СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА
METHOD (EMBODIMENTS) OF DUAL FUEL INJECTION

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ на РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая патентная заявка притязает на приоритет по предварительной заявке на патент США, порядковый номер 62/175059, называвшейся «Способ и система двойного впрыска топлива» и зарегистрированной 12 июня 2015 г.; полный текст этой предварительной заявки включен для любого использования в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системам и способам регулировки работы двигателя внутреннего сгорания, содержащего форсунки высокого давления впрыска топлива во впускные каналы и прямого впрыска.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ и СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы Прямого Впрыска ПВ (DI) топлива обеспечивают некоторые преимущества перед системами впрыска топлива во впускные каналы. Например, системы прямого впрыска топлива могут улучшать охлаждение заряда цилиндра, так что цилиндры двигателя могут работать при более высоких степенях сжатия, не вызывая нежелательных перебоев в работе двигателя. Однако форсунки прямого впрыска могут оказаться не в состоянии обеспечить требуемую подачу топлива в цилиндр при повышенных частотах вращения и нагрузках двигателя, так как время такта цилиндра сокращается, и этого времени может не хватить для впрыскивания требуемого количества топлива. Соответственно, двигатель может развивать меньшую мощность, чем требуется при повышенных частотах вращения двигателя и нагрузках. Кроме того, системы прямого впрыска могут быть более склонны к выбросам твердых частиц.
В попытке снизить выбросы твердых частиц и разжижение масла топливом были разработаны системы прямого впрыска очень высокого давления. Например, если характеристические максимальные давления прямого впрыска находятся в пределах 150 бар, системы ПВ (DI) повышенного давления могут работать в диапазоне 250-800 бар, используя поршневой высоконапорный насос с механическим приводом от кулачкового вала двигателя. В двигателях, оснащенных системами двойного впрыска, то есть в двигателях, использующих оба вида топливных форсунок - для впрыска во впускные каналы и прямого впрыска, - топливо из топливного бака может быть закачано и в Топливный Высоконапорный Насос ТВН (HPFP) прямого впрыска, и в топливную рампу впрыска во впускные каналы. Чтобы снизить сложность оборудования, топливо может подаваться в топливную рампу впрыска во впускные каналы или через ТВН (HPFP), или через ответвление до насоса, таким образом снижается надобность в специальном насосе для топливной рампы впрыска во впускные каналы.
Однако одна из проблем, связанных с конструкциями таких систем двойного впрыска топлива, заключается в том, что пульсации подачи топлива топливного высоконапорного насоса могут быть переданы в топливную рампу впрыска во впускные каналы. Это происходит из-за синусоидальных изменений давления топлива, создаваемых топливным высоконапорным насосом, так как насос приводится от кулачкового вала двигателя (и выступов кулачков). Пульсации могут усилиться, когда ТВН (HPFP) не подает топлива в топливную рампу прямого впрыска (то есть когда прямой впрыск отключен), вследствие того, что насос возвращает весь всосанный объем обратно в контур низкого давления топливной системы. Пульсации в топливной рампе впрыска во впускные каналы могут приводить к увеличению разницы между количеством остаточного топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы и количеством топлива, впрыснутого из топливной рампы впрыска во впускные каналы. В принципе, это может привести к большим ошибкам топливоподачи.
Проблема, описанная выше, может быть, по меньшей мере, частично решена в одном из примеров применением для двигателя способа, содержащего следующие шаги: топливным высоконапорным насосом, приводимым от кулачкового вала двигателя, подают топливо под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы; и впрыскивают топливо во впускные каналы в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. Таким образом снижают ошибки топливоподачи из-за колебаний давления, создаваемых топливным насосом в топливной рампе впрыска во впускные каналы.
Один пример: система двигателя может содержать топливный высоконапорный насос с приводом от двигателя, подающий топливо в топливную рампу как прямого впрыска, так и впрыска во впускные каналы. Топливный насос может быть поршневым насосом, соединенным с двигателем кулачковым валом и выступами кулачков; при такой конструкции давление топлива в топливном насосе может изменяться синусоидально. Это, в свою очередь, может вызвать синусоидальные колебания давления топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы. Контроллер двигателя может оценивать давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из давления в топливном насосе и дополнительно с учетом зависящей от частоты вращения двигателя задержки топливного импульса. Контроллер может оценить распределение (в зависимости от фазы двигателя) локальных максимумов и локальных минимумов в волновом графике давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы и соответственно определить положение перехода волнового графика через ноль. Исходный момент впрыска и ширина импульса впрыска топлива во впускные каналы могут быть определены исходя из условий эксплуатации двигателя, включая, например, Открытие Впускного Клапана ОВК (IVO) и скорость течения топлива через топливную систему, чтобы можно было произвести впрыск при закрытом впускном клапане. Момент импульса впрыска топлива во впускные каналы может затем быть сдвинут в сторону опережения для совмещения с моментом первого пересечения нуля. Кроме того, исходная ширина импульса впрыска топлива во впускные каналы может быть отрегулирована, исходя из скорректированного момента, для компенсации возможных различий динамики перемешивания топлива.
Технический эффект центровки импульса впрыска топлива во впускные каналы около пересечения нуля волновым графиком давления в топливной рампе заключается в том, что изменения давления, не достигающие среднего значения, могут быть скомпенсированы изменениями давления, превышающими среднее значение. Благодаря сдвигу в сторону опережения середины угла импульса впрыска топлива во впускные каналы для совмещения с моментом среднего давления при первом пересечении нуля, впрыск топлива во впускные каналы при закрытом впускном клапане может сохраняться до тех пор, пока созданные синусоидальными изменениями давления в топливном насосе колебания давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы не будут существенно погашены. Благодаря опоре на среднее давление топливной рампы впрыска во впускные каналы, снижается надобность в быстрых снятиях замеров давления топлива. Кроме того, с колебаниями давления можно справляться без необходимости использовать дополнительные демпферы давления, обратные клапаны или диафрагменные клапаны. В общем, улучшается дозирование подачи топлива из топливной рампы впрыска во впускные каналы, и при этом отпадает надобность в специальном топливопроводе для системы впрыска топлива во впускные каналы.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На ФИГ. 1 схематически представлен пример осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически представлен пример осуществления топливной системы, выполненной для впрыска под высоким давлением во впускные каналы и прямого впрыска под высоким давлением; система может использоваться с двигателем ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 представлены альтернативные варианты осуществления топливной системы двойного впрыска, которая может использоваться с двигателем ФИГ. 1.
На ФИГ. 4 представлена блок-схема способа регулировки момента импульса впрыска топлива во впускные каналы исходя из пересечения среднего давления графиком давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы.
На ФИГ. 5 показан пример совмещения момента импульса впрыска топлива с моментом пересечения нуля волновым графиком давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы.
На ФИГ. 6А представлен пример зависимости между давлением топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы и давлением топлива в топливном высоконапорном насосе, подающем топливо в топливную рампу впрыска во впускные каналы.
На ФИГ. 6В представлен пример зависимости между задержкой топливного импульса и частотой вращения двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеследующее подробное описание раскрывает информацию, относящуюся к топливному высоконапорному насосу и системе для снижения созданных высоконапорным насосом колебаний давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы. Пример осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания представлен на ФИГ. 1, в то время как на ФИГ. 2-3 представлен пример топливной системы, которая может использоваться с двигателем ФИГ. 1. Контроллер может быть выполнен для отработки программы управления, например программы ФИГ. 4, для сдвига импульса впрыска топлива во впускные каналы таким образом, чтобы совместить середину топливного импульса со средним давлением в топливной рампе впрыска во впускные каналы. Давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы может быть оценено исходя из давления топливного насоса и частоты вращения двигателя (ФИГ. 6А-6В). Пример сдвига импульса впрыска топлива во впускные каналы показан на ФИГ. 5. Оговорим сквозное использование терминологии в данном подробном описании; высоконапорный насос, или насос прямого впрыска, может обозначаться с использованием следующих аббревиатур: насос ПВ (DI) или насос ВД (HP). Аналогично, насос низкого давления, или всасывающий насос, может обозначаться с использованием следующей аббревиатуры: насос НД (LP). Впрыск топлива во Впускные Каналы может обозначаться аббревиатурой ВВК (PFI), в то время как прямой впрыск может обозначаться аббревиатурой ПВ (DI). Кроме того, Давление в Топливной Рампе, или величина давления топлива внутри топливной рампы, может обозначаться аббревиатурой ДТР (FRP). Далее, механически управляемый впускной обратный клапан регулировки подачи топлива в насос ВД (HP) может также называться делительным клапаном. Как будет подробнее раскрыто ниже, насос ВД (HP), в котором давление регулируется механически, без использования электронноуправляемого впускного клапана, может называться механически управляемым насосом ВД (HP), или насосом ВД (HP) с механической регулировкой давления. Механически управляемые насосы ВД (HP), хотя в них и не используются электронноуправляемые впускные клапаны для регулирования объема подаваемого топлива, могут обеспечивать одно или несколько дискретных значений давления в зависимости от электронного выбора режима.
На ФИГ. 1 представлен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, включающей контроллер 12, и посредством ввода команд водителем 130 транспортного средства через устройство ввода 132. В данном примере устройство ввода 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 Положения Педали для генерирования сигнала ПП (РР), пропорционального смещению педали. Цилиндр (в настоящем описании также называемый "камера сгорания") 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным внутри поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по меньшей мере, с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через трансмиссионную систему. Далее, стартерный двигатель (не показан) может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для обеспечения возможности запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух из ряда впускных воздуховодов 142, 144 и 146. Впускной воздуховод 146 может соединяться с другими цилиндрами двигателя 10, кроме цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например нагнетатель или турбонагнетатель. К примеру, на ФИГ. 1 представлен двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142, 144 и выхлопной турбиной 176, размещенной по ходу газоотводного канала 148. Компрессор 174 может, по меньшей мере частично, приводиться от выхлопной турбины 176 через вал 180, если устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако в других примерах, например, когда двигатель 10 снабжен нагнетателем, выхлопная турбина 176 может опционно отсутствовать, а компрессор 174 может приводиться механически от приводного мотора или от двигателя. Дроссель 162, включающий дроссельную заслонку 164, может быть расположен во впускном канале двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или может альтернативно быть расположен выше по потоку от компрессора 174.
Газоотводный канал 148 может получать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Датчик 128 выхлопных газов показан соединенным с газоотводным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 очистки выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из разного рода датчиков, подходящих для выдачи значений соотношения воздух-топливо в выхлопных газах, например, это может быть линейный кислородный датчик, или УКВГ (UEGO - Универсальный, или широкодиапазонный, датчик содержания Кислорода в Выхлопных Газах), бистабильный кислородный датчик, или КВГ (EGO) (как показано), ПКВГ (HEGO - Подогреваемый КВГ), датчики оксидов азота NOx, углеводородов НС или окиси углерода СО. Устройство 178 очистки выхлопных газов может представлять собой ТрехХодовое Каталитическое ТХК (TWC) устройство, ловушку NOx, различные другие устройства очистки выхлопных газов или их комбинации.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим, по меньшей мере, один впускной тарельчатый клапан 150 и, по меньшей мере, один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может содержать, по меньшей мере, два впускных тарельчатых клапана и, по меньшей мере, два выпускных тарельчатых клапана, расположенные в верхней части цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 с помощью исполнительного механизма 152. Аналогично, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 с помощью исполнительного механизма 154. При некоторых условиях контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые исполнительным механизмам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определяться соответственными датчиками положения клапанов (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут быть электрическими, или кулачковыми, или комбинациями тех и других. Установки фаз распределения впускных и выпускных клапанов могут управляться параллельно или могут быть использованы любые из возможных вариантов: регулирование фаз впускных кулачков, регулирование фаз выпускных кулачков, сдвоенное независимое регулирование фаз кулачков или фиксированная установка фаз кулачков. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем Переключения Профиля Кулачков ППК (CPS), Регулирования Фаз Кулачков РФК (VCT), Регулирования Фаз Клапанного Распределения РФКР (VVT) и/или Регулирования Подъема Клапанов РПК (VVL), - которые могут управляться контроллером 12 регулирования работы клапанов. Например, цилиндр 14 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый электрическим клапанным приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом, включающим системы ППК (CPS) и/или РФК (VCT). В других вариантах осуществления впускные и выпускные клапаны могут управляться общим клапанным приводом/приводной системой, или приводом/приводной системой регулирования фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может давать ту или иную степень сжатия, равную отношению объема при нахождении поршня 138 в нижней мертвой точке к объему в верхней мертвой точке. В одном из примеров степень сжатия лежит в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых случаях, при использовании других видов топлива, степень сжатия может быть повышена. Это может иметь место, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия может также быть повышена при использовании прямого впрыска благодаря его влиянию на детонацию двигателя.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования горения. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры сгорания 14, используя свечу 192 зажигания, управляемую сигналом Опережения Зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если двигатель 10 может инициировать горение путем самовоспламенения или посредством впрыска топлива, как это может иметь место в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи топлива в цилиндр. В качестве неограничивающего примера цилиндр 14 показан содержащим две топливные форсунки 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены для подачи топлива, полученного из топливной системы 8. Как показано на ФИГ. 2 и 3, топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов, и топливных рамп. Топливная форсунка 166 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива прямо в цилиндр пропорционально Ширине Импульса Топливного Сигнала ШИТС-1 (FPW-1), полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый «прямой впрыск» (далее обозначаемый ПВ "DI") топлива в цилиндр 14. На ФИГ. 1 показана форсунка 166, расположенная сбоку цилиндра 14, но она может быть альтернативно расположена над поршнем, например около свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшить смешение и горение при работе двигателя на спиртовом топливе из-за меньшей летучести некоторых видов топлива на спиртовой основе. Альтернативно, форсунка может быть расположена над впускным клапаном и вблизи от него, - чтобы улучшить смешивание. Топливо может подаваться к топливной форсунке 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный высоконапорный насос и топливную рампу. Далее, топливный бак может содержать датчик давления, выдающий сигнал контроллеру 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной, скорее, во впускном канале 146, чем в цилиндре 14, - в компоновке, обеспечивающей так называемый «впрыск топлива во впускной канал» (далее обозначаемый ВТВК "PFI"), причем во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо, полученное из топливной системы 8, пропорционально Ширине Импульса Топливного Сигнала ШИТС-2 (FPW-2), поступившего от контроллера 12 через электронный драйвер 171. Заметим, что для обеих систем впрыска топлива может использоваться один драйвер 168 или 171 - или могут использоваться несколько драйверов, например, как показано, драйвер 168 для топливной форсунки 166 и драйвер 171 для топливной форсунки 170.
В одном из альтернативных примеров обе топливные форсунки, 166 и 170, могут быть выполнены как форсунки прямого впрыска для впрыскивания топлива непосредственно в цилиндр 14. В еще одном примере обе топливные форсунки, 166 и 170, могут быть выполнены как топливные форсунки впрыска во впускные каналы для впрыскивания топлива выше по потоку от впускного клапана 150. В других примерах цилиндр 14 может содержать только одну топливную форсунку, выполненную для приема разных видов топлива из топливных систем в переменных относительных количествах в виде топливной смеси и дополнительно выполненную для впрыскивания этой топливной смеси или непосредственно в цилиндр - в качестве топливной форсунки прямого впрыска, или выше по потоку от впускных клапанов - в качестве топливной форсунки впрыска во впускные каналы. В принципе, следует понимать, что топливные системы, раскрытые в настоящем описании, не ограничиваются конкретными вариантами топливных форсунок, раскрытых в настоящем описании в качестве примеров.
Топливо может подаваться в цилиндр обеими форсунками в ходе одного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть общего количества впрыскиваемого топлива, которое сжигается в цилиндре 14. Далее, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого каждой форсункой, могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации, например от нагрузки двигателя, наличия детонации и температуры отработавших газов, в частности так, как раскрыто ниже в настоящем документе. Во впускные каналы топливо может подаваться при открытых впускных клапанах, закрытых впускных клапанах (например, существенно до такта впуска, скажем, в ходе такта выпуска), а также при работе как с открытыми, так и с закрытыми впускными клапанами. Аналогично, прямым впрыском топливо может подаваться, например, в такте впуска, а также, частично, в предшествующем такте выпуска; в такте впуска и, частично, в такте сжатия. В принципе, даже для одного эпизода горения впрыскиваемое топливо может впрыскиваться «канальной» и «прямой» форсунками в различные моменты. Далее, для одного эпизода горения, в одном цикле может быть выполнено несколько впрысков подаваемого топлива. Эти несколько впрысков могут быть выполнены в такте сжатия, в такте впуска или в любой подходящей их комбинации.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. В принципе, подобным же образом каждый цилиндр может содержать свой собственный набор, включающий впускные/выпускные клапаны, топливную форсунку(форсунки), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее число цилиндров, в частности 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров. Далее, каждый из этих цилиндров может содержать некоторые или все разнообразные элементы, раскрытые и показанные на ФИГ. 1 со ссылкой на цилиндр 14.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. В частности, они могут различаться размерами, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. К другим различиям относятся, но не ограничительно, углы струи, рабочие температуры, ориентации, моменты впрыска, характеристики струи, места размещения и т.д. Кроме того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива между форсунками 170 и 166, могут быть получены разные эффекты.
Топливные баки топливной системы 8 могут содержать разные виды топлива, то есть виды топлива, различающиеся качественными характеристиками и составом. К числу этих различий могут относиться разные содержания спирта, разные содержания воды, разные октановые числа, разные величины теплоты парообразования, разные составы топливной смеси и/или комбинации вышеперечисленных различий и т.д. В одном из примеров разные виды топлива, характеризуемые различными значениями теплоты парообразования, могут включать бензин в качестве первого вида топлива с меньшей теплотой парообразования и этанол в качестве второго вида топлива с более высокой теплотой парообразования. В другом примере двигатель может потреблять бензин в качестве первого вида топливо и спиртосодержащую топливную смесь, например Е85 (содержащую приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (содержащую приблизительно 85% метанола и 15% бензина). К другим веществам, которые можно использовать, относятся вода, метанол, водно-спиртовая смесь, водно-метаноловая смесь, спиртовые смеси и т.д.
В еще одном примере оба вида топлива могут быть спиртовыми смесями с меняющимся сочетанием спиртов, причем первым видом топлива может быть бензино-спиртовая смесь с меньшей концентрацией спирта, например Е10 (в которой приблизительно 10% этанола), тогда как вторым видом топлива может быть бензино-спиртовая смесь с более высокой концентрацией спирта, например Е85 (в которой приблизительно 85% этанола). Кроме того, первый и второй виды топлива могут также различаться другими топливными характеристиками, например температурой, вязкостью, октановым числом и т.д. Помимо этого, характеристики топлива одного или обоих топливных баков могут часто изменяться, например, вследствие повседневных изменений из-за доливки бака.
Контроллер 12 на ФИГ. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 106 (МПУ), порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного долговременного запоминающего устройства 110 (ПЗУ) для хранения исполняемых инструкций, оперативное запоминающее устройство 112 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 114 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика ДВК можно использовать для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков ФИГ. 1 (и ФИГ. 2) и использует различные исполнительные механизмы ФИГ. 1 (и ФИГ. 2) для регулировки работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера.
На ФИГ. 2 схематически представлен пример 200 осуществления топливной системы, например топливной системы 8 ФИГ. 1. Топливная система 200 может использоваться для подачи топлива в двигатель, например в двигатель 10 ФИГ. 1. Топливная система 200 может управляться контроллером для выполнения некоторых или всех операций, раскрытых со ссылкой на схемы техпроцессов ФИГ. 4 и 6А-6В.
Топливная система 200 содержит топливный бак 210 для хранения топлива на борту транспортного средства, топливный Насос Низкого Давления ННД (LPP) 212 (в настоящем описании также называемый: всасывающий топливный насос 212), и топливный Высоконапорный Насос ВН (НРР) 214 (в настоящем описании также называемый: нагнетательный топливный насос 214). Топливо может подаваться в топливный бак 210 через заправочный топливопровод 204. В одном из примеров ННД (LPP) 212 может представлять собой топливный насос низкого давления с электроприводом, расположенный, по меньшей мере частично, в топливном баке 210. ННД (LPP) 212 может управляться контроллером 222 (например, контроллером 12 ФИГ. 1) для подачи топлива в ВН (НРР) 214 через топливопровод 218. ННД (LPP) 212 может быть выполнен как устройство, которое может называться «всасывающий топливный насос». Один пример: ННД (LPP) 212 может представлять собой турбонасос (например, центробежный насос), содержащий электропривод (например, электродвигатель постоянного тока) насоса, причем повышение напора насоса и/или объемного расхода через насос может регулироваться путем изменения электрической мощности питания привода насоса, то есть путем увеличения или уменьшения частоты вращения двигателя. Например, величина объемного расхода и/или напора всасывающего насоса может быть уменьшена в результате снижения контроллером электрической мощности питания всасывающего насоса 212. Но объемный расход и/или напор насоса могут быть повышены путем увеличения электрической мощности питания всасывающего насоса 212. Один пример: электроэнергия, подводимая к приводу всасывающего топливного насоса, может быть получена от генератора переменного тока или другого источника энергии на борту транспортного средства (не показан), причем система управления может регулировать электрическую нагрузку, то есть мощность, используемую для питания всасывающего топливного насоса. Таким образом, путем изменения напряжения и/или тока питания топливного насоса низкого давления регулируют расход и давление топлива, подаваемого на вход топливного высоконапорного насоса 214.
ННД (LPP) 212 может быть гидравлически соединен с фильтром 217, способным удалять содержащиеся в топливе мелкие частицы загрязнений, которые потенциально представляют опасность повреждения элементов топливной системы. Обратный клапан 213, который способен облегчать подачу топлива и поддерживать давление в топливопроводе, может быть, расположен выше по потоку от фильтра 217. При наличии обратного клапана 213 выше по потоку от фильтра 217, эластичность топливопровода низкого давления 218 может быть повышена, так как фильтр может физически иметь большой объем. Кроме того, редукционный клапан 219 может быть использован для ограничения давления топлива в топливопроводе низкого давления 218 (например, на выходе всасывающего насоса 212). Редукционный клапан 219 может содержать пружинно-шариковый механизм, который, например, при заданном перепаде давлений закрыт и обеспечивает герметизацию. В качестве перепада давлений, при котором редукционный клапан 219 может быть открыт, могут быть установлены те или иные подходящие величины; неограничивающими примерами таких установок могут быть 6,4 бар или 5 бар избыточного давления. Для возможности стравливания воздуха и/или паров топлива из всасывающего насоса 212 может быть использован дроссельный клапан 223. Это просачивание через дроссельный клапан 223 может также использоваться для питания струйного насоса, применяемого для перемещения топлива из одного места бака 210 в другое. В одном из примеров последовательно с диафрагменным клапаном 223 может быть включен дроссельный обратный клапан (не показан). В некоторых вариантах осуществления топливная система 8 может содержать один или несколько (например, цепочку) обратных клапанов, гидравлически соединенных с топливным насосом низкого давления 212 и препятствующих обратной утечке топлива в зону выше по потоку от клапанов. В данном контексте течением выше по потоку считается движение топлива из топливных рамп 250, 260 к ННД (LPP) 212, в то время как течением ниже по потоку считается штатная подача топлива от ННД (LPP) к ВН (НРР) 214 и дополнительно в топливные рампы.
Топливо, всосанное насосом ННД (LPP) 212, может быть подано под низким давлением в топливопровод 218, ведущий к входу 203 насоса ВН (НРР) 214. ВН (НРР) 214 может затем подать топливо в первую топливную рампу 250, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками первой группы 252 форсунок прямого впрыска (в настоящем описании также называемых первой группой форсунок). Топливо, всосанное насосом ННД (LPP) 212, может также быть подано во вторую топливную рампу 260, соединенную с одной или несколькими топливными форсунками второй группы 262 форсунок впрыска во впускные каналы (в настоящем описании также называемых второй группой форсунок). Как раскрыто ниже, ВН (НРР) 214 может управляться для подъема давления топлива, подаваемого в каждую, первую и вторую, топливную рампу выше давления всасывающего насоса, причем первая топливная рампа, соединенная с группой форсунок прямого впрыска, работает с переменным высоким давлением, в то время как вторая топливная рампа, соединенная с группой форсунок впрыска во впускные каналы, работает с фиксированным высоким давлением. В результате под высоким давлением может производиться и прямой впрыск, и впрыск во впускные каналы. Топливный высоконапорный насос ниже по потоку от всасывающего насоса низкого давления не соединяется ни с каким дополнительным насосом, поскольку таковых между топливным высоконапорным насосом и всасывающим насосом низкого давления не имеется.
Хотя показано, что каждая топливная рампа - первая 250 и вторая 260 - выдает топливо в четыре топливные форсунки соответственных групп 252, 262 форсунок, следует понимать, что каждая топливная рампа 250, 260 может выдавать топливо для любого подходящего числа топливных форсунок. Один пример: первая топливная рампа 250 может выдавать топливо в одну топливную форсунку первой группы 252 форсунок для каждого цилиндра двигателя, в то время как вторая топливная рампа 260 может выдавать топливо в одну топливную форсунку второй группы 262 форсунок для каждого цилиндра двигателя. Контроллер 222 может по отдельности активировать каждую из форсунок 262 впрыска во впускные каналы через драйвер 237 впрыска во впускные каналы и активировать каждую из форсунок 252 прямого впрыска через драйвер 238 прямого впрыска. Контроллер 222, драйверы 237, 238 и другие соответствующие контроллеры системы двигателя могут содержать систему управления. Хотя драйверы 237, 238 показаны отдельно от контроллера 222, следует понимать, что в других примерах контроллер 222 может содержать драйверы 237, 238 или может быть выполнен для исполнения функций драйверов 237, 238. Контроллер 222 может содержать не показанные дополнительные элементы, например элементы, содержащиеся в контроллере 12 ФИГ. 1.
ВН (НРР) 214 может быть объемным насосом с приводом от двигателя. Один неограничивающий пример: ВН (НРР) 214 может представлять собой «Высоконапорный насос BOSCH HDP5», в котором используется электромагнитный контрольный клапан (например, регулятор объема топлива, магнитный соленоидно-управляемый клапан и т.д.) 236 для изменения рабочего объема насоса при каждом ходе насоса. Выпускной обратный клапан насоса ВН (НРР) управляется механически, а не электронно от внешнего контроллера. ВН (НРР) 214 может механически приводиться от двигателя, в отличие от ННД (LPP) 212 с электроприводом. ВН (НРР) 214 содержит насосный поршень 228, насосную камеру сжатия 205 (в настоящем описании также называемую камерой сжатия) и цилиндр 227. Насосный поршень 228 механически приводится от коленчатого вала двигателя или от кулачкового вала через кулачок 230, тем самым управление ВН (НРР) осуществляется по принципу одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Датчик (не показан на ФИГ. 2) может быть, расположен возле кулачка 230, чтобы можно было определить угловое положение кулачка (например, от 0 до 360 градусов), которое может быть передано контроллеру 222.
Топливная система 200 может дополнительно опционно содержать аккумулятор 215. Аккумулятор 215, когда он есть, может располагаться ниже по потоку от топливного насоса низкого давления 212 и выше по потоку от топливного высоконапорного насоса 214 и может быть выполнен для удержания некоторого объема топлива, который уменьшает скорость повышения или понижения давления топлива между топливными насосами 212 и 214. Например, аккумулятор 215 может быть соединен с топливопроводом 218, как показано, или с обводным каналом 211, соединяющим топливопровод 218 с цилиндром 227 насоса ВН (НРР) 214. Объем аккумулятора 215 может быть рассчитан так, чтобы двигатель мог работать на холостом ходу в течение заранее заданного промежутка времени между интервалами работы топливного насоса низкого давления 212. Например, аккумулятор 215 может быть рассчитан так, чтобы, когда двигатель работает на холостом ходу, требовалась одна - или несколько минут на снижение давления в аккумуляторе до уровня, при котором топливный высоконапорный насос 214 уже не способен поддерживать достаточно высокое давление топлива для топливных форсунок 252, 262. Аккумулятор 215 может, таким образом, обеспечивать периодический режим (или импульсный режим) работы топливного насоса низкого давления 212. Благодаря снижению частоты включений в работу ННД (LPP) потребляемая мощность снижается. В других вариантах осуществления аккумулятор 215 может сразу изготавливаться вместе с топливным фильтром 217 и топливопроводом 218 и, таким образом, может не представлять собой отдельный элемент.
Датчик 231 давления топлива всасывающего насоса может располагаться по ходу топливопровода 218 между всасывающим насосом 212 и топливным высоконапорным насосом 214. В такой компоновке показания датчика 231 могут интерпретироваться как замеры давления топлива всасывающего насоса 212 (например, выходного давления топлива всасывающего насоса) и/или входного давления топливного высоконапорного насоса. Показания датчика 231 могут использоваться для оценки работы различных элементов топливной системы 200, чтобы определить, достаточно ли давление топлива, подаваемого в топливный высоконапорный насос 214, для того, чтобы топливный высоконапорный насос всасывал жидкое топливо, а не пары топлива, и/или для минимизации средней электрической мощности, подводимой к всасывающему насосу 212. Хотя датчик 231 давления топлива всасывающего насоса показан расположенным ниже по потоку от аккумулятора 215, в других вариантах осуществления датчик может располагаться выше по потоку от аккумулятора.
Первая топливная рампа 250 содержит первый датчик 248 давления топливной рампы для выдачи замера давления в топливной рампе прямого впрыска контроллеру 222. Аналогично, вторая топливная рампа 260 содержит второй датчик 258 давления топливной рампы для выдачи замера давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы контроллеру 222. Датчик 233 частоты вращения двигателя может использоваться для выдачи замера частоты вращения двигателя контроллеру 222. Замер частоты вращения двигателя может использоваться для определения скорости работы топливного высоконапорного насоса 214, так как насос 214 механически приводится от двигателя 202, например, через коленчатый вал или через кулачковый вал.
Первая топливная рампа 250 соединена с выходом 208 насоса ВН (НРР) 214 топливопроводом 278. Соответственно, вторая топливная рампа 260 соединена с входом 203 насоса ВН (НРР) 214 топливопроводом 288. Между выходом 208 насоса ВН (НРР) 214 и первой топливной рампой могут располагаться обратный клапан и редукционный клапан. Кроме того, редукционный клапан 272 в обводном канале 279, установленный параллельно обратному клапану 274, может ограничивать давление в топливопроводе 278 ниже по потоку от насоса ВН (НРР) 214 и выше по потоку от первой топливной рампы 250. Например, редукционный клапан 272 может ограничивать давление в топливопроводе 278 до 200 бар. В принципе, редукционный клапан 272 может ограничивать давление, которое в противном случае создавалось бы в топливопроводе 278 при открытом (намеренно или ненамеренно) контрольном клапане 236 и работающем топливном высоконапорном насосе 214.
Один или несколько обратных и редукционных клапанов могут также быть соединены с топливопроводом 218 ниже по потоку от ННД (LPP) 212 и выше по потоку от ВН (НРР) 214. Например, обратный клапан 234 может быть включен в топливопровод 218, чтобы снизить или предотвратить обратный поток топлива из высоконапорного насоса 214 в насос низкого давления 212 и топливный бак 210. Кроме того, редукционный клапан 232 может быть включен в обводной канал, идущий параллельно обратному клапану 234. Редукционный клапан 232 может ограничивать давление слева от него уровнем на 10 бар выше, чем давление у датчика 231.
Контроллер 222 может быть выполнен для регулировки подачи топлива в ВН (НРР) 214 через контрольный клапан 236 включением или выключением соленоидно-управляемого клапана (в зависимости от исполнения соленоидно-управляемого клапана) синхронно с приводящим кулачком. Соответственно, электромагнитный контрольный клапан 236 может управляться в первом режиме, когда клапан 236 расположен на входе 203 насоса ВН (НРР) для ограничения (например, отсечки) расхода топлива через электромагнитный контрольный клапан 236. В зависимости от времени активации соленоидно-управляемого клапана, изменяется объем топлива, поступившего в топливную рампу 250. Соленоидно-управляемый клапан может также управляться во втором режиме, когда электромагнитный контрольный клапан 236 фактически не работает и топливо может течь выше по потоку и ниже по потоку от клапана, в насос ВН (НРР) 214 и из насоса 214.
В принципе, электромагнитный контрольный клапан 236 может быть выполнен для регулировки массы (или объема) топлива, сжимаемого в топливном насосе прямого впрыска. В одном из примеров контроллер 222 может управлять моментом закрытия соленоидно-управляемого обратного клапана регулировки давления для дозирования массы сжимаемого топлива. Например, позднее закрытие этого клапана регулировки давления может уменьшить массу топлива, всасываемого в камеру сжатия 205. Моменты открытия и закрытия соленоидно-управляемого обратного клапана могут быть согласованы по времени с рабочими ходами топливного насоса прямого впрыска.
Редукционный клапан 232 позволяет топливу течь из электромагнитного контрольного клапана 236 к ННД (LPP) 212, когда давление между редукционным клапаном 232 и соленоидно-управляемым контрольным клапаном 236 выше, чем заранее заданное давление (например, 10 бар). Когда соленоидно-управляемый контрольный клапан 236 отключен (например, обесточен), этот соленоидно-управляемый контрольный клапан работает в проходном режиме, и редукционный клапан 232 регулирует давление в камере сжатия 205 на единственное заданное значение сброса давления редукционного клапана 232 (например, на 10 бар выше давления у датчика 231). Регулирование давления в камере сжатия 205 позволяет создать перепад давлений между зонами выше и ниже поршня. Давление в цилиндре 227 находится на уровне выходного давления насоса низкого давления (например, 5 бар), в то время как давление выше поршня находится на уровне, регулируемом редукционным клапаном (например, 15 бар). Этот перепад давлений позволяет топливу просачиваться через зазор между поршнем и стенкой цилиндра насоса, перетекая между зонами выше и ниже поршня и смазывая тем самым ВН (НРР) 214.
Поршень 228 совершает возвратно-поступательное движение вверх и вниз. ВН (НРР) 214 находится в такте сжатия, когда поршень 228 смещается в направлении, которое уменьшает объем камеры сжатия 205. ВН (НРР) 214 находится в такте всасывания, когда поршень 228 смещается в направлении, которое увеличивает объем камеры сжатия 205.
Выходной обратный клапан 274 прямого потока может быть подсоединен ниже по потоку от выхода 208 камеры сжатия 205. Выходной обратный клапан 274 открывается, позволяя топливу течь от выхода 208 высоконапорного насоса в топливную рампу, только когда давление на выходе топливного насоса прямого впрыска 214 (например, выходное давление камеры сжатия) выше, чем давление в топливной рампе. Таким образом, в условиях, когда работа топливного насоса прямого впрыска не требуется, контроллер 222 может отключить электромагнитный контрольный клапан 236, и тогда редукционный клапан 232 регулирует давление в камере сжатия 205 на единственное существенно постоянное давление в течение большей части такта сжатия. В такте всасывания давление в камере сжатия 205 падает примерно до уровня давления всасывающего насоса (212). Смазка насоса ПВ (DI) 214 может происходить, когда давление в камере сжатия 205 превышает давление в цилиндре 227. Этот перепад давлений может также способствовать смазке насоса, когда контроллер 222 отключает электромагнитный контрольный клапан 236. Одно из следствий такого способа регулировки состоит в том, что топливная рампа регулируется на минимальное давление, приблизительно равное давлению сброса редукционного клапана 232. Таким образом, если редукционный клапан 232 установлен на сброс при 10 бар, давление в топливной рампе становится равным 15 бар, так как эти 10 бар добавляются к 5 бар давления всасывающего насоса. Конкретно, давление топлива в камере сжатия 205 регулируется в течение такта сжатия топливного насоса прямого впрыска 214. Таким образом, в течение, по меньшей мере, такта сжатия топливного насоса прямого впрыска 214 обеспечивается смазка насоса. Когда топливный насос прямого впрыска начинает такт всасывания, давление топлива в камере сжатия может уменьшиться, хотя некоторое количество смазки все еще может подаваться, пока сохраняется перепад давлений. Еще один редукционный клапан 272 может быть включен параллельно обратному клапану 274. Когда давление в топливной рампе выше, чем заранее заданное давление, этот редукционный клапан 272 позволяет топливу течь от топливной рампы 250 ПВ (DI) к выходу 208 насоса.
В принципе, в процессе возвратно-поступательного движения поршня топливного насоса прямого впрыска течение топлива между поршнем и стенкой отверстия обеспечивает достаточную смазку и охлаждение насоса.
Всасывающий насос может кратковременно управляться в импульсном режиме, когда его работу регулируют исходя из оценки давления на выходе всасывающего насоса и на входе высоконапорного насоса. В частности, при падении входного давления высоконапорного насоса ниже давления паров топлива, всасывающий насос может работать до тех пор, пока упомянутое входное давление не сравняется с давлением паров топлива или не превысит его. Это снижает риск всасывания топливным высоконапорным насосом паров топлива (вместо топлива), после чего двигатель может заглохнуть.
Здесь следует заметить, что высоконапорный насос 214 ФИГ. 2 представлен в качестве иллюстративного примера одного возможного исполнения высоконапорного насоса. Элементы, показанные на ФИГ. 2, могут быть исключены и/или изменены, а не показанные на ФИГ. дополнительные элементы могут быть добавлены к насосу 214, - при сохранении возможности подачи топлива под высоким давлением в топливную рампу прямого впрыска и топливную рампу впрыска во впускные каналы.
Электромагнитный контрольный клапан 236 может также управляться для направления обратного потока топлива от высоконапорного насоса к редукционному клапану 232 или аккумулятору 215. Например, контрольный клапан 236 может управляться для создания и поддержания давления топлива в аккумуляторе 215 с целью позднейшего использования. Один из вариантов использования аккумулятора 215 - отвод той части потока топлива, которая возникает при открытии редукционного клапана сжатия 232. Аккумулятор 227 отдает топливо, когда обратный клапан 234 открывается в ходе такта всасывания насоса 214. Другой вариант использования аккумулятора 215 поглощение/отдача, компенсирующие изменения объема топлива в цилиндре 227. И еще одно использование аккумулятора 215 - обеспечение периодической работы всасывающего насоса 212 для снижения средней потребляемой мощности насоса, сравнительно с непрерывным режимом работы.
Если первая топливная рампа 250 прямого впрыска соединена с выходом 208 насоса ВН (НРР) 214 (а не с входом ВН (НРР) 214), то вторая топливная рампа 260 впрыска во впускные каналы соединена с входом 203 насоса ВН (НРР) 214 (а не с выходом ВН (НРР) 214). Хотя входы, выходы и т.д. раскрыты в настоящем описании относительно камеры сжатия 205, следует понимать, что в камеру сжатия 205 может вести один канал. Этот единственный канал может служить и входом, и выходом. В частности, вторая топливная рампа 260 соединена с входом 203 насоса ВН (НРР) выше по потоку от электромагнитного контрольного клапана 236 и ниже по потоку от обратного клапана 234 и редукционного клапана 232. Далее, между всасывающим насосом 212 и топливной рампой 260 впрыска во впускные каналы может не требоваться дополнительных насосов. Как раскрыто ниже, конкретные исполнения топливной системы с топливной рампой впрыска во впускные каналы, соединенной с входом высоконапорного насоса через редукционный клапан и обратный клапан, дают возможность повысить давление во второй топливной рампе с помощью высоконапорного насоса до фиксированного стандартного давления, то есть выше стандартного давления всасывающего насоса. Иначе говоря, фиксированное высокое давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы определяется поршневым высоконапорным насосом.
Когда высоконапорный насос 214 не работает, например при настройке перед запуском, обратный клапан 244 позволяет второй топливной рампе подавать топливо при 5 бар. Когда рабочий объем камеры насоса уменьшается вследствие того, что поршень смещается вверх, топливо течет в одном из двух направлений. Если делительный клапан 236 закрыт, топливо идет в топливную рампу 260 высокого давления. Если делительный клапан 236 открыт, топливо идет или в топливную рампу 250 низкого давления, или через редукционный клапан сжатия 232. Таким образом, топливный высоконапорный насос управляется для подачи топлива под переменным высоким давлением (например от 15 до 200 бар) к форсункам 252 прямого впрыска через первую топливную рампу 250, при одновременной подаче топливо под фиксированным высоким давлением (например 15 бар) к топливным форсункам 262 впрыска во впускные каналы через вторую топливную рампу 260. Упомянутое переменное давление может включать минимальное, то есть фиксированное давление (как в системе ФИГ. 2). В варианте исполнения, представленном на ФИГ. 2, фиксированное давление топливной рампы впрыска во впускные каналы соответствует минимальному давлению для топливной рампы прямого впрыска, причем оба давления выше стандартного давления всасывающего насоса. В настоящем изобретении подача топлива из высоконапорного насоса управляется расположенным выше по потоку (электромагнитным) контрольным клапаном и дополнительно различными обратными и редукционными клапанами, соединенными с входом высоконапорного насоса. Посредством регулировки работы электромагнитного контрольного клапана, давление топлива в первой топливной рампе повышается от фиксированного давления до переменного давления, в то время как во второй топливной рампе сохраняется фиксированное давление. Клапаны 244 и 242 работают совместно для подъема давления топливной рампы 260 низкого давления до 15 бар в течение такта всасывания насоса. Редукционный клапан 242 просто ограничивает давление, которое может нарасти в топливной рампе 250 вследствие теплового расширения топлива. Типовой установкой сброса давления могут быть 20 бар.
Контроллер 12 может также управлять работой обоих топливных насосов, 212 и 214, для регулировки количества, давления, расхода и т.д. топлива, подаваемого в двигатель. Один пример: контроллер 12 может изменять установку давления, величину хода насоса, команду рабочего цикла насоса и/или расход топлива топливных насосов для подачи топлива в разные элементы топливной системы. Для посылки к насосу низкого давления управляющего сигнала, требуемого для регулировки производительности (например скорости работы) насоса низкого давления, может использоваться драйвер (не показан), электронно соединенный с контроллером 222.
В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 2, а также в варианте осуществления 300 ФИГ. 3 показан первый вариант осуществления топливной системы, причем топливо подается в топливную рампу впрыска во впускные каналы из топливного бака через ответвление перед топливным высоконапорным насосом ТВН (HPFP) для прямого впрыска. Следует, однако, понимать, что в альтернативных вариантах осуществления, например в варианте осуществления 350, показанном на ФИГ. 3, топливо может подаваться в топливную рампу впрыска во впускные каналы из топливного бака через топливный высоконапорный насос для прямого впрыска.
В прежних конструкциях топливной системы двигателя (например, известных из уровня техники) использовался специальный насос низкого давления для подачи топлива под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы, причем этот насос низкого давления был отделен от высоконапорного насоса, применяемого для подачи топлива под давлением в топливную рампу прямого впрыска. Предлагаемые конструкции, представленные на ФИГ. 2-3, позволяют сократить список оборудования благодаря использованию одного и того же насоса для накачки обеих топливных рамп. Однако в обоих вариантах осуществления подача топлива через ТВН (HPFP) может вызвать пульсации потока топлива, передающиеся в топливную рампу впрыска во впускные каналы. Это происходит вследствие того, что поршневой высоконапорный насос приводится от кулачкового вала двигателя, в результате определенное число импульсов, полученных насосом ТВН (HPFP) за каждый оборот вала двигателя (например, 3 импульса за каждые 270 градусов в 4-цилиндровом однорядном двигателе), передается в топливную рампу впрыска во впускные каналы. Пульсации в топливной рампе впрыска во впускные каналы могут усилиться в условиях, когда топливный высоконапорный насос не подает топлива в топливную рампу прямого впрыска (то есть когда не требуется прямого впрыска топлива) и когда топливо подается только в топливную рампу впрыска во впускные каналы (то есть когда требуется только впрыск топлива во впускные каналы). Это происходит из-за того, что топливная рампа прямого впрыска возвращает весь всосанный объем топлива обратно в контур низкого давления топливной системы. Эти пульсации в топливной рампе впрыска во впускные каналы могут приводить у значительным ошибкам топливоподачи.
Как раскрыто в настоящем описании, ошибки топливоподачи могут быть уменьшены посредством регулировки момента импульса впрыска топлива во впускные каналы. Выдача импульса впрыска во впускные каналы может быть сдвинута для совмещения с пересечением среднего давления графиком (например, синусоидой) давления топливной рампы впрыска во впускные каналы (как показано на ФИГ. 4-6В). Таким образом, ошибки топливоподачи положительных полуволн давления компенсируются ошибками топливоподачи отрицательных полуволн давления, что улучшает дозирование топлива для впрыска во впускные каналы.
Обратимся теперь к способу 400; это пример способа, в котором топливным высоконапорным насосом, приводимым от кулачкового вала двигателя, подают топливо под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы и впрыскивают топливо во впускные каналы в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. Команды для осуществления способа 400 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть отработаны контроллером на основе хранящихся в его памяти инструкций, согласованных с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например датчиков, раскрытых выше со ссылкой на ФИГ. 1-3. Контроллер может использовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулировки работы двигателя согласно способам, раскрытым ниже.
На шаге 402 согласно способу оценивают и/или замеряют эксплуатационные характеристики двигателя. Набор соответствующих параметров может включать, например, частоту вращения двигателя, требуемый приводной крутящий момент, давление в топливной рампе, температуру двигателя, окружающие условия и т.д. На шаге 404 согласно способу определяют профиль впрыска топлива исходя из оцененных эксплуатационных характеристик двигателя. Определяемый профиль впрыска топлива может включать количество топлива, впрыскиваемого во впускные каналы (импульс впрыска топлива во впускные каналы), и количество топлива, подаваемого прямым впрыском (импульс прямого впрыска топлива). В качестве примера: требуемая масса топлива может быть определена исходя из требуемого крутящего момента. На основе требуемой массы топлива (для впрыска во впускные каналы и прямого впрыска) и дополнительно исходя из давления в топливных рампах, могут быть рассчитаны соответствующие топливные импульсы (для впрыска во впускные каналы и прямого впрыска).
На шаге 406 может быть подтверждено, что впрыск во впускные каналы требуется. И если хоть какой-то впрыск во впускные каналы требуется, способ переходит к шагу 408. Если же впрыска во впускные каналы не требуется, а требуется только прямой впрыск ПВ (DI), то способ переходит к шагу 424. В этом случае топливо накачивается только в топливную рампу прямого впрыска - через топливный высоконапорный насос, соединенный с двигателем и приводимый от кулачкового вала двигателя. Конкретно, производительность топливного высоконапорного насоса регулируют, чтобы обеспечить требуемое давление в топливной рампе прямого впрыска. На шаге 426 согласно способу дополнительно рассчитывают ширину и момент топливного импульса ПВ (DI) исходя из требуемой массы топлива ПВ (DI). На шаге 428 согласно способу подают требуемую массу топлива ПВ (DI), при этом используют топливный высоконапорный насос и впрыскивают топливо через форсунку прямого впрыска, при определенных ширине и моменте топливного импульса ПВ (DI).
Если хоть какой-то впрыск топлива во впускные каналы ВВК (PFI) требуется на шаге 406, то топливо накачивают в топливную рампу впрыска во впускные каналы - через приводимый от кулачкового вала топливный высоконапорный насос. Это относится и к условиям, когда требуется только впрыск топлива во впускные каналы, и к условиям, когда требуется как впрыск топлива во впускные каналы, так и прямой впрыск. Конкретно, производительность топливного высоконапорного насоса регулируют, чтобы обеспечить требуемое давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы. На шаге 410 рассчитывают ширину импульса впрыска топлива ВВК (PFI) исходя из условий эксплуатации двигателя, например требуемой массы топлива и давления в топливной рампе ВВК (PFI). В одном из примеров давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы может быть оценено датчиком давления, соединенным с топливной рампой ВВК (PFI). В альтернативном примере давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы может быть оценено с учетом каждого из параметров: давления топливного высоконапорного насоса и задержки топливного импульса, причем эта задержка определяется частотой вращения двигателя, как раскрыто в настоящем описании и показано на ФИГ. 6А-6В.
Конкретно, график 600 ФИГ. 6А представляет собой волновой график давления топлива в ТВН (HPFP) - кривая 602 (пунктирная линия ДТ_ТВН). Давление топлива в ТВН (HPFP) может быть замерено датчиком давления, соединенным с ТВН (HPFP). Задержка 604 топливного импульса может быть введена в график давления топлива в ТВН (HPFP) и использована для оценки давления топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы, представленного кривой 606 (сплошная линия ДТ_ТРВВК). Задержка топливного импульса представляет собой задержку прохода топливного импульса от ТВН (HPFP) в топливную рампу ВВК (PFI). В представленном примере эта задержка показана как промежуток времени, протекающего от определения локального максимума периода волны давления топлива в ТВН (HPFP) до определения того же локального максимума графика давления топлива в топливной рампе ВВК (PFI). В принципе, задержка зависит от частоты вращения двигателя, эта зависимость показана на графике 650 ФИГ. 6В. В частности, задержка увеличивается с увеличением частоты вращения двигателя.
Вернемся к ФИГ. 4; на шаге 412 контроллер может рассчитать исходный момент впрыска топлива во впускные каналы исходя из условий эксплуатации двигателя и ширины топливного импульса. Этот исходный момент может быть рассчитан исходя из скорости подачи топлива в топливную рампу из ТВН (HPFP), а также временной координаты (или фазы двигателя), соответствующей открытию впускного клапана. Например, контроллер может рассчитать исходное значение конца угла топливного импульса впрыска ВВК (PFI) исходя из ширины топливного импульса и требуемого момента впрыска. В одном из примеров исходный момент может соответствовать моменту, позволяющему произвести впрыск определенной массы топлива при закрытом впускном клапане. Этот исходный момент может соответствовать некоторой фазе двигателя и может исчисляться определенным числом градусов угла поворота коленчатого рычага. На шаге 414 согласно способу рассчитывают середину угла топливного импульса впрыска ВВК (PFI) исходя из исходного конца угла впрыска и ширины топливного импульса.
В принципе, исходный момент, соответствующий впрыску при закрытом впускном клапане, может прийтись на любую фазу волнового графика давления впрыска во впускные каналы, например на одну из точек локальных максимумов или локальных минимумов - или близких к тем или другим. Однако такие совмещения могут привести к колебаниям давления и, тем самым, к ошибкам топливоподачи. Как раскрыто в настоящем описании, контроллер может быть выполнен для регулировки выдачи импульса впрыска топлива во впускные каналы, чтобы впрыск во впускные каналы происходил в откорректированный момент, то есть сбалансированный около пересечения среднего давления графиком оцененного давления впрыска топлива во впускные каналы. Это позволяет снизить ошибки топливоподачи.
Конкретно, на шаге 416 согласно способу идентифицируют ближайшую точку пересечения среднего давления в сторону опережения графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. К точкам пересечения среднего давления могут относиться значения среднего давления размаха локальных максимумов и локальных минимумов (для периода волнового графика) давления впрыска топлива во впускные каналы. Другими словами, для синусоидальной волны давления момент пересечения среднего давления может соответствовать моменту, когда давление выше среднего значения компенсируется давлением ниже среднего значения. Момент пересечения среднего давления может быть соотнесен с фазой двигателя и может соответствовать определенному числу градусов угла поворота коленчатого вала двигателя. В одном из примеров пересечение среднего давления включает пересечение нуля графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. В принципе, за каждый период волнового графика происходит два пересечения среднего давления (или пересечения нуля). Контроллер может идентифицировать и выбрать первое пересечение среднего давления в сторону опережения, даже если второе пересечение среднего давления в сторону запаздывания - ближе. Посредством выбора первого пересечения среднего давления в сторону опережения, может быть сохранен впрыск топлива при закрытом впускном клапане.
На шаге 418 согласно способу сдвигают выдачу импульса впрыска топлива во впускные каналы от исходного момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане, к первому пересечению среднего давления в сторону опережения. Другими словами, выдачу импульса впрыска топлива во впускные каналы не сдвигают ко второму пересечению среднего давления в сторону запаздывания, даже если расстояние между исходным моментом и вторым пересечением среднего давления меньше, чем расстояние между исходным моментом и первым пересечением среднего давления. Конкретно, этот сдвиг включает совмещение середины угла импульса впрыска топлива во впускные каналы (определенного для исходного момента) с первым пересечением среднего давления в сторону опережения.
На шаге 420 согласно способу регулируют динамику модели перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы, исходя из упомянутого сдвига. В одном из примеров может быть выполнена регулировка, учитывающая повышенное образование во впускных каналах паров топлива, конденсирующихся на впускном клапане или на стенках клапана, вследствие опережения момента впрыска и более длительного перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы,. Соответственно, эта регулировка может включать коррекцию ширины топливного импульса и сдвиг конца угла импульса впрыска топлива во впускные каналы, определяемый центровкой середины угла впрыска и откорректированной динамикой модели перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы. В качестве примера: для учета повышенного образования паров топлива, подаваемого во впускные каналы, ширина топливного импульса может быть сокращена путем сохранения середины угла впрыска в точке пересечения среднего давления, при одновременном опережении конца угла впрыска. Коэффициент подгонки может быть определен исходя из скорректированной ширины топливного импульса относительно его исходной ширины (определенной на шаге 410), и этот коэффициент подгонки может быть применен для конца угла впрыска.
Следует понимать, что впрыскивание топлива во впускные каналы в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы, может включать впрыскивание на каждый импульс впрыска топлива в выбранной области частот вращения двигателя-нагрузок в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления, в то время как вне выбранной области частот вращения двигателя-нагрузок впрыскивание на каждый импульс впрыска выполняется в момент, определяемый открытием впускного клапана. В этом процессе определения момента на основе открытия впускного клапана может учитываться сдвиг момента от пересечения среднего давления (например, сдвиг от пересечения среднего давления к локальному максимуму или локальному минимуму периода волны графика давления).
На шаге 422 согласно способу подают или впрыскивают топливо через форсунку впрыска во впускные каналы соответственно скорректированному моменту импульса впрыска и скорректированной ширине топливного импульса, если соответствующая коррекция проводилась. Если, наряду с впрыском топлива во впускные каналы, требуется также и прямой впрыск топлива, способ может дополнительно включать шаг, на котором определяют ширину и момент топливного импульса ПВ (DI) и подают топливо также и через форсунку прямого впрыска соответственно определенному профилю топливного импульса ПВ (DI).
Таким образом, ошибки топливоподачи во впускные каналы из-за колебаний давления в ТВН (HPFP) снижаются. Рассмотрим теперь со ссылкой на ФИГ. 5 пример подачи топлива впрыском во впускные каналы в точке пересечения среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы.
На графиках 500 ФИГ. 5 показаны давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы - кривая 502 и коэффициент заполнения форсунки впрыска топлива во впускные каналы (Коэффициент заполнения ВВК) - кривая 520. Все графики показаны в зависимости от времени, представленного в настоящем описании фазой двигателя в градусах Угла Поворота Коленчатого вала УПКВ (CAD).
Как показывает синусоидальная форма кривой 502, давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы может периодически колебаться от локальных максимумов 504 до локальных минимумов 506. Статистическое среднее локальных максимумов и локальных минимумов определяется как среднее давление (Р_average), показанное на ФИГ. пунктирной линией. Пересечения среднего давления (в настоящем описании также называемые пересечениями нуля) и графика давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы, полученные наложением волнового графика на среднее давление, показаны жирными точками 508. В принципе, за каждый период 505 волнового графика (от локального минимума до следующего локального минимума, как показано, или от локального максимума до следующего локального максимума) могут иметь место два пересечения 508 среднего давления, включая одно пересечение среднего давления на восходящей части волнового графика (также называемое в настоящем описании пересечением среднего давления вверх или пересечением нуля вверх) и одно пересечение среднего давления на нисходящей части волнового графика (также называемое в настоящем описании пересечением среднего давления вниз или пересечением нуля вниз). Следует понимать, что, хотя волновой график ФИГ. 5 изображает симметричные волны неизменной амплитуды и фиксированной частоты, в альтернативных примерах волновой график может быть асимметричным, то есть таким, в котором локальные максимумы, минимумы и средние давления каждого периода волнового графика отличаются от соответственных величин другого периода.
В представленном примере первый импульс PW0 впрыска топлива во впускные каналы исходно определяется для впрыска топлива через впускные каналы в первый цилиндр, а второй импульс PW1 впрыска топлива во впускные каналы исходно определяется для впрыска топлива через впускные каналы во второй цилиндр, причем зажигание во втором цилиндре происходит непосредственно после первого цилиндра. Первый топливный импульс PW0 может иметь исходную ширину W0 и может проходить в исходный момент 511, соответствующий положению локального максимума - или около него. Второй топливный импульс PW1 может иметь исходную ширину W1 и может проходить в исходный момент 513, соответствующий положению локального минимума - или около него.
Чтобы снизить ошибки топливоподачи, вызванные синусоидальными изменениями давления топлива, коэффициент заполнения первого импульса PW0 впрыска топлива во впускные каналы регулируют, сдвигая момент впрыска в сторону опережения относительно исходного момента 511, чтобы импульс был сбалансирован около первого пересечения среднего давления. Конкретно, середину угла впрыска первого топливного импульса PW0 сдвигают от исходного момента 511 и заново располагают так, чтобы она была сцентрована с первым пересечением 508а среднего давления в сторону опережения. В настоящем описании первое пересечение среднего давления в сторону опережения это пересечение среднего давления вверх. Таким образом, исходный первый топливный импульс PW0 (пунктирная линия) сдвигают, как показано стрелкой 510, получая скорректированный первый топливный импульс PW0' (сплошная линия). В результате этого сдвига ошибки топливоподачи, вызванные завышенной оценкой среднего давления, могут быть скомпенсированы ошибками топливоподачи, вызванными заниженной оценкой среднего давления (как показано штриховкой в PW0', которая симметрична относительно точки 508а). Для выполнения такого сдвига не требуются дополнительные регулировки ширины топливного импульса. Таким образом, после сдвига скорректированный первый топливный импульс PW0' имеет ту же ширину w1, что и исходный первый топливный импульс PW0.
Также чтобы снизить ошибки топливоподачи, вызванные синусоидальными изменениями давления топлива, коэффициент заполнения второго импульса PW1 впрыска топлива во впускные каналы регулируют, сдвигая момент впрыска в сторону опережения относительно исходного момента 513, чтобы импульс был сбалансирован около первого пересечения среднего давления. Конкретно, середину угла впрыска второго топливного импульса PW1 сдвигают от исходного момента 513 и заново располагают так, чтобы она была сцентрована с первым пересечением 508b среднего давления в сторону опережения. В настоящем описании первое пересечение 508b среднего давления в сторону опережения это пересечение среднего давления вниз. В настоящем описании, даже несмотря на то, что исходный момент 513 расположен значительно ближе ко второму пересечению (пересечению вверх) 508 с среднего давления, это пересечение не выбрано из-за того, что второе пересечение 508 с среднего давления происходит в сторону запаздывания относительно исходного момента 513,. Это позволяет сохранить впрыск топлива во впускные каналы при закрытом впускном клапане. Вместо сдвига в сторону запаздывания, исходный второй топливный импульс PW1 (пунктирная линия) сдвигают, как показано стрелкой 512, получая скорректированный второй топливный импульс PW1' (сплошная линия). В результате такого сдвига ошибки топливоподачи, вызванные завышенной оценкой среднего давления, могут быть скомпенсированы ошибками топливоподачи, вызванными заниженной оценкой среднего давления (как показано штриховкой в PW1', которая симметрична относительно точки 508b). Для выполнения этого сдвига не требуются дополнительные регулировки ширины топливного импульса. Конкретно, для компенсации дополнительного времени, в течение которого топливо находится перед закрытым впускным клапаном или вблизи от него, и вызванного этим повышенного парообразования, скорректированный второй топливный импульс PW1' имеет после сдвига меньшую ширину w2', в сравнении с шириной w2 исходного второго топливного импульса PW1. В настоящем изобретении это достигается совмещением середины угла впрыска импульса PW1 с точкой 508b пересечения среднего давления и дополнительно опережающим сдвигом конца угла импульса PW1' впрыска к точке 508b пересечения среднего давления.
Один из примеров способа для двигателя включает следующие шаги: топливным высоконапорным насосом, приводимым от кулачкового вала двигателя, подают топливо под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы; и впрыскивают топливо во впускные каналы в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. Кроме того или опционно, в этом примере пересечение среднего давления включает пересечение нуля графиком давления впрыска топлива во впускные каналы. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах пересечение среднего давления графиком давления впрыска топлива во впускные каналы включает среднее давление локальных максимумов и локальных минимумов графика давления впрыска топлива во впускные каналы. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах впрыскивание содержит сдвиг выдачи импульса впрыска топлива во впускные каналы в сторону опережения к первому пересечению среднего давления от исходного момента, соответствующего впрыску при закрытом впускном клапане. Кроме того или опционно, в любом -или во всех предшествующих примерах впрыскивание дополнительно не содержит сдвига выдачи импульса впрыска топлива во впускные каналы в сторону запаздывания ко второму пересечению среднего давления. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах сдвиг включает совмещение середины угла импульса впрыска топлива во впускные каналы с первым пересечением среднего давления в сторону опережения. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах способ дополнительно включает шаг, на котором регулируют динамику модели перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы, исходя из упомянутого сдвига. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах способ дополнительно включает шаг, на котором сдвигают конец угол импульса впрыска топлива во впускные каналы на основе совмещения середины угла впрыска с отрегулированной динамикой модели перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах упомянутое впрыскивание включает впрыскивание на каждый импульс впрыска топлива в выбранной области частот вращения двигателя-нагрузок в момент, сбалансированный около пересечения среднего давления, причем способ дополнительно включает шаг, на котором выполняют впрыскивание на каждый импульс впрыска вне выбранной области частот вращения двигателя-нагрузок с моментом впрыска, определяемым открытием впускного клапана, при этом момент, определяемый открытием впускного клапана, определяют с учетом сдвига момента от пересечения среднего давления. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах давление впрыска топлива во впускные каналы оценивают с учетом каждого из следующих параметров: давления топлива в высоконапорном насосе и задержки топливного импульса, которая определяется частотой вращения двигателя, причем задержка увеличивается с повышением частоты вращения.
Другой пример способа для двигателя включает следующие шаги: топливным высоконапорным насосом, приводимым от кулачкового вала двигателя, подают топливо под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы; и сдвигают импульс впрыска топлива во впускные каналы от исходного момента, соответствующего открытию впускного клапана, к окончательному моменту, соответствующему оцененному давлению топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы. Кроме того или опционно, в предшествующем примере давление топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы оценивают исходя из замеренного давления топлива в топливном высоконапорном насосе. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах топливный высоконапорный насос представляет собой поршневой насос, и график оцененного давления топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы имеет форму волны, причем локальный максимум этого волнового графика основан на давлении топлива в топливном высоконапорном насосе, измеренном когда поршень находится в верхней мертвой точке, а локальный минимум волнового графика основан на давлении топлива в топливном высоконапорном насосе, измеренном когда поршень находится в нижней мертвой точке. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах давление топлива в топливной рампе впрыска во впускные каналы оценивают дополнительно с учетом задержки прохода топливного импульса между топливным высоконапорным насосом и топливной рампой впрыска во впускные каналы, причем задержка топливного импульса определяется частотой вращения двигателя и увеличивается с повышением частоты вращения двигателя. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах упомянутый сдвиг включает сдвиг в сторону опережения к окончательному моменту, который совпадает с первым пересечением нуля волновым графиком, а не в сторону запаздывания ко второму пересечению нуля волновым графиком, причем первое и второе пересечения нуля соответствуют середине размаха локальных максимумов и локальных минимумов волнового графика. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах, при выполнении первого условия, первое пересечение нуля волновым графиком давления это пересечение нуля вверх, в то время как второе пересечение нуля волновым графиком давления это пересечение нуля вниз, а при выполнении второго условия, первое пересечение нуля волновым графиком давления это пересечение нуля вниз, в то время как второе пересечение нуля волновым графиком давления это пересечение нуля вверх. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах упомянутый сдвиг включает совмещение середины угла импульса впрыска топлива во впускные каналы с первым пересечением нуля. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах упомянутый сдвиг дополнительно включает регулировки начального и конечного углов топливного импульса на основе упомянутого совмещения середины угла впрыска. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах способ дополнительно включает шаг, на котором корректируют модель динамики перемешивания топлива, подаваемого во впускные каналы, исходя из упомянутого сдвига и регулируют ширину импульса впрыска топлива во впускные каналы исходя из скорректированной модели, причем ширину импульса регулируют посредством регулировки конца угла импульса впрыска топлива во впускные каналы. Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах каждый из моментов, исходный и окончательный, соответствует своему углу поворота коленчатого вала двигателя (то есть эти углы соотносятся с фазами двигателя). Кроме того или опционно, в любом - или во всех предшествующих примерах способ дополнительно включает шаг, на котором эксплуатируют форсунку впрыска топлива во впускные каналы с выдачей импульса впрыска топлива во впускные каналы в окончательный момент, и, если требуется прямой впрыск, топливо подают под давлением в топливную рампу прямого впрыска топливным высоконапорным насосом, приводимым от кулачкового вала двигателя.
Другой пример способа для двигателя включает следующие шаги: подают под давлением топливо в каждую из рамп - топливную рампу впрыска во впускные каналы и топливную рампу прямого впрыска - через приводимый от двигателя поршневой топливный высоконапорный насос; и сдвигают в сторону опережения момент импульса впрыска топлива во впускные каналы исходя из: давления топлива в упомянутом насосе, когда поршень находится в верхней мертвой точке, а также исходя из давления топлива в насосе, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Кроме того или опционно, в предшествующих примерах упомянутый сдвиг в сторону опережения включает шаги, на которых: оценивают локальные максимумы для данного цикла изменения давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из давления топлива в топливном насосе, когда поршень находится в Верхней Мертвой Точке ВМТ (TDC); оценивают локальные минимумы для данного цикла изменения давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из давления топлива в топливном насосе, когда поршень находится в Нижней Мертвой Точке НМТ (BDC); оценивают среднее давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из локального максимума и локального минимума; и сдвигают в сторону опережения момент импульса впрыска для совмещения с моментом среднего давления.
В одном из дальнейших вариантов топливная система двигателя содержит: двигатель; первую топливную рампу, соединенную с форсункой прямого впрыска; вторую топливную рампу, соединенную с форсункой впрыска во впускные каналы; механический топливный высоконапорный насос с приводом от кулачкового вала двигателя; топливный насос, подающий топливо в каждую из топливных рамп, первую и вторую; первую топливную рампу, соединенную с выходом топливного высоконапорного насоса; вторую топливную рампу, соединенную с входом топливного высоконапорного насоса; датчик давления, соединенный с топливным насосом для оценки давления топлива в топливном насосе; датчик частоты вращения двигателя; и контроллер. Контроллер может содержать машиночитаемые команды, сохраняемые в долговременной памяти для: подачи топлива под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы через топливный высоконапорный насос; расчета давления топлива во второй топливной рампе исходя из оцененного давления топлива в топливном насосе и оцененной частоты вращения двигателя; определения исходного профиля впрыска топлива во впускные каналы, включая исходный момент впрыска, исходя из условий эксплуатации двигателя; расчета каждого параметра из группы, включающей локальный максимум, локальный минимум и пересечения среднего давления для одного или нескольких циклов изменения давления во второй топливной рампе около исходного момента впрыска; и подачи топлива через форсунку впрыска во впускные каналы в окончательный момент, сдвинутый в сторону опережения от исходного момента впрыска и сбалансированный около пересечения среднего давления.
В другом варианте способ для двигателя включает следующие шаги: подают топливо под давлением в топливную рампу впрыска во впускные каналы и топливную рампу прямого впрыска через приводимый от двигателя поршневой топливный высоконапорный насос; оценивают локальные максимумы для данного цикла изменения давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из давления топлива в топливном насосе, когда поршень находится в ВМТ (TDC); оценивают локальные минимумы для данного цикла изменения давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из давления топлива в топливном насосе, когда поршень находится в НМТ (BDC); оценивают среднее давление в топливной рампе впрыска во впускные каналы исходя из локального максимума и локального минимума; и сдвигают момент импульса впрыска для совмещения с моментом среднего давления. В вышеприведенном варианте осуществления упомянутый сдвиг включает сдвиг в сторону опережения момента импульса впрыска для совмещения с моментом упомянутого среднего давления.
Таким образом, середину топливного импульса ВВК (PFI) регулируют около пересечения среднего давления (например, пересечение нуля) графиком давления в топливной рампе, чтобы снизить ошибки дозирования. Центровка середины угла импульса впрыска топлива во впускные каналы для совмещения с первым пересечением среднего давления в сторону опережения позволяет впрыскивать топливо во впускные каналы при закрытом впускном клапане, компенсируя ошибки топливоподачи, вызванные завышенной оценкой давления, ошибками топливоподачи, вызванными заниженной оценкой давления. Благодаря совмещению середины топливного импульса с точкой наименьших колебаний давления в топливной рампе впрыска во впускные каналы, надобность в быстрых замерах давления топлива снижается, одновременно снижается и зависимость от оборудования или программного обеспечения, предназначенных для демпфирования колебаний давления. В общем, дозирование подачи топлива из топливной рампы впрыска во впускные каналы улучшается. Вследствие снижения ошибок топливоподачи топливной системы, предпочтительно, чтобы один высоконапорный насос мог накачивать топливо в обе топливные рампы, прямого впрыска и впрыска во впускные каналы, при этом преимущество сокращения количества элементов достигается без потери точности топливоподачи.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут быть осуществлены системой управления, включающей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими элементами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия осуществляются исполнением команд в системе, включающей различные элементы двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.