СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ENGINE OPERATING METHOD (EMBODIMENTS) AND VEHICLE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам для улучшения работы двигателя, который работает с высокими уровнями рециркуляции отработавших газов (EGR). Способы могут быть особенно пригодны для двигателей, которые включают в себя специальный цилиндр для EGR, который выдает внешнюю EGR в другие цилиндры двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель может работать с разбавлением EGR для улучшения экономии топлива и выбросов двигателя. Двигатель может работать в меньшей степени дросселированным, когда поток EGR повышается в цилиндры двигателя; однако, стабильность сгорания двигателя может ухудшаться. Стабильность сгорания двигателя может ухудшаться вследствие более медленного сгорания, пониженной воспламеняемости, колебания величины EGR, подаваемой в цилиндры двигателя, и изменений условий работы двигателя, где была определена данная интенсивность потока EGR. Например, температура всасываемого воздуха может повышаться или понижаться, влажность окружающей среды может возрастать или убывать, может меняться октановое число топлива, и командная интенсивность потока EGR может не быть в точности созданной интенсивностью потока EGR. Поэтому, может быть необходимым разработать способ обеспечения стабильного сгорания в двигателе при наличии высоких уровней разбавления, даже когда могут меняться рабочие переменные.
Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки работы двигателя с высоким разбавлением и разработали способ работы двигателя и систему работы двигателя.
Согласно одному аспекту предложен способ работы двигателя, включающий этапы, на которых впрыскивают топливо с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; и повышают величину впрыска топлива с более высокой концентрацией водорода в один или более заданных цилиндров для EGR в ответ на стабильность сгорания в группе цилиндров, являющуюся меньшей, чем требуемая стабильность сгорания.
Топливо с более низкой концентрацией водорода предпочтительно имеет более низкую концентрацию водорода, чем топливо с более высокой концентрацией водорода, при этом заданный цилиндр для EGR не находится в группе цилиндров.
Топливо с более высокой концентрацией водорода предпочтительно подают только в один или более заданных цилиндров для EGR.
Топливо с более низкой концентрацией водорода предпочтительно подают только в группу цилиндров.
Способ предпочтительно дополнительно включает этап, на котором подают снаружи отработавшие газы в группу цилиндров только из выпуска из одного или более заданных цилиндров для EGR.
Способ предпочтительно дополнительно включает этап, на котором регулируют величину рециркуляции отработавших газов группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах, подаваемых в группу цилиндров только из одного или более заданных цилиндров для EGR.
Согласно одному аспекту предложен способ работы двигателя, включающий этапы, на которых впрыскивают топливо с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; осуществляют протекание отработавших газов из одного или более заданных цилиндров для EGR в группу цилиндров; повышают концентрацию водорода в отработавших газах из одного или более заданных цилиндров для EGR посредством впрыска топлива с более высокой концентрацией водорода в один или более заданных цилиндров для EGR в ответ на стабильность сгорания у цилиндра в группе цилиндров; и регулируют установку момента зажигания группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах из одного или более заданных цилиндров для EGR.
Способ предпочтительно дополнительно включает этап, на котором повышают величину внутренней рециркуляции отработавших газов в каждом цилиндре группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода, при этом один или более заданных цилиндров для EGR не находятся в группе цилиндров.
Способ предпочтительно дополнительно включает этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания в каждом цилиндре из группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода.
Топливо с более высокой концентрацией водорода предпочтительно впрыскивают только в один или более заданных цилиндров для EGR.
Топливо с более высокой концентрацией водорода предпочтительно впрыскивают во все цилиндры двигателя.
Группа цилиндров предпочтительно принимает отработавшие газы снаружи от группы цилиндров только из одного или более заданных цилиндров для EGR.
Свежий заряд одного или более заданных цилиндров для EGR предпочтительно является большим, чем свежий заряд в цилиндрах в группе цилиндров.
Внешние отработавшие газы, подаваемые в группу цилиндров, предпочтительно подают только через один или более заданных цилиндров для EGR и являются большими по количеству, чем двадцать процентов заряда в каждом цилиндре из группы цилиндров.
Согласно еще одному аспекту предложена система транспортного средства, содержащая двигатель; первый топливный бак, хранящий топливо с более низкой концентрацией водорода; второй топливный бак, хранящий топливо с более высокой концентрацией водорода; группу топливных форсунок, подающих топливо с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; одну или более топливных форсунок, подающих топливо с более высокой концентрацией водорода в один или более заданных цилиндров для EGR не из группы цилиндров; и контроллер, включающий в себя постоянные команды для повышения концентрации водорода в отработавших газах, подаваемых в группу цилиндров посредством повышения количества топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в один или более заданных цилиндров для EGR.
Один или более заданных цилиндров для EGR предпочтительно являются единственным средством подачи рециркуляции отработавших газов снаружи группы цилиндров.
Концентрация водорода в отработавших газах предпочтительно повышается посредством увеличения количества топлива, впрыскиваемого в один или более заданных цилиндров для EGR.
Система транспортного средства предпочтительно дополнительно содержит команды для регулирования установки момента зажигания в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах.
Система транспортного средства предпочтительно дополнительно содержит впускной коллектор, присоединенный к двигателю, и канал, обеспечивающий пневматическое сообщение между одним или более заданных цилиндров для EGR и впускным коллектором, при этом канал не обеспечивает пневматическое сообщение между впускным коллектором и группой цилиндров.
Система транспортного средства предпочтительно дополнительно содержит команды для регулирования внутренней рециркуляции отработавших газов в группе цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах, подаваемых в группу цилиндров.
Посредством увеличения количества топлива с более высокой концентрацией водорода, впрыскиваемого в цилиндр, который подает отработавшие газы в другие цилиндры двигателя. Может быть возможным улучшать стабильность сгорания двигателя для двигателя, который работает на более высоком уровне разбавления отработавшими газами. Например, отношение количества воздуха к количеству топлива специального цилиндра для EGR (например, цилиндра, который направляет по меньшей мере часть своего потока отработавших газов, без отработавших газов из других цилиндров, для обеспечения внешней EGR в цилиндры двигателя) может обогащаться до отношения количества воздуха к количеству топлива, которое богаче, чем стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива, в специальном цилиндре для EGR, чтобы создавать добавочный водород в отработавших газах специального цилиндра для EGR. Отработавшие газы из специального цилиндра для EGR могут выдаваться в другие цилиндры двигателя, где добавочный водород может улучшать стабильность сгорания. И, поскольку топливо, подаваемое в специальный цилиндр для EGR, имеет более высокую концентрацию водорода, более высокие уровни добавочного водорода могут подаваться в отработавших газах по сравнению с тем, если бы то же самое топливо с более высокой концентрацией водорода, сжигаемое в оставшихся цилиндрах двигателя, сжигалось бы в специальном цилиндре для EGR. Таким образом, может быть возможным эксплуатировать двигатель с высоким разбавлением EGR на требуемом уровне стабильности сгорания.
Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. Более конкретно, оно может улучшать стабильность сгорания двигателя с высоким разбавлением EGR. Кроме того, оно может обеспечивать упрощенный экономически эффективной способ улучшения стабильности сгорания двигателя. Более того, оно может позволять двигателю работать эффективнее и стабильнее на низких нагрузках и низких числах оборотов двигателя.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания станут с легкостью очевидны из последующего подробного описания изобретения при рассмотрении в одиночку или вместе с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения, которая следует после подробного описания. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, станут более понятными при ознакомлении с примером, приведенным здесь в качестве подробного описания изобретения, при прочтении в одиночку или со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой принципиальная схема двигателя;
Фиг. 2-4 иллюстрируют примерные изменения двигателя, которые могут проявлять улучшенную стабильность сгорания при более высоких интенсивностях потока EGR;
Фиг. 5 и 6 представляют собой схемы примерных топливных систем для подачи топлива в двигатели, показанные на фиг. 1-4;
Фиг. 7 и 8 иллюстрируют примерный способ для улучшения стабильности сгорания двигателя наряду с работой двигателя с более высоким разбавлением заряда цилиндра.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение имеет отношение к работе двигателя с высоко разбавленными смесями цилиндра. Смеси цилиндра двигателя могут разбавляться с использованием рециркулированных отработавших газов, которые являются побочными продуктами сжигания топливо-воздушных смесей. Рециркулированные отработавшие газы могут указываться ссылкой как EGR. Фиг. 1-4 показывают примерные конфигурации двигателя, которые могут работать на более высоких уровнях разбавления заряда цилиндра. Топливные системы на фиг. 5 и 6 могут давать двигателю возможность работать на более высоких уровнях разбавления заряда цилиндра. Способ по фиг. 7 и 8 может предоставлять двигателю возможность работать на более высоких уровнях разбавления заряда цилиндра с требуемым уровнем стабильности сгорания в двигателе.
Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, как показано на фиг. 2-4, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 присоединены к коленчатому валу 40. Стартер 96 включает в себя ведущий вал 98 зубчатой передачи и ведущую шестерню 95. Ведущий вал 98 зубчатой передачи может избирательно выдвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно спереди двигателя или сзади двигателя. В некоторых примерах, стартер 96 может избирательно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. В одном из примеров, стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие независимо кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Механизм 85 регулировки зазора впускного клапана осуществляет опережение или запаздывание фазы впускного клапана 52 относительно положения коленчатого вала 40. Дополнительно, механизм 85 регулировки зазора впускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема впускного клапана. Механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана осуществляет опережение или запаздывание фазы выпускного клапана 54 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. В случаях, где камера 30 сгорания является частью специального цилиндра для EGR, установка фазы и/или величина подъема клапанов 52 и 54 могут настраиваться независимо от других цилиндров двигателя, так что заряд воздуха цилиндра у специального цилиндра для EGR может увеличиваться или уменьшаться относительно других цилиндров двигателя. Таким образом, внешняя EGR, подаваемая в цилиндры двигателя, может превышать двадцать пять процентов массы заряда цилиндра. Внешняя EGR является отработавшими газами, которые откачиваются из выпускных клапанов цилиндра и возвращаются в цилиндры через впускные клапаны цилиндров. Кроме того, величина внутренней EGR у цилиндров, иных чем цилиндр для EGR, может настраиваться независимо от специального цилиндра для EGR посредством регулирования установки фаз распределения клапанов других соответственных цилиндров. Внутренняя EGR является отработавшими газами, которые остаются в цилиндре после события сгорания, и являются частью смеси в цилиндре для следующего события сгорания.
4
Топливная форсунка 66 для топлива с низкой концентрацией водорода показана расположенной для впрыска топлива с низкой концентрацией водорода непосредственно в цилиндр 30, который известен специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо с низкой концентрацией водорода может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники в качестве оконного впрыска. Топливная форсунка 66 для топлива с низкой концентрацией водорода подает топливо, имеющее относительно низкое количество атомов водорода, в камеру 30 сгорания (например, бензин). Топливная форсунка 68 для топлива с более высокой концентрацией водорода подает топливо, имеющее относительно высокое количество атомов водорода, в камеру 30 сгорания (CH). Топливная форсунка 68 для топлива с высокой концентрацией водорода может подавать жидкое или газовое топливо в камеру 30 сгорания. В некоторых примерных конфигурациях двигателя, показанных в материалах настоящей заявки, некоторые цилиндры двигателя могут принимать топливо только из одной топливной форсунки 66 для топлива с низкой концентрацией водорода или только из одной топливной форсунки 68 для топлива с высокой концентрацией водорода. В других примерных конфигурациях двигателя, цилиндры двигателя могут принимать топливо из обоих типов топливных форсунок 66 и 68.
Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44, так что дроссель 62 является дросселем окна. Крутящий момент требования водителя может определяться по положению педали 130 акселератора, которое считывается датчиком 134 педали акселератора. Напряжение или ток, указывающие крутящий момент требования водителя выводятся с датчика 134 педали акселератора, когда ступня 132 водителя управляет педалью 130 акселератора.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное (некратковременное) запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC).
В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки фаз открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Фиг. 2 показывает схему первого примера двигателя 10, показывающую цилиндры 1-4, один из которых включает в себя камеру 30 сгорания по фиг. 1. Примерная конфигурация двигателя по фиг. 2 может включать в себя устройства, показанные на фиг. 1, для каждого цилиндра двигателя. Конфигурация двигателя, показанная на фиг. 2, может питаться топливом через одну из топливных систем, показанных на фиг. 5 и 6. Кроме того, конфигурация двигателя по фиг. 2 может работать согласно способу по фиг. 7 и 8.
Дроссель 62 регулирует поток воздуха во впускной коллектор 44, а впускной коллектор 44 подает воздух в каждый из цилиндров 1-4. Топливо подается в каждый цилиндр через соответственные топливные форсунки 66 и 68. В этом примере, цилиндр номер четыре принимает топливо только через топливную форсунку 68 для топлива с высокой концентрацией водорода наряду с тем, что цилиндры 1-3 принимают топливо только через топливные форсунки 66 для топлива с низкой концентрацией водорода. Отработавшие газы из цилиндров 1-3 направляются в выпускной коллектор 48 до обработки каталитическим нейтрализатором. Отработавшие газы из цилиндра 4 направляются во впускной коллектор 44 через клапан 205 и канал 209 или, в качестве альтернативы, в выпускной коллектор 48 через клапан 205 и канал 206. В некоторых примерах, клапан 205 и канал 206 могут быть не включены в состав.
Каждый из цилиндров 1-4 может включать в себя внутреннюю EGR, захватывая отработавшие газы от события сгорания в соответственном цилиндре и предоставляя отработавшим газам возможность оставаться в соответственном цилиндре во время следующего события сгорания. Величина внутренней EGR может меняться посредством регулирования моментов времени открывания и/или закрывания впускных и/или выпускных клапанов. Например, посредством увеличения перекрытия впускного и выпускного клапанов, дополнительная EGR может удерживаться в цилиндре во время следующего события сгорания. Внешняя EGR выдается в цилиндры 1-4 только посредством потока отработавших газов из цилиндра 4 и канала 209. В еще одном примере, внешняя EGR может выдаваться только в цилиндры 1-3, а не в цилиндр 4. Внешняя EGR на обеспечивается потоком отработавших газов из цилиндров 1-3. Таким образом, в этом примере, цилиндр 4 является единственным источником внешней EGR для двигателя 10. Концентрация водорода во внешней EGR из цилиндра 4 может повышаться посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в цилиндре 4.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показана схема второго примера двигателя 10, показывающего цилиндры 1-4. Один из цилиндров 1-4 включает в себя камеру 30 сгорания по фиг. 1, а оставшиеся цилиндры могут включать в себя подобные устройства. Примерная конфигурация двигателя по фиг. 3 может включать в себя устройства, показанные на фиг. 1, для каждого цилиндра двигателя. Конфигурация двигателя, показанная на фиг. 3, может питаться топливом через одну из топливных систем, показанных на фиг. 5 и 6. Кроме того, конфигурация двигателя по фиг. 3 может работать согласно способу по фиг. 7 и 8.
Фиг. 3 включает в себя многие из тех же самым устройств и компонентов, описанных на фиг. 2. Поэтому, ради краткости, описание идентичных устройств и компонентов опущено. Однако, устройства и компоненты функционируют и действуют как описано на фиг. 2.
В примере по фиг. 3, двигатель 10 включает в себя две топливных форсунки для каждого из цилиндров 1-4. Более конкретно, каждый цилиндр включает в себя топливную форсунку 68 для топлива с высокой концентрацией водорода и топливную форсунку 66 для топлива с низкой концентрацией водорода. Соотношение топлива, впрыскиваемого в каждый цилиндр из топливной форсунки 68 и топливной форсунки 66, может настраиваться в зависимости от числа оборотов двигателя, требования крутящего момента и других условий работы. В некоторых примерах, топливо с высокой концентрацией водорода может впрыскиваться для уменьшения вероятности детонации в двигателе или ослабления детонации в двигателе после того, как обнаружена детонация в двигателе. Дополнительно, концентрация водорода во внешней EGR может повышаться посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в цилиндре 4, посредством топливной форсунки 68 до более богатой, чем стехиометрические условия.
Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана схема третьего примера двигателя 10, показывающего цилиндры 1-4. Один из цилиндров 1-4 включает в себя камеру 30 сгорания по фиг. 1. Примерная конфигурация двигателя по фиг. 4 может включать в себя устройства, показанные на фиг. 1, для каждого цилиндра. Конфигурация двигателя, показанная на фиг. 4, может питаться топливом через одну из топливных систем, показанных на фиг. 5 и 6. Кроме того, конфигурация двигателя по фиг. 4 может работать согласно способу по фиг. 7 и 8.
Фиг. 4 включает в себя многие из тех же самым устройств и компонентов, описанных на фиг. 2. Поэтому, ради краткости, описание идентичных устройств и компонентов опущено. Однако, устройства и компоненты функционируют и действуют как описано на фиг. 2.
В примере по фиг. 4, двигатель 10 включает в себя две топливных форсунки для цилиндра 4 и одну топливную форсунку для каждого из цилиндров 1-3. В частности, цилиндры 1-3 включают в себя топливную форсунку 66 для топлива с низкой концентрацией водорода, а цилиндр 4 включает в себя топливную форсунку 68 для топлива с высокой концентрацией водорода и топливную форсунку 66 для топлива с низкой концентрацией водорода. Количество топлива, впрыскиваемого в цилиндрах 1-3, основано на числе оборотов двигателя, крутящем моменте требования водителя и других условий работы. Соотношение топлива, впрыскиваемого в цилиндр 4 из топливной форсунки 68 и топливной форсунки 66, может настраиваться в зависимости от числа оборотов двигателя, требования крутящего момента и других условий работы. В некоторых примерах, топливо с высокой концентрацией водорода может впрыскиваться в цилиндр 4, когда стабильность сгорания в двигателе является меньшей, чем требуется. Это действие повышает концентрацию водорода во внешней EGR, и оно может повышать стабильность сгорания в двигателе, в особенности на более низких числах оборотов и нагрузках двигателя (например, на холостом ходу).
Далее, со ссылкой на фиг. 5, показана примерная топливная система для подачи топлива в двигатель 10 по фиг. 1-4. Топливная система по фиг. 5 может работать согласно способу по фиг. 7 и 8.
Топливная система 500 включает в себя топливный бак 501 для жидкого топлива и топливный бак 554 для газового топлива. Топливный бак 501 для жидкого топлива может хранить бензин, спирт или смесь бензина и спирта. Топливный бак 554 для газового топлива может хранить сжатый природный газ (CNG), сжиженный пропан (LPG, который меняет состояние на газ при впрыске), водород или другое газовое топливо.
Топливный бак 501 для жидкого топлива включает в себя датчик 511 уровня топлива и топливный насос 502. Топливный насос 502 может приводиться в действие электрически посредством команды из контроллера 12. Топливный насос 502 может быть топливным насосом низкого давления, и он подает топливо в топливный насос 506 высокого давления через трубопровод 504. Топливный насос 506 высокого давления подает топливо в направляющую-распределитель 508 для топлива, и она раздает топливо в топливные форсунки 66. Топливный насос 506 высокого давления может приводиться в действие двигателем 10. Контроллер 12 может настраивать количество топлива, впрыскиваемого топливным насосом 306 высокого давления, в ответ на давление в направляющей-распределителе для топлива.
Топливный бак 554 для газового топлива включает в себя датчик 558 давления для оценки количества топлива, хранимого в топливном баке 554. Регулятор 552 настраивает давление топлива из топливного бака 554 на постоянное давление, когда давление топлива в топливном баке 554 является большим, чем пороговое давление. Регулятор 552 направляет газовое топливо в топливные форсунки 68.
Далее, со ссылкой на фиг. 6, показана вторая примерная топливная система для подачи топлива в двигатель 10 по фиг. 1. Топливная система по фиг. 6 может работать согласно способу по фиг. 7 и 8. Топливная система по фиг. 6 включает в себя многие из таких же компонентов, как топливная система по фиг. 5. Сходные компоненты между фиг. 5 и 6 включены в фиг. 6 с использованием идентичных числовых идентификаторов. Поэтому, ради краткости, описание сходных компонентов не включено в описание по фиг. 6. Однако, сходные компоненты действуют, как описано по фиг. 5.
Топливная система 600 включает в себя второй топливный бак 610 для жидкого топлива. Второй топливный бак 610 для жидкого топлива может хранить бензин, спирт (такой как метиловый спирт, этиловый спирт или бутанол) или смесь бензина и спирта, или некоторое другое жидкое топливо, которое имеет более высокую концентрацию водорода, чем бензин. Второй топливный бак 610 для жидкого топлива включает в себя датчик 621 уровня топлива и топливный насос 612. Топливный насос 612 может приводиться в действие электрически посредством команды из контроллера 12. Топливный насос 612 может быть топливным насосом низкого давления, и он подает топливо в топливный насос 616 высокого давления через трубопровод 614. Топливный насос 616 высокого давления подает топливо в направляющую-распределитель 628 для топлива, и она раздает топливо в топливные форсунки 68. Топливный насос 616 высокого давления может приводиться в действие двигателем 10. Контроллер 12 может настраивать количество топлива, впрыскиваемого топливным насосом 616 высокого давления, в ответ на давление в направляющей-распределителе для топлива.
Таким образом, система по фиг. 1-6 предусматривает систему транспортного средства, содержащую: двигатель; первый топливный бак, хранящий топливо с более низкой концентрацией водорода; второй топливный бак, хранящий топливо с более высокой концентрацией водорода; группу топливных форсунок, подающих топливо с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; топливную форсунку, подающую топливо с более высокой концентрацией водорода в один или более специальных цилиндров для EGR, специальный цилиндр для EGR не находится в группе цилиндров; и контроллер, включающий в себя постоянные команды для повышения концентрации водорода в отработавших газах (EGR), подаваемых в группу цилиндров посредством повышения количества топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в один или более специальных цилиндров для EGR. Система транспортного средства включает в себя те случаи, когда одним или более специальных цилиндров для EGR является специальный цилиндр для EGR, подающий отработавшие газы снаружи в группу цилиндров, отработавшие газы не включают в себя отработавшие газы из других цилиндров кроме специального цилиндра для EGR.
В некоторых примерах, система включает в себя те случаи, когда концентрация водорода в отработавших газах повышается посредством увеличения количества топлива, впрыскиваемого в один или более специальных цилиндров для EGR. Система транспортного средства дополнительно содержит команды для регулирования установки момента зажигания в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах. Система транспортного средства дополнительно содержит впускной коллектор, присоединенный к двигателю, и канал, обеспечивающий пневматическое сообщение между одним или более специальных цилиндров для EGR, и канал, не обеспечивающий пневматическое сообщение между впускным коллектором и группой цилиндров. Система транспортного средства дополнительно содержит команды для регулирования внутренней рециркуляции отработавших газов в группе цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах, подаваемых в группу цилиндров.
Далее, со ссылкой на фиг. 7 и 8, показан способ для улучшения стабильности сгорания двигателя, работающего с высоким уровнем разбавления EGR. Способ по фиг. 7 и 8 может быть включен в систему, как описанная на одной или более из фиг. 1-6. Способ по фиг. 7 и 8 может храниться в качестве выполняемых команд в постоянной памяти контроллера 12, показанного на фиг. 1.
На 702, способ 700 определяет условия работы двигателя и топливного бака. Условия двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, крутящий момент требования водителя, число оборотов двигателя, температуру окружающей среды, влажность окружающей среды, температуру двигателя и температуру заряда воздуха. Условия топливного бака могут включать в себя, но не в качестве ограничения, количество топлива, хранимое в баке для хранения топлива с низкой концентрацией водорода, количество топлива, хранимого в баке для хранения топлива с высокой концентрацией водорода, типа видов топлива, хранимых в баках для высоководородного и низководородного топлива, и стоимости видов топлива, хранимых в баках для топлива с низкой и высокой концентрацией водорода. В одном из примеров, водитель может вводить информацию о стоимости и типе топлива в контроллер через кнопочную панель или другое устройство. В некоторых примерах, информация касательно типа, стоимости и состава топлива может приниматься через беспроводный передатчик с заправочной станции или из сети Интернет. Способ 700 переходит на 704 после того, как определена информация о двигателе и топливном баке.
На 704, способ 700 определяет отношение количества воздуха к количеству топлива в двигателе, заряд воздуха цилиндра, интенсивность EGR и количество топлива для впрыска в цилиндры двигателя. В одном из примеров, крутящий момент требования водителя определяется посредством датчика положения педали акселератора. Крутящий момент требования водителя может интерпретироваться в качестве требуемого крутящего момента двигателя или, в качестве альтернативы, в качестве требуемого крутящего момента на колесах, и требуемый крутящий момент на колесах может преобразовываться в требуемый крутящий момент двигателя посредством умножения крутящего момента на колесах на коэффициенты передачи трансмиссии и моста. Требуемый крутящий момент двигателя и данное число оборотов двигателя используются для индексации таблицы или функции, которая выводит предопределенную интенсивность потока воздуха двигателя или количество воздуха в цилиндре в каждом цилиндре на каждый цикл цилиндра. Количество воздуха в цилиндре является количеством воздуха, необходимым для выдачи требуемого крутящего момента двигателя.
Подобным образом, отношение количества воздуха к количеству топлива двигателя определяется посредством индексирования таблиц и/или функций, которые выводят требуемое отношение количества воздуха к количеству топлива. Требуемое отношение количества воздуха к количеству топлива может модифицироваться посредством множителей для температуры двигателя и температуры воздуха для улучшения работы двигателя. Интенсивность потока воздуха двигателя или количество воздуха в цилиндре делится на требуемое отношение количества воздуха к количеству топлива для определения количества топлива для впрыска в каждый цилиндр двигателя. Если два разных вида топлива подаются в двигатель, количества или доли каждого топлива в общем количестве топлива, впрыскиваемого в двигатель, может настраиваться, чтобы добиваться требуемого отношения количества воздуха к количеству топлива (например, стехиометрического отношения количества воздуха к количеству топлива), поскольку стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива сжигаемой топливо-воздушной смеси может быть иным, чем стехиометрические отношения количества воздуха к количеству топлива у соответственных видов топлива.
Базовая интенсивность потока EGR двигателя определяется посредством индексирования таблиц или функций, которые хранят предопределенные интенсивности потока EGR двигателя, на основании числа оборотов двигателя, нагрузки двигателя и температуры двигателя. Базовая интенсивность EGR в двигателе может быть интенсивностью потока EGR для работы двигателя с высоким разбавлением EGR (например, масса в цилиндре для цикла сгорания является большей, чем на 20%, EGR по массе) на выбранных числах оборотов и нагрузках двигателя. Способ 700 переходит на 706 после того, как определены отношение количества воздуха к количеству топлива, интенсивность потока EGR, количество воздуха в цилиндре и количество топлива на каждый цикл цилиндра.
На 706, способ 700 определяет требуемое количество добавочного водорода в газе EGR, выдаваемом в специальный цилиндр для EGR. В одном из примеров, таблица или функция хранит опытным путем определенные уровни водорода для номинальных условий двигателя, где интенсивность потока EGR, определенная на 704. может выдаваться с требуемым уровнем стабильности сгорания в двигателе. Стабильность сгорания в двигателе может быть определена в качестве стандартного отклонения указанного среднего действующего давления в цилиндре. Отклонение более чем 5% от среднего значения может быть указывающим проблемы стабильности сгорания. Таблица или функция могут выводить концентрацию водорода, и концентрация водорода может обеспечиваться в EGR из специального цилиндра для EGR посредством индексирования таблицы или функции, которая выводит отношение количества воздуха к количеству топлива на основании требуемой концентрации водорода и типа топлива (например, бензина, водорода, спирта), и подачи топлива в специальный цилиндр для EGR для сгорания. Способ 700 переходит на 708 после того, как определен требуемый добавочный водород.
На 708, способ 700 оценивает, компенсируется ли повышение экономии топлива работы двигателя с высоким уровнем разбавления EGR (например, базовой интенсивностью потока EGR) стоимостью сжигания топлива с более высокой концентрацией водорода в двигателе для предоставления возможности более высокого уровня разбавления EGR. В одном из примеров, оценивается экономия топлива транспортного средства для работы транспортного средства на более высоком уровне разбавления EGR (например, базовой интенсивности потока EGR). Если базовая интенсивность потока EGR при данных условиях работы достаточно низка, где стабильность сгорания находится на требуемом уровне, и не нужно использование топлива с более высокой концентрацией водорода, ответом является да, и способ 700 переходит на 712. Однако, если топливо с более высокой концентрацией водорода впрыскивается в данных условиях работы для обеспечения требуемого уровня стабильности сгорания, определяется приращение стоимости работы двигателя с более высокой концентрацией водорода.
Более конкретно, стоимость работы транспортного средства в данных условиях определяется на основании умножения стоимости топлива (например, в долларах на галлон, в том числе, стоимости для одного или более типов топлива, подаваемых в двигатель) на данную экономию топлива (например, галлонов на милю). Стоимость работы транспортного средства с использованием увеличенного количества топлива для повышения концентрации водорода в специальном цилиндре для EGR определяется на основании умножения стоимости топлива (например, в долларах на галлон, в том числе, стоимости для одного или более типов топлива, подаваемых в двигатель), в том числе, относящегося к приращению увеличения топлива, на оцененную экономию топлива (например, в галлонах на милю) от работы двигателя с большей интенсивностью потока EGR. Оцененная экономия топлива может быть основана на таблицах или функциях, которые удерживают определенные опытным путем оценки экономии топлива на основании данной скорости транспортного средства, крутящего момента требования водителя и интенсивности потока EGR. Если стоимость работы транспортного средства с более высоким уровнем разбавления EGR является большей, чем работа двигателя с более низким уровнем разбавления EGR, больше, чем на предопределенную величину, ответом является нет, и способ 700 переходит на 710. Иначе, ответом является да, и способ 700 переходит на 712.
На 710, способ 700 понижает интенсивность EGR до более низкой интенсивности EGR, если сгорание является нестабильным. Интенсивность потока EGR может уменьшаться настолько, что двигатель работает с требуемой стабильностью сгорания без использования топлива с более высокой концентрацией водорода. Например, двигатель, работающий с EGR 25%, может настраиваться, чтобы работать с EGR 15%. Например, уменьшение EGR может достигаться посредством направления части отработавших газов из специального цилиндра для EGR в выпускной коллектор вместо впускного коллектора. Положение клапана, такого как клапан 205, может настраиваться, чтобы изменять или уменьшать величину внешней EGR. Способ 700 переходит на выход после того, как базовая интенсивность потока EGR или величина EGR в цилиндре для каждого цикла цилиндра уменьшена до величины EGR, которая поддерживает требуемый уровень стабильности сгорания, не эксплуатируя двигатель на топливе с более высокой концентрацией водорода.
На 712, способ 700 оценивает, является ли количество топлива с более высокой концентрацией водорода, хранимое на борту транспортного средства, большим (>), чем пороговое количество топлива. Количество топлива, хранимого в топливе с более высокой концентрацией водорода, может определяться посредством датчика давления для газовых видов топлива или посредством поплавкового датчика для жидких видов топлива. Если способ 700 делает вывод, что количество топлива с более высокой концентрацией водорода, хранимого на борту транспортного средства, является большим, чем требуемый уровень, ответом является да, и способ 700 переходит на 714. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на 710.
На 714, способ 700 оценивает, подаются ли виды топлива с более высокой и более низкой концентрацией водорода в или имеются в распоряжении у всех цилиндров двигателя. В одном из примеров, бит в памяти может устанавливаться, если все цилиндры могут питаться обоими видами топлива с высокой и низкой концентрацией водорода. Если способ 700 делает вывод, что два вида топлива могут подаваться во все цилиндры двигателя (например, посредством конфигурации по фиг. 3), ответом является да, и способ 700 переходит на 716. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на 730.
На 716, способ 700 подает виды топлива с более низкой и более высокой концентрацией водорода в двигатель на основании нанесенного на регулировочную характеристику плана видов топлива. В одном из примеров, регулировочная характеристика для топлива основана на крутящем моменте двигателя, числе оборотов двигателя и интенсивности потока EGR. Регулировочная характеристика для топлива задает долю общего топлива, которая впрыскивается в цилиндр, которая является топливом с более высокой концентрацией водорода, и долю, которая является топливом с более низкой концентрацией водорода. Каждый цилиндр может питаться разными долями видов топлива с более высокой и более низкой концентрацией водорода. В некоторых примерах, величина доли впрыска более высоководородного топлива может повышаться по мере того, как возрастает нагрузка двигателя, для подавления детонации в двигателе. Топливо подается в цилиндры двигателя посредством открывания топливных форсунок и подачи нанесенных на регулировочную характеристику долей топлива в цилиндры в количествах топлива, определенных на 704. Способ 700 переходит на 718 после того, как топливо подается в цилиндры двигателя.
На 718, способ 700 оценивает, ухудшена ли стабильность сгорания во время подачи топлива и EGR согласно базовому плану, определенному на 704. В одном из примеров, стабильность сгорания может оцениваться на основании изменения числа оборотов двигателя или на основании выходного сигнала датчиков давления в цилиндре. Если давление в цилиндре или число оборотов двигателя меняется больше, чем на пороговую величину, может определяться, что стабильность сгорания ухудшилась. Если способ 700 делает вывод, что стабильность сгорания ухудшена, ответом является да, и способ 700 переходит на 720. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на выход.
На 720, способ 700 оценивает, является ли доля топлива с более низкой концентрацией водорода, впрыскиваемого в специальный цилиндр для EGR, большей, чем пороговая величина для данных числа оборотов двигателя и требования крутящего момента. Например, предельное значение доли топлива с более низкой концентрацией водорода может иметь значение 60% общей массы топлива, впрыскиваемого в данных условиях работы двигателя. Предельное значение доли топлива с более низкой концентрацией водорода используется способом 700 для определения, сколько топлива с более низкой концентрацией водорода может впрыскиваться для повышения концентрации водорода отработавших газов перед тем, как повышается количество топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR. Таким образом, в этом примере, топливо с более низкой концентрацией водорода повышается до тех пор, пока оно не достигает 60% общей массы, а затем, повышается доля топлива с более высокой концентрацией водорода в общей массе топлива. Таким образом, топливо с более высокой концентрацией водорода может сберегаться для условий, где сгорание с более высокими содержанием в цилиндре для EGR дает меньшую стабильность сгорания. Если способ 700 делает вывод, что доля топлива с более низкой концентрацией водорода, впрыскиваемого в специальный цилиндр для EGR, является большей, чем пороговая величина, ответом является да, и способ 700 переходит на 724. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на 722.
В альтернативных примерах, масса топлива с более низкой концентрацией водорода может повышаться до тех пор, пока не впрыскивается пороговая масса топлива с более низкой концентрацией водорода, затем, увеличивается масса топлива с более высокой концентрацией водорода.
На 722, способ 700 повышает долю топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, для каждого цикла цилиндра. Посредством повышения доли топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, в общем количестве топлива, подаваемом в специальный цилиндр для EGR, может быть возможным повышать количество водорода в отработавших газах специального цилиндра для EGR посредством работы с большим обогащением, чем стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива. Отработавшие газы, содержащие в себе более высокую концентрацию водорода, могут направляться в оставшиеся цилиндры двигателя в качестве EGR. Дополнительный водород в отработавших газах может улучшать стабильность сгорания в оставшихся цилиндрах двигателя. Способ 700 повышает концентрацию водорода отработавших газов в специальном цилиндре для EGR посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в специальном цилиндре для EGR. Топливо-воздушная смесь в специальном цилиндре для EGR может обогащаться на предопределенную величину (например, 0,05 отношения количества воздуха к количеству топлива) каждый раз, когда нестабильность сгорания определена за предопределенный период времени. Отношение количества воздуха к количеству топлива в специальном цилиндре для EGR может быть более богатым, чем стехиометрические условия. Способ 700 переходит на 756 после того, как увеличена величина доли низководородного топлива, подаваемого в специальный цилиндр для EGR.
На 756, отношение количества воздуха к количеству топлива цилиндров, иных чем специальный для EGR, настраивается для компенсации обогащения специального цилиндра для EGR. В частности, отношение количества воздуха к количеству топлива цилиндров двигателя, принимающих EGR из специального цилиндра для EGR, обедняется на величину доли, соответствующую количеству добавочного водорода (например, оксида углерода) в отработавших газах, рециркулированных в цилиндры двигателя, иные, чем специальный цилиндр для EGR.
Например, для четырехцилиндрового двигателя, имеющего специальный цилиндр для EGR, если топливо в специальном цилиндре для EGR и топливо в оставшихся цилиндрах имеют эквивалентное стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива, и отношение количества воздуха к количеству топлива в специальном цилиндре для EGR обогащается от стехиометрического отношения количества воздуха к количеству топлива на 1,5 отношения количества воздуха к количеству топлива, отношения количества воздуха к количеству топлива в оставшихся цилиндрах обедняются на 1,5/3 отношений количества воздуха к количеству топлива. Посредством изучения топливо-воздушных смесей цилиндров, принимающих рециркулированные отработавшие газы из специального цилиндра для EGR, топливо-воздушная смесь оставшихся цилиндров может находиться около требуемого отношения количества воздуха к количеству топлива соответственных оставшихся цилиндров (например, стехиометрии).
В примерах, где топливо с более высокой концентрацией водорода подается в специальный цилиндр для EGR, а топливо с более низкой концентрацией водорода подается в оставшиеся цилиндры двигателя, величина впрыска топлива у топлива, впрыскиваемого в оставшиеся цилиндры, уменьшается на основании степени обогащения топлива с более высокой концентрацией водорода от стехиометрического отношения количества воздуха к количеству топлива у топлива с более высокой концентрацией водорода и стехиометрического отношения количества воздуха к количеству топлива у топливной смеси, которая включает в себя виды топлива с более высокой и более низкой концентрацией водорода. Способ 700 переходит на 758 после того, как настроены соответственные отношения количества воздуха к количеству топлива цилиндров, иных, чем специальный цилиндр для EGR.
На 758, способ 700 настраивает установку момента зажигания двигателя и установку фаз кулачкового распределения на основании водорода в отработавших газах, рециркулированных в цилиндры двигателя. В частности, внутренняя EGR в цилиндрах, иных, чем специальный цилиндр для EGR, может усиливаться по мере того, как повышается концентрация водорода в отработавших газах из специального цилиндра для EGR, втекающих в другие цилиндры двигателя. Внутренняя EGR цилиндра может усиливаться посредством увеличения перекрытия впускного и выпускного клапанов для цилиндра. Таким образом, внутренняя EGR может усиливаться, так чтобы могли обеспечиваться даже более высокие уровни разбавления EGR. Подобным образом, если подача топлива с более высокой концентрацией водорода становится низкой, внутренняя EGR цилиндров, иных, чем специальный цилиндр для EGR, может уменьшаться по мере того, как уменьшается количество водородного топлива, сжигаемого в специальном цилиндре для EGR. Кроме того, величина внешней EGR может повышаться по мере того, как повышается концентрация водорода во внешней EGR, подаваемой специальным цилиндром для EGR. Величина внешней EGR может повышаться посредством увеличения величины заряда в специальном для EGR до большей величины заряда, чем в других цилиндрах двигателя.
Подача EGR, имеющей более высокую концентрацию водорода, в цилиндр двигателя, может повышать среднее индикаторное эффективное давление (IMEP) цилиндра двигателя. Поэтому, может быть желательно увеличивать запаздывание искрового зажигания с минимального зажигания для наилучшего крутящего момента (MBT) для поддержания крутящего момента двигателя на требуемом уровне. Например, если двигатель эксплуатируется с большим уровнем разбавления заряда EGR на холостом ходу, установка момента зажигания одного или более цилиндров может подвергаться запаздыванию, так что число оборотов двигателя не повышается по мере того, как повышается концентрация водорода в EGR, подаваемой из специального цилиндра для EGR в другие цилиндры двигателя. Подобным образом, если концентрация водорода в газе EGR, подаваемом из специального цилиндра для EGR в другие цилиндры, понижается, установка момента зажигания цилиндров, иных чем специальный цилиндр для EGR, подвергается опережению в направлении установки момента зажигания с MBT, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя по мере того, как уменьшается IMEP. Способ 700 переходит на выход после того, как установка фаз клапанного/кулачкового распределения и установка момента зажигания настроены под концентрацию водорода в газе EGR, подаваемом из специального цилиндра для EGR в другие цилиндры двигателя.
Следует отметить, что концентрация водорода в газе EGR может определяться посредством датчика водорода на впуске или логически выводиться по типу топлива и отношению количества воздуха к количеству топлива у топлива, сжигаемого в специальном цилиндре для EGR. В одном из примеров, таблица хранит определенные опытным путем значения концентрации водорода EGR, которые выводятся для определения концентрации водорода в газе EGR. Таблица индексируется на основании отношения количества воздуха к количеству топлива специального цилиндра для EGR и типа сжигаемого топлива.
На 724, способ 700 повышает долю топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, для каждого цикла цилиндра. Посредством повышения доли топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, в общем количестве топлива, подаваемом в специальный цилиндр для EGR, может быть возможным повышать количество водорода в отработавших газах специального цилиндра для EGR с большей скоростью по сравнению с тем, когда топливо более с более низкой концентрацией водорода подается в специальный цилиндр для EGR. Отработавшие газы, содержащие в себе более высокую концентрацию водорода, могут направляться в оставшиеся цилиндры двигателя в качестве внешней EGR. Дополнительный водород в отработавших газах может улучшать стабильность сгорания в оставшихся цилиндрах двигателя. Способ 700 повышает концентрацию водорода отработавших газов в специальном цилиндре для EGR посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в специальном цилиндре для EGR. Топливо-воздушная смесь в специальном цилиндре для EGR может обогащаться на предопределенную величину (например, 0,05 отношения количества воздуха к количеству топлива) посредством подачи топлива с более высокой концентрацией водорода в специальный цилиндр для EGR. Способ 700 переходит на 756 после того, как увеличена величина доли низководородного топлива, подаваемого в специальный цилиндр для EGR.
На 730, способ 700 оценивает, подаются ли два вида топлива (например, топливо с более высокой концентрацией водорода и топливо с более низкой концентрацией водорода) в специальный цилиндр для EGR. В одном из примеров, способ 700 может оценивать, подаются ли два вида топлива в специальный цилиндр для EGR, на основании значения или состояния бита или переменной в памяти. Бит или переменная могут устанавливаться в значение единицы, если двигатель включает в себя подачу двух видов топлива в специальный цилиндр для EGR. Если способ 700 делает вывод, что два вида топлива подаются в специальный цилиндр для EGR двигателя, ответом является да, и способ 700 переходит на 732. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на 750.
На 732, способ 700 подает виды топлива с более низкой и более высокой концентрацией водорода в специальный цилиндр для EGR на основании нанесенного на регулировочную характеристику плана видов топлива. Регулировочная характеристика для топлива может быть основана на крутящем моменте двигателя, числе оборотов двигателя и интенсивности потока EGR. Регулировочная характеристика для топлива задает долю общего топлива, которая впрыскивается в цилиндр, которая является топливом с более высокой концентрацией водорода, и долю, которая является топливом с более низкой концентрацией водорода. В некоторых примерах, величина доли впрыска более высоководородного топлива может повышаться по мере того, как возрастает интенсивность потока EGR. Способ 700 подает топливо с низкой концентрацией водорода в цилиндры двигателя, иные, чем специальный цилиндр для EGR. Количество топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в цилиндры двигателя, иные чем специальный цилиндр для EGR, может быть основано на числе оборотов двигателя, требовании крутящего момента двигателя и требуемом отношении количества воздуха к количеству топлива. Топливо подается в цилиндры двигателя посредством открывания топливных форсунок и подачи нанесенных на регулировочную характеристику долей топлива в соответственные цилиндры в количествах топлива, определенных на 704. Способ 700 переходит на 734 после того, как топливо подается в цилиндры двигателя.
На 734, способ 700 оценивает, ухудшена ли стабильность сгорания во время подачи топлива и EGR согласно базовому плану, описанному на 704. Если давление в цилиндре или число оборотов двигателя меняется больше, чем на пороговую величину, может определяться, что стабильность сгорания ухудшилась. Если способ 700 делает вывод, что стабильность сгорания ухудшена, ответом является да, и способ 700 переходит на 736. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на выход.
На 736, способ 700 оценивает, является ли доля топлива с более низкой концентрацией водорода, впрыскиваемого в специальный цилиндр для EGR, большей, чем пороговая величина для данных числа оборотов двигателя и требования крутящего момента. Предельное значение доли топлива с более низкой концентрации водорода используется способом 700, чтобы сначала повышать водород в газе EGR, вырабатываемом специальным цилиндром для EGR, посредством топлива с более низкой концентрацией водорода. Таким образом, топливо с более высокой концентрацией водорода может сберегаться для условий, где сгорание с более высокими содержанием в цилиндре для EGR дает меньшую стабильность сгорания. Если способ 700 делает вывод, что доля топлива с более низкой концентрацией водорода, впрыскиваемого в специальный цилиндр для EGR, является большей, чем пороговая величина, ответом является да, и способ 700 переходит на 740. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на 738.
На 738, способ 700 повышает долю топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, для каждого цикла цилиндра. Посредством повышения доли топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, в общем количестве топлива, подаваемом в специальный цилиндр для EGR, может быть возможным повышать количество водорода в отработавших газах специального цилиндра для EGR посредством повышения обогащения топлива в таком цилиндре. Отработавшие газы, содержащие в себе более высокую концентрацию водорода, могут направляться в оставшиеся цилиндры двигателя в качестве EGR. Дополнительный водород в отработавших газах может улучшать стабильность сгорания в оставшихся цилиндрах двигателя. Способ 700 повышает концентрацию водорода отработавших газов в специальном цилиндре для EGR посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в специальном цилиндре для EGR. Топливо-воздушная смесь в специальном цилиндре для EGR может обогащаться на предопределенную величину. Способ 700 переходит на 756 после того, как увеличена величина доли низководородного топлива, подаваемого в специальный цилиндр для EGR.
На 740, способ 700 повышает долю топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, для каждого цикла цилиндра. Посредством повышения доли топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, в общем количестве топлива, подаваемом в специальный цилиндр для EGR, может быть возможным повышать количество водорода в отработавших газах специального цилиндра для EGR с большей скоростью по сравнению с тем, когда топливо более с более низкой концентрацией водорода подается в специальный цилиндр для EGR. Отработавшие газы, содержащие в себе более высокую концентрацию водорода, могут направляться в оставшиеся цилиндры двигателя в качестве внешней EGR. Дополнительный водород в отработавших газах может улучшать стабильность сгорания в оставшихся цилиндрах двигателя. Способ 700 повышает концентрацию водорода отработавших газов в специальном цилиндре для EGR посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в специальном цилиндре для EGR. Топливо-воздушная смесь в специальном цилиндре для EGR может обогащаться на предопределенную величину (например, 0,05 отношения количества воздуха к количеству топлива), когда выявлена нестабильность сгорания, посредством подачи топлива с более высокой концентрацией водорода в двигатель. Способ 700 переходит на 756 после того, как увеличена величина доли низководородного топлива, подаваемого в специальный цилиндр для EGR.
На 750, способ 700 подает только топливо с более высокой концентрацией водорода в специальный цилиндр для EGR на основании нанесенного на регулировочную характеристику плана видов топлива. Регулировочная характеристика для топлива может быть основана на крутящем моменте двигателя, числе оборотов двигателя и интенсивности потока EGR. Регулировочная характеристика топлива задает количество топлива с более высокой концентрацией водорода, которое впрыскивается в специальный цилиндр для EGR. Количество топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, может быть основано на числе оборотов двигателя, требуемом крутящем моменте двигателя и требуемом отношении количества воздуха к количеству топлива. Способ 700 подает топливо с более низкой концентрацией углеводородов в цилиндры двигателя, иные, чем специальный цилиндр для EGR. Количество топлива с более низкой концентрацией водорода, подаваемого в цилиндры двигателя, иные чем специальный цилиндр для EGR, может быть основано на числе оборотов двигателя, требовании крутящего момента двигателя и требуемом отношении количества воздуха к количеству топлива. Топливо подается в цилиндры двигателя посредством открывания топливных форсунок и подачи нанесенных на регулировочную характеристику долей топлива в соответственные цилиндры в количествах топлива, определенных на 704. Способ 700 переходит на 734 после того, как топливо подается в цилиндры двигателя.
На 752, способ 700 оценивает, ухудшена ли стабильность сгорания во время подачи топлива с более высокой концентрацией водорода в двигатель. Если давление в цилиндре или число оборотов двигателя меняется больше, чем на пороговую величину, может определяться, что стабильность сгорания ухудшилась. Если способ 700 делает вывод, что стабильность сгорания ухудшена, ответом является да, и способ 700 переходит на 754. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на выход.
На 754, способ 700 повышает долю топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, для каждого цикла цилиндра. Посредством увеличения количества топлива с более высокой концентрацией водорода, подаваемого в специальный цилиндр для EGR, может быть возможным увеличивать количество водорода в отработавших газах специального цилиндра для EGR, так что стабильность сгорания в других цилиндрах двигателя может улучшаться, когда отработавшие газы из специального цилиндра для EGR выдаются в другие цилиндры двигателя. Отработавшие газы, содержащие в себе более высокую концентрацию водорода (например, в специальном цилиндре для EGR), могут направляться в оставшиеся цилиндры двигателя в качестве EGR. Дополнительный водород в отработавших газах может улучшать стабильность сгорания в оставшихся цилиндрах двигателя. Способ 700 повышает концентрацию водорода отработавших газов в специальном цилиндре для EGR посредством обогащения топливо-воздушной смеси, сжигаемой в специальном цилиндре для EGR. Топливо-воздушная смесь в специальном цилиндре для EGR может обогащаться на предопределенную величину (например, 0,05 отношения количества воздуха к количеству топлива) посредством подачи топлива с более высокой концентрацией водорода в двигатель. Отношение количества воздуха к количеству топлива в специальном цилиндре для EGR может быть более богатым, чем стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива. Способ 700 переходит на 756 после того, как увеличена величина доли низководородного топлива, подаваемого в специальный цилиндр для EGR.
Таким образом, способ по фиг. 7 и 8 предусматривает способ работы двигателя, содержащий: впрыск топлива с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; и повышение величины впрыска топлива топлива с более высокой концентрацией водорода в один или более специальных цилиндров для EGR в ответ на стабильность сгорания в группе цилиндров, являющуюся меньшей, чем требуемая стабильность сгорания. Способ включает в себя те случаи, когда топливо с более низкой концентрацией водорода имеет более низкую концентрацию водорода, чем топливо с более высокой концентрацией водорода.
В некоторых примерах, способ включает в себя те случаи, когда топливо с более высокой концентрацией водорода подается только в один или более специальных цилиндров для EGR. Способ включает в себя те случаи, когда более низкая концентрация водорода подается только в группу цилиндров. Способ дополнительно содержит внешнюю подачу отработавших газов в группу цилиндров только из одного или более специальных цилиндров для EGR. Способ дополнительно содержит настройку величины рециркуляции отработавших газов группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах, подаваемых в группу цилиндров только из одного или более специальных цилиндров для EGR.
В еще одном примере, способ по фиг. 7 и 8 предусматривает способ работы двигателя, содержащий: впрыск топлива с более низкой концентрацией водорода в группу цилиндров; осуществление потока отработавших газов из одного или более специальных цилиндров для EGR не из группы цилиндров в группу цилиндров; повышение концентрации водорода в отработавших газах из одного или более специальных цилиндров для EGR посредством впрыска топлива с более высокой концентрацией водорода в один или более специальных цилиндров для EGR в ответ на стабильность сгорания у цилиндра в группе цилиндров; и настройку установки момента зажигания группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода в отработавших газах из одного или более специальных цилиндров для EGR. Способ дополнительно содержит повышение величины внутренней рециркуляции отработавших газов в каждом цилиндре группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода.
В некоторых примерах, способ дополнительно содержит осуществление запаздывания установки момента зажигания в каждом цилиндре из группы цилиндров в ответ на концентрацию водорода. Способ включает в себя те случаи, когда топливо с более высокой концентрацией водорода впрыскивается только в один или более специальных цилиндров для EGR. Способ включает в себя те случаи, когда топливо с более высокой концентрацией водорода впрыскивается во все цилиндры двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда группа цилиндров принимает отработавшие газы, снаружи от группы цилиндров, только из одного или более специальных цилиндров для EGR. Способ включает в себя те случаи, когда свежий заряд одного или более специальных цилиндров для EGR является большим, чем свежий заряд в цилиндрах в группе цилиндров. Способ включает в себя те случаи, когда внешние отработавшие газы, подаваемые в группу цилиндров, подаются только через цилиндр, не находящийся в группе цилиндров, и являются большими по количеству, чем тридцать процентов заряда в каждом цилиндре из группы цилиндров.
Специалистам в данной области техники следует понимать, что способ, описанный на фиг. 7 и 8, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя это и не проиллюстрировано явным образом, специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов 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.
На этом описание завершено. Однако, после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее изобретение для получения преимуществ.