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске, чтобы поддерживать требуемое топливно-воздушное соотношение, и во время обратного выброса топлива без продувки паров топлива и без EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске, чтобы компенсировать обратный выброс топлива из других цилиндров.
В некоторых вариантах осуществления, регулирование клапана EGR может включать, во время обратного выброса топлива, регулирование клапана EGR, чтобы снижать процентное содержание EGR на первую величину на основании снижения концентрации кислорода на впуске, а без обратного выброса топлива, регулирование клапана EGR, чтобы снижать процентное содержание EGR на вторую величину, большую, чем первая, на основании снижения концентрации кислорода на впуске. Таким образом, клапан EGR может регулироваться на основании определенной концентрации кислорода на впуске. Если всасываемый воздух включает в себя пары топлива, например, от обратного выброса топлива, клапан EGR может регулироваться другим значением, чем если всасываемый воздух не включает в себя паров топлива, для одной и той же определенной концентрации кислорода на впуске.
В еще одном примере, способ дополнительно может включать, во время продувки паров топлива с EGR, регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске, а кроме того, на основании оцененного потока EGR. В некоторых вариантах осуществления, это может дополнительно содержать внесение поправки в концентрацию кислорода на впуске на оцененный поток EGR, и если подвергнутая внесению поправки концентрация кислорода находится ниже, чем базовая концентрация кислорода, то уменьшение величины впрыска топлива.
В еще одном примере, способ может включать регулирование впрыска топлива на основании концентрации кислорода на впуске и обратного выброса топлива на впуск во время положительного перекрытия клапанов, и регулирование впрыска топлива дополнительно может включать уменьшение величины впрыска топлива, если концентрация кислорода на впуске является меньшей, чем базовая концентрация кислорода.
Таким образом, величина впрыска топлива может уменьшаться, если измеренная концентрация кислорода на впуске является меньшей, чем базовая концентрация кислорода. Снижение концентрации кислорода от базового значения является указывающим на пары топлива, присутствующие на впуске, и таким образом, величина впрыска топлива может уменьшаться, чтобы компенсировать топливо на впуске.
Следует понимать, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, 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 изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные 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. 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 настоящего изобретения.